作者：李金亮，卢浩，陆伟*，李金虎，张青松，何启林
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期刊：《Energy》
创新点：
(1) 建立了一种排除物理脱附和热解气体产生影响的方法，获得反映煤在低温氧化条件下内在特征的氧化路径气体产物特征。
(2) 氧化产生的CO和CO2的活化能相等，表明它们来源于同一种中间产物。
(3) 煤中亚甲基与氧气反应形成同一种中间产物是控制煤低温氧化产生气体的关键控制步骤。
摘要：
煤低温氧化过程有脱附、裂解和氧化等多条产气路径，它们之间相互干扰造成煤氧化产生CO和CO2的动力学特性不清晰，致使产气机制不完善。为此，本文提出一种能够有效地消除脱附和裂解产气影响的方法，并利用这种方法测试不同路径下产生CO和CO2的动力学特性，结合微观表征手段分析控制气体生成的动力学步骤和产气机制。实验结果表明：提出的方法可以有效去除脱附和裂解的影响，能够获得反映煤低温氧化本质特征的氧化路径产气动力学特性；氧化路径下不同温度段CO及CO2生成速率总体呈现快速上升、缓慢下降再趋于平缓三个阶段，造成这种现象的原因是气体生成速率不仅与温度有关，还与参与反应活性基团的数量有关，且随着温度的升高，活性基团的数量逐渐占据控制地位；煤低温氧化产气过程为煤中亚甲基（次甲基）与氧反应后生成含氧中间产物，然后分解产生CO和CO2，其中煤中亚甲基（次甲基）与氧反应是煤低温氧化产气的控制步骤，影响煤低温氧化过程中CO和CO2的产生量及产生速率，造成了氧化路径产生CO与CO2的表观活化能相同。
部分图片：
图7 不同方法下氧化产生CO及CO2的速率
图8 原煤及热解煤氧化产生CO和CO2的活化能
图12 煤低温氧化产气控制步骤
第一作者简介：李金亮（1984-），男，副教授，硕士生导师，创新性地提出了煤自燃过程含氧中间产物的测量方法及其在指标气体产生中的作用机制，并研发了气-液-固多类型防灭火材料。主持国家重点研发计划子课题、安徽省自然科学基金面上项目、安徽省教育厅重点研究项目及10余项企业创新课题。近年来发表高水平论文34篇（SCI一区论文12篇），授权发明专利20余项。获山东省优秀博士论文、安徽省科技进步一等奖1项等省部级奖项6项。
通讯作者简介：陆伟（1977-），男，教授，博导，国家级人才，国务院津贴获得者。提出了煤自燃逐步自活化反应机理，揭示了煤自燃过程指标气体产生机制，发明了化学阻化防治煤自燃的方法和阻化泡沫，研发了塑性凝胶及泡沫凝胶材料，开发了自限温固废基矿用固化材料，构建了成体系的泡沫-胶浆-固化防灭火材料应用技术，提出了复杂危险火区的安全高效治理技术路线等。获得国家发明奖及省部级奖励15项。主持了国家重点研发课题2项，国家自然科学基金3项，安徽省重点研发等科研项目10项；主持了重要横向和重大灾害治理工程项目90余项。在《煤炭学报》《Energy》等期刊发表论文135篇，授权发明专利70余项，国际专利5项。制修订《煤炭矿井设计防火规范》等标准5项；《煤矿安全规程》防灭火板块修订执笔人。
来源：Jinliang Li, Hao Lu, Wei Lu, Jinhu Li, Qingsong Zhang, Hui Zhuo, Study on the kinetic characteristics and control steps of gas production in coal spontaneous combustion under the oxidation path, Energy, 295,2024,130991, https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.130991.
