常温常压下煤对CO吸附及解吸特性研究

作     者：岳克明 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李增华

授予年度：2014年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：常温常压 不同粒径 不同变质程度 吸附 解吸 含水率 

摘      要：矿井在正常开采过程中，回采工作面上隅角或采空区内常会出现CO浓度偏高现象，这些CO大部分来自于煤体氧化产生，但也有些煤矿CO可能来自于煤系地层赋存的煤体内，这部分CO在开采过程中可能解吸出来进入采场空间内。无论是来自于煤体自然氧化产生的CO还是煤体解吸的CO都会给矿井安全生产带来一定的影响，关于煤系地层中赋存的CO的报导及研究已经有很多但常温常压下煤吸附及解吸CO特性研究较少，该问题的研究对了解煤系地层赋存CO及指导矿井安全生产有着重要意义。 本文通过研究煤对单一CO气体及CO多元混合气体吸附及解吸实验，得出了不同粒径及不同变质程度的煤对CO吸附及解吸特性的影响规律。根据实验结果，得出煤对CO吸附及解吸的一般规律：随着煤样粒径的增加，煤吸附CO的量出现先减小后增加的趋势，不同粒径煤样解吸单一CO的实验结果显示解吸CO量q和粒径r具有关系为q mmr1e2;常温常压下同一煤样对各个气体的吸附量具有CO2COCH4N2的关系;随着煤样变质程度的加深，煤样对单一CO的吸附量呈现先增加后减少的趋势并在中变质程度时达到最大吸附值，随着煤的变质程度的加深煤样对单一CO的初始吸附速率有着先增大后减小的趋势;挥发分Vad在10%0%范围内各煤样对单一CO的吸附量和解吸量随着挥发分Vad的增加有着先增加后减小的趋势;各煤样吸附及解吸单一CO量与煤的过渡孔及微孔体积之和呈正相关关系。煤的外在改变因素对煤吸附及解吸CO有着重要的影响：在常温变化范围内，煤对CO的吸附量与温度呈负相关关系而煤对CO的解吸量与温度呈正相关关系;在常压变化许可范围内，煤吸附CO的量与压力有着正相关关系而煤对CO的解吸量与压力呈负相关关系;煤样含水率与煤吸附及解吸CO量呈负相关关系。 通过实验分析知，CO2及N2具有“驱赶CO的作用。回采工作面的煤暴露于含有大量N2的空气中，煤对N2的吸附会使得刚暴露于空气中煤体内赋存的CO进一步解吸，解吸的CO随着回风流积聚到回采工作面上隅角，使得回采工作面上隅角CO浓度进一步升高;若采空区发生自燃，CO2浓度偏高，煤对CO2的吸附会促使煤对CO进一步解吸，使得采空区内自然发火初期CO浓度急剧增加。