煤炭科学技术

作者：周西华, 李世琳, 白刚, 曹宇, 王艳美,

关键词：煤自燃, CO₂防灭火, 活性基团, 相关性, 灰色关联分析法,

为研究加入CO2后对煤与氧气反应的影响，通过分析煤中活性基团的相对含量变化规律，得出受CO2条件影响最大的活性基团。以张家峁矿煤样为研究对象，试验采用CO2气氛，选择温度为100～200 ℃的煤样进行傅里叶变换红外试验，探究不同体积分数CO2气氛下各种活性基团相对含量的变化规律。基于灰色关联性分析CO2与活性基团间的相关性，研究因CO2体积分数升高影响的关键官能团类型。结果表明：在加入CO2的影响下，各官能团的红外谱图相较空气条件下结果峰面积呈现不同的变化特点，其中随温度的升高，羟基体现为减少趋势，其中以羟基自缔合氢键及羟基−π氢键为代表的分子内氢键减少较为明显；脂肪烃中甲基、亚甲基的伸缩振动先微量增加后减少，变角振动则体现为持续减少趋势；含氧官能团中羰基、醚键和羧酸均体现为增加趋势；芳香烃中主要体现在3取代、5取代增加较为明显，芳香环中C=C伸缩振动随温度呈现减少趋势；针对活性基团相对含量变化分析得出各活性基团相对含量变化虽有所差异，但是在不同CO2体积分数的试验条件下各活性基团变化趋势基本一致。说明通入不同体积分数CO2并未改变煤中官能团的反应历程，由关联性分析结果得出加入CO2对煤氧反应官能团影响顺序为：含氧官能团>羟基>脂肪烃>芳香烃。

来源：2025年第9期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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