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煤矿采空区微生物驯化及抑制煤自燃特性
煤炭学报
网络首发时间:2025-02-21 10:01:34
7
作者
邓军
张敏
易欣
白祖锦
王彩
单位
西安科技大学安全科学与工程学院
陕西省煤火灾害防治重点实验室
摘要
煤自燃的发生主要与煤炭的化学结构组成及其特性有关,而微生物对煤结构具有一定的作用能力。因此提出利用特定微生物对煤表面结构溶解-抑制煤自燃的思路,从褐煤中分离、提纯、定向驯化得到两种采空区煤源微生物,Aureobasidium pullulans (DA. pu) 与Staphylococcus pettenkoferi (DS. pe),经处理煤样后,探讨煤源驯化微生物对煤低温氧化过程微观结构及氧化性能的影响特征。结果表明:不同微生物对煤活性结构作用效果具有差异性。DA. pu减少煤中羟基,但DS. pe却使羟基含量大幅增大。煤中的脂肪烃、含氧官能团含量均呈现出不同程度的减少。其中,DS. pe对煤中脂肪烃的破坏能力最强,可完全溶解–CH3,对芳醚键也具有较强的溶解能力,降低率高达66.37%。DS. pe将煤中芳香烃中四取代烃降为0,单取代烃的减少率达到了58.52%。处理煤样的γ峰与002峰的峰面积,堆砌高度与芳香片层数均减小。综合微观结构的变化特征,DA. pu比DS. pe对结构参数作用能力更为显著。微生物作用延迟了煤样的T1温度,DA. pu将燃烧阶段的活化能增大了4428.11 J/mol,延缓了煤自燃发展进程。微观结构及氧化性能的表现一致,表明DA. pu抑制能力更强。这是由于微生物能够有效的溶解煤分子结构,降低煤分子的反应活性,使得煤的反应活化能增加,氧化性能降低。该研究结果为探索煤矿采空区微生物驯化及抑制煤自燃的设想提供了理论依据。
关键词
煤自燃
微生物
驯化
官能团
结构参数
文章目录
1 实验及方法
1.1 煤样
1.2 微生物的提纯与驯化
1.3 微生物与煤的混合实验
1.4 红外光谱实验 (FTIR)
1.5 X射线衍射实验 (XRD)
1.6 TG-DTG实验
2 实验结果与分析
2.1 红外光谱分析
2.2 物质结构分析
2.2.1 特征峰变化分析
2.3 热分析
2.3.1 特征温度及热量变化分析
2.3.2 氧化动力学分析
2.4 微生物对煤氧化特性影响机理分析
3 结论
引用格式
邓军,张敏,易欣,等.煤矿采空区微生物驯化及抑制煤自燃特性[J/OL].煤炭学报,1-11[2025-02-22].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.YG24.1394.
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