1 煤的自燃機理

    1.1 概述

    關于煤的自燃問題，長期以來，一般都認為煤中黃鐵礦的存在是自燃的原因，由于黃鐵礦氧化成為三氧化二鐵及三氧化硫時能放出熱量，在有水分參加的情況下，可以形成硫酸，它是很強的氧化劑，更加速煤的氧化，促進煤的自燃。

    需要指出，有的含有黃鐵礦的煤，雖然經過長斯放置，并不一定發生自燃，而不含或少含黃鐵礦的煤也有自燃現象。因此，煤的自燃并非完全因含有黃鐵礦而引起。其主要原因是由于吸收了空氣中的氧氣，使煤的組成物質氧化產生熱量，再被水濕潤，就放出更多的濕潤熱，也會加速煤的自燃。此外，煤的自燃還與煤本身的性質有關。如煤的品級；煤的顯微組分、水分、礦物質、節理和裂隙；煤層埋藏深度和煤層厚度；開采方法和通風方式等。煤的自燃從本質上來說是煤的氧化過程。

    1.2 煤自燃的不同階段

    （1）水吸附階段。與其他階段不同，這個階段只是個物理過程，煤與氧不會發生反應，煤吸附水雖不是煤自燃的根本原因，但他對煤自熱，特別是低品級的煤自熱有重要影響。當水被煤吸附時會放出大量熱，即潤濕熱。所以，多數情況下該階段對煤的自燃都起著關鍵作用。

    （2）化學吸附階段。煤自燃過程首先在這個階段發生化學反應。該階段的反應溫度為環境溫度至70℃。這伸過程中煤吸附氧氣會產生過氧化物，因而叫做化學吸附階段�；瘜W吸附階段煤重略有增加，并產生氣體，其中的CO可作為標準氣體，通過監測CO濃度可對煤的自燃進行早期預報，化學吸附階段需要少量水參加反應。根據煤的品級和類型不同，化學吸附的放熱量在5.04～6.72J/g之間變化。若煤溫達到70℃時會分解，煤重隨之在幅度下降，甚至比原始煤重還要輕。煤中水汾的蒸發可帶走一些熱量，該過程產熱量晨16.8～75.6J/g間變化。若煤氧化進行到這個階段，想使其不自燃是非常困難的。

    （3）煤氧復合物生成階段。該階段生成一種穩定的化合物，即煤氧復合物。其反應溫度范圍為150～230℃。產生的熱量25.2～003.4J/g。這個階段煤重又有所增加，煤氧化進行到這個階段必然發生自燃。

    （4）燃燒初始階段。這是煤氧復合物生成階段到煤快速燃燒階段的過渡時期，煤溫達230℃時，煤氧化可進行到個階段。此時煤的反應熱為42～243.6J/g。這些熱量使煤迅速上升促進了煤的快速燃燒。

    （5）快速燃燒階段。這是煤自熱的最后階段，它描述了煤的實際燃燒過程。依氧氣供應充足與否，這個階段可能發生干餾、不完全燃燒或安全燃燒。如果燃燒充分，其反應熱等于煤的發熱值。 

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