淮南气煤低温氧化过程中主要官能团的变化规律研究

淮南气煤低温氧化过程中主要官能团的变化规律研究费结构中占有重要位置。研究表明，我国130多个矿区受到煤自燃火灾的威胁，其中约54%的煤矿具有煤度下含氧官能团变化的原因；孙喜贵3通过红外光谱煤的红外结构参数进行定量分析，得出120℃是重要30～200℃氧化升温过程中表面主要官能团的变化规本文采用淮南气煤作为实验煤样，依据国标表1。C含量(%)H含量(%)0含量(%)N含量(%)S含量(%)工气体控制装置傅立叶红外光谱仪数据采集1.2实验过程升温范围30～200℃,温度每升高10℃采集一次结果，采集时间设定为1min。③恒温水浴设置为10℃,保证程序升温实验过程2实验结果与分析主要特征谱峰归属表6可参照表2。按官能团结构及烃(3000～2800cm-1)、含氧官能团(1700~1000cm-1)和芳香烃(900～700cm-1)。因不同温度500100015002000250030波数/cm-1氮气氧气谱峰位置(cm-¹)官能团归属甲基不对称伸缩振动甲基变形振动甲基变形振动芳烃Ar-CH伸缩振动多种取代芳烃的变形振动含氧官能团芳香醚伸缩振动内氢键和酚/醇/羧酸羟基或分子间缔合的氢键形式谱图的分峰拟合结果以及各峰位归属分别如图3和温度/℃图330℃分段羟基红外光谱分峰拟合结果波数/cm-1表330℃气煤3700～3000cm⁻1波段的红外光谱各峰位归属1234.11%456789续表缔合的氢键在30～40℃时迅速达到最高值，在40~在110～150℃呈现缓慢上升趋势，160℃时再次下40～100℃时快速下降超过30%,这主要是因为羟基活键长是1.45A,酚羟基C-0键长为1.40A,醇酚羟基中期羟基总含量迅速减少。在100～150℃,煤分子中2.2.2煤中脂肪烃的变化4类官能团形式存在。以30℃为例，3000～2800cm-1范围内，红外光谱图的分峰拟合结果以及各峰位归属分别如图5和表4所示。30～200℃范围内各温度下脂肪烃峰面积占比如图6所示。收强度收强度300029650294029202900288028602840图530℃分段脂肪烃红外光谱分峰拟合结果百分比/%百分比/%表430℃气煤3000～2800cm⁻1波段的红外光谱各峰位归属123456789由图6可知，脂肪烃含量在煤中占比较大，在峰面积占比在30~80℃时整体上升，80~110℃时整体由图6中脂肪烃峰面积曲线可知，30～110℃间促进作用，加剧了更高温度段反应。亚甲基在50~基、羟基和脂肪醚。同时该红外光谱波数区域还包括甲基变形振动以及芳香环伸缩振动，谱图比较复杂。以30℃为例，图7和表5为1800～1000cm-1范围内的红外光谱图的分峰拟合结果和各峰位归属。围内芳香环和部分甲基的峰面积占比曲线如图8(b)所示。羧基吸收强度吸收强度波数/cm-1123456789体上升趋势。在30～200℃,羰基含量分别在60℃、COOH是煤与O₂反应生成CO₂的重要中间过渡分量中间过渡产物是影响煤自燃完成煤氧化学反文献[2]可知，羰基参与反应所需的反应活化能在50KJ/mol左右，属于官能团中较高的反应活化能，由表2可知，芳香烃官能团谱峰位置比较分散，900～700cm-1范围内为多种取代芳香烃的特征峰波段，以30℃为例，900～700cm⁻1范围内红图的分峰拟合结果和各峰位归属分别如图9和表6所示。6图930℃分段芳香烃红外光谱分峰拟合结果850波数/cm-1123456789稳定，在较高温度下才能发生分解。芳香烃侧链结3.1气煤中，官能团含量按照峰面积的大小排序3.2100～15