CN104297322A - 一种煤自燃倾向性的电化学测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种煤自燃倾向性的电化学测定方法，属煤矿煤层的自燃倾向性的定性与分类的技术领域。通过测定煤在KMnO4与KOH的混合溶液中氧化过程中的电化学参数V，判定煤自燃倾向性大小，电化学参数V越大，表明煤自燃倾向性越强，越容易氧化，该参数有效地解决了实现综合反映煤自燃工业分析、元素分析、煤岩组分等因素的影响，反映了煤低温缓慢氧化和加速氧化阶段特性，提高了煤自燃倾向性的测定准确度，操作简单可靠，分类标准统一。整个测试过程只需测试1个参数，一般只需1～2小时即可完成。其方法简单，操作方便，省时省力，测试结果准确，在本领域内具有广泛的实用性。

Description

一种煤自燃倾向性的电化学测定方法
技术领域
本发明涉及一种煤自燃倾向性的电化学测定方法，属煤矿煤层的自燃倾向性的定性与分类的技术领域。
背景技术
在煤矿生产过程中，煤炭自燃火灾已成为煤矿生产程的一大突出灾害。我国有自燃倾向性的煤层占到开采煤层总数的80%，国有重点煤矿可采厚煤层的矿井基本上都存在自然发火问题。煤的自燃倾向性是煤的内在属性，是矿井有效开采防灭火工作的前提。目前，煤自燃倾向性的测定方法：国外主要有绝热氧化法（美国、澳大利亚）、高温活化能法（波兰）、交叉点温度法（印度、土耳其）等；国内测定方法主要有国家强制执行的色谱吸氧法（即以每克干煤在常温（30℃），常压（1.0133×105Pa）下的吸氧量作为主要指标对煤自燃倾向性进行分类）和推荐执行的以程序升温氧化过程中吸氧量和交叉点温度为指标的测定方法。国外采用的绝热氧化法测试周期长（往往需要十几个小时甚至几十个小时），测试条件苛刻；高温活化能法、交叉点温度法反映的是煤在较高温度（通常大于140℃）条件的氧化自燃特性，无法反映包括低温氧化阶段在内的整个氧化自燃过程。国内采用的方法存在以下不足：首先，色谱吸氧法测定煤对氧气的物理吸附量仅与煤的表面性质和孔隙结构有关，并不能反映出煤自燃低温缓慢氧化阶段和加速氧化的综合特性；其次，常温下煤的吸氧量并不代表参加氧化反应的氧气量，参加氧化反应的氧气量主要取决于煤结构中活性基团的种类和数目；第三，以程序升温氧化过程中吸氧量和交叉点温度为指标的测定方法采用程序升温实验来测定，受程序升温速率，实验通气量、煤样粒度等因素的影响较大，往往使倾向性测试结果严重误判。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何准确测量煤的自燃倾向性。
本发明所采用的技术方案是：一种煤自燃倾向性的电化学测定方法，按照如下步骤进行：
步骤一、将1 摩尔/升的KOH溶液放入带有碳电极和甘贡电极的容器中；
步骤二、按照摩尔比1:20将0.2 摩尔/升的KMnO4溶液倒入上述KOH溶液容器中，搅拌均匀；
步骤三、按照每0.08摩尔KOH投入1克煤样，将煤样投入容器中并不停搅拌；
步骤四、将毫伏表连接在碳电极和甘贡电极的两端，每隔5分钟记录毫伏表显示的读数V，取一个小时内 V的最高值Vmax，Vmax≤40毫安为不易自燃煤层，40毫安＜Vmax≤100毫安时为自燃煤层，Vmax＞100毫安为容易自燃煤层。
作为一种优选方式：将容器放在45℃水浴环境中。
作为一种优选方式：步骤三中煤样直径为0.18～1毫米。
本发明的有益效果是：本发明的煤自燃倾向性的电化学测定方法，主要通过测定煤在KMnO4与KOH的混合溶液中氧化过程中的电化学参数V，判定煤自燃倾向性大小，电化学参数V越大，表明煤自燃倾向性越强，越容易氧化，该参数有效地解决了实现综合反映煤自燃工业分析、元素分析、煤岩组分等因素的影响，反映了煤低温缓慢氧化和加速氧化阶段特性，提高了煤自燃倾向性的测定准确度，操作简单可靠，分类标准统一。整个测试过程只需测试1个参数，一般只需1～2小时即可完成。其方法简单，操作方便，省时省力，测试结果准确，在本领域内具有广泛的实用性。
具体实施方式
1、取新鲜煤样进行破碎，筛分颗粒直径为0.18～1mm的煤样，取5g煤样保存在煤样瓶中，并密封备用。
2、在烧杯中配制1 mol/l的KOH溶液80 ml并放置在恒温水浴槽中，恒温水浴槽中温度设定为45℃，水浴槽底部放置一磁力搅拌器，烧杯中放置用四氟乙烯包覆的“磁性鱼”用于搅拌。
3、将配制好的0.2 mol/l的KMnO4溶液20 ml倒入上述的烧杯中，并启动磁力搅拌器进行搅拌。
4、将温度计插入烧杯中用于测定烧杯中溶液的温度。
5、将碳电极和甘贡电极插入烧杯中，并用毫伏表连接两个电极。
6、取1 g制备好的煤样倒入烧杯中的混合溶液中，磁力搅拌器一直进行搅拌，每隔5分钟记录温度计显示的温度T和毫伏表显示的读数V，实验持续1小时。
7、根据毫伏表显示的最高值读数V来确定煤的自燃倾向性，V≤40毫安为不易自燃煤层，40毫安＜V≤100毫安时为自燃煤层，V＞100毫安为容易自燃煤层。

Claims (3)

1.一种煤自燃倾向性的电化学测定方法，其特征在于按照如下步骤进行：
步骤一、将1 摩尔/升的KOH溶液放入带有碳电极和甘贡电极的容器中；
步骤二、按照摩尔比1:20将0.2 摩尔/升的KMnO4溶液倒入上述KOH溶液容器中，搅拌均匀；
步骤三、按照每0.08摩尔KOH投入1克煤样，将煤样投入容器中并不停搅拌；
步骤四、将毫伏表连接在碳电极和甘贡电极的两端，每隔5分钟记录毫伏表显示的读数V，计算一个小时内 V的最高值Vmax，Vmax≤40毫安为不易自燃煤层，40毫安＜Vmax≤100毫安时为自燃煤层，Vmax＞100毫安为容易自燃煤层。
2.根据权利要求1所述的一种煤自燃倾向性的电化学测定方法，其特征在于：将容器放在45℃水浴环境中。
3.根据权利要求1或者权利要求2所述的一种煤自燃倾向性的电化学测定方法，其特征在于：步骤三中煤样直径为0.18～1毫米。
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