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1煤的自燃機(jī)理

　　1.1概述

　　關(guān)于煤的自燃問題，長期以來，一般都認(rèn)為煤中黃鐵礦的存在是自燃的原因，由于黃鐵礦氧化成為三氧化二鐵及三氧化硫時(shí)能放出熱量，在有水分參加的情況下，可以形成硫酸，它是很強(qiáng)的氧化劑，更加速煤的氧化，促進(jìn)煤的自燃。

　　需要指出，有的含有黃鐵礦的煤，雖然經(jīng)過長斯放置，并不一定發(fā)生燃，而不含或少含黃鐵礦的煤也有自燃現(xiàn)象。因此，煤的自燃并非完全因含有黃鐵礦而引起。其主要原因是由于吸收了空氣中的氧氣，使煤的組成物質(zhì)氧化產(chǎn)生熱量，再被水濕潤，就放出更多的濕潤熱，也會(huì)加速煤的自燃。此外，煤的自燃還與煤本身的性質(zhì)有關(guān)。如煤的品級(jí);煤的顯微組分、水分、礦物質(zhì)、節(jié)理和裂隙;煤層埋藏深度和煤層厚度;開采方法和通風(fēng)方式等。煤的自燃從本質(zhì)上來說是煤的氧化過程。

　　1.2煤自燃的不同階段

　　(1)水吸附階段。與其他階段不同，這個(gè)階段只是個(gè)物理過程，煤與氧不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，煤吸附水雖不是煤自燃的根本原因，但他對(duì)煤自熱，特別是低品級(jí)的煤自熱有重要影響。當(dāng)水被煤吸附時(shí)會(huì)放出大量熱，即潤濕熱。所以，多數(shù)情況下該階段對(duì)煤的自燃都起著關(guān)鍵作用。

　　(2)化學(xué)吸附階段。煤自燃過程首先在這個(gè)階段發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。該階段的反應(yīng)溫度為環(huán)境溫度至70℃。這伸過程中煤吸附氧氣會(huì)產(chǎn)生過氧化物，因而叫做化學(xué)吸附階段。化學(xué)吸附階段煤重略有增加，并產(chǎn)生氣體，其中的CO可作為標(biāo)準(zhǔn)氣體，通過監(jiān)測(cè)CO濃度可對(duì)煤的自燃進(jìn)行早期預(yù)報(bào)，化學(xué)吸附階段需要少量水參加反應(yīng)。根據(jù)煤的品級(jí)和類型不同，化學(xué)吸附的放熱量在5.04～6.72J/g之間變化。若煤溫達(dá)到70℃時(shí)會(huì)分解，煤重隨之在幅度下降，甚至比原始煤重還要輕。煤中水汾的蒸發(fā)可帶走一些熱量，該過程產(chǎn)熱量晨16.8～75.6J/g間變化。若煤氧化進(jìn)行到這個(gè)階段，想使其不自燃是非常困難的。

　　(3)煤氧復(fù)合物生成階段。該階段生成一種穩(wěn)定的化合物，即煤氧復(fù)合物。其反應(yīng)溫度范圍為150～230℃。產(chǎn)生的熱量25.2～003.4J/g。這個(gè)階段煤重又有所增加，煤氧化進(jìn)行到這個(gè)階段必然發(fā)生自燃。

　　(4)燃燒初始階段。這是煤氧復(fù)合物生成階段到煤快速燃燒階段的過渡時(shí)期，煤溫達(dá)230℃時(shí)，煤氧化可進(jìn)行到個(gè)階段。此時(shí)煤的反應(yīng)熱為42～243.6J/g。這些熱量使煤迅速上升促進(jìn)了煤的快速燃燒。

　　(5)快速燃燒階段。這是煤自熱的最后階段，它描述了煤的實(shí)際燃燒過程。依氧氣供應(yīng)充足與否，這個(gè)階段可能發(fā)生干餾、不完全燃燒或安全燃燒。如果燃燒充分，其反應(yīng)熱等于煤的發(fā)熱值。

　　2煤的自熱影響因素

　　2.1煤質(zhì)

　　煤質(zhì)本身對(duì)煤自熱敏感性有顯著的影響。

　　(1)煤的品級(jí)。煤的品級(jí)表明了煤的變質(zhì)程度，常用揮發(fā)分含量和含煤量表示。品級(jí)低的純煤自熱熱敏感性高，而且，隨著煤的品能升高其自熱敏感性下降。因而，干燥褐煤最易自熱而無煙煤幾乎不自熱。但含有大最水分的褐煤較純褐煤不易自燃。