煤矸石自燃内在关键控制因素及危险性评价模型研究

摘要

为了解煤矸石自燃过程中的物理和化学反应特性,分析煤矸石自燃的关键控制因素,采用工业分析仪、元素分析仪、硫含量测定仪、煤自燃倾向性测定仪、傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪对沁水煤田的QX(沁新)、XS(新升)和XZ(新庄),霍西煤田的SJH(三交河),东胜煤田的FM(富民)和BPW(宝平湾),神府煤田的SGT(石圪台)以及荥巩煤田的DYG(大峪沟)煤矿的8种煤矸石进行了评价,并建立了煤矸石自燃危险性的评价模型。结果表明:FM、BPW、SGT、DYG煤矸石灰分含量高,而挥发分、固定碳含量较低,这与元素分析的结果一致;此外,煤矸石自燃机理可以认为是煤自燃机理和黄铁矿自燃机理的耦合,煤矸石自燃的本质是一种氧化过程,而QX、XS、XZ、SJH煤矸石中黄铁矿硫含量、物理吸氧量及脂肪族C-H活性组分含量相对更高;在热重分析中,BPW煤矸石着火点温度及受热分解阶段所需要的活化能相对较低;最终确定的6个自燃关键控制因素为灰分含量、黄铁矿硫含量、物理吸氧量、活性官能团含量(脂肪族C-H组分)、着火点温度、自燃反应活化能。