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煤炭自燃是影响煤炭开采、储存和运输安全等十分严重的灾害,褐煤高水分、易自燃的特性严重影响着褐煤的储运安全及在工业上的应用效率。为进一步加深对煤自燃机理的理解,解决褐煤和提质煤易于自燃的问题,我们从煤微观结构入手,研究煤物理化学结构与煤自燃反应性的变化规律;同时,研究褐煤提质条件与褐煤微观结构的关联性,希望通过控制提质条件,达到抑制褐煤自燃的目的。本研究以褐煤为研究对象,主要从煤的官能团角度入手,结合利用红外光谱、化学滴定、He-TPD测试、BET以及TG-DTA等的分析表征方法,研究了热解提质对煤中官能团的种类、含量,煤的比表面积、孔容以及煤氧化反应活性的影响,并通过官能团处理得出了部分官能基团对煤氧化反应和自燃活性的影响。(1)在褐煤中主要的官能基团有羟基、羰基、羧基、环氧键、酯基以及甲基、亚甲基等脂肪烃基团。其中,羧基、酯基含量较小,羟基、烷基含量较多。褐煤的比表面积较小,孔结构以20nm以上的中孔和大孔为主。从热重分析可知,褐煤燃烧主要存在3个阶段:低温氧化和基团反应阶段;骨架剧烈氧化燃烧阶段和石墨结构氧化反应阶段。褐煤低温反应起始温度较低,燃烧反应的峰值温度在400℃左右,且较难燃烧的石墨结构相对较少。(2)使用管式炉对褐煤进行热处理提质模拟,分析样品结构与氧化反应活性的变化规律得出:随着处理温度的升高,褐煤中的活性基团逐渐减少,其氧化反应活性逐渐降低。其中,处理温度低于600℃的样品,自燃活性降低较少,较容易自燃;处理温度达到800℃后,样品的自燃活性有较大的下降。(3)使用氧化剂对无烟煤进行预氧化处理,其结果表明,使用氧化剂处理煤样可以不同程度地改变煤表面官能基团及其分布。双氧水、次氯酸钠处理后的无烟煤,其氧化反应活性的变化不明显;硝酸处理的无烟煤,其低温氧化反应活性有所提高。根据处理前后煤表面基团及其分布的变化推测:无烟煤中的羧基等含氧基团,明显提高其低温氧化活性;而烷基对煤的低温氧化活性影响不明显,但对煤氧化反应热有一定的影响。