一種煤自燃傾向性的電化學測定方法
【專利摘要】本發明涉及一種煤自燃傾向性的電化學測定方法，屬煤礦煤層的自燃傾向性的定性與分類的【技術領域】。通過測定煤在KMnO4與KOH的混合溶液中氧化過程中的電化學參數V，判定煤自燃傾向性大小，電化學參數V越大，表明煤自燃傾向性越強，越容易氧化，該參數有效地解決了實現綜合反映煤自燃工業分析、元素分析、煤巖組分等因素的影響，反映了煤低溫緩慢氧化和加速氧化階段特性，提高了煤自燃傾向性的測定準確度，操作簡單可靠，分類標準統一。整個測試過程只需測試1個參數，一般只需1～2小時即可完成。其方法簡單，操作方便，省時省力，測試結果準確，在本領域內具有廣泛的實用性。
【專利說明】一種煤自燃傾向性的電化學測定方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤自燃傾向性的電化學測定方法，屬煤礦煤層的自燃傾向性的定性與分類的【技術領域】。

【背景技術】
[0002]在煤礦生產過程中，煤炭自燃火災已成為煤礦生產程的一大突出災害。我國有自燃傾向性的煤層占到開采煤層總數的80%，國有重點煤礦可采厚煤層的礦井基本上都存在自然發火問題。煤的自燃傾向性是煤的內在屬性，是礦井有效開采防滅火工作的前提。目前，煤自燃傾向性的測定方法:國外主要有絕熱氧化法(美國、澳大利亞)、高溫活化能法(波蘭)、交叉點溫度法(印度、土耳其)等；國內測定方法主要有國家強制執行的色譜吸氧法(即以每克干煤在常溫(30°C)，常壓(1.0133X 15Pa)下的吸氧量作為主要指標對煤自燃傾向性進行分類)和推薦執行的以程序升溫氧化過程中吸氧量和交叉點溫度為指標的測定方法。國外采用的絕熱氧化法測試周期長(往往需要十幾個小時甚至幾十個小時)，測試條件苛刻；高溫活化能法、交叉點溫度法反映的是煤在較高溫度(通常大于140°C)條件的氧化自燃特性，無法反映包括低溫氧化階段在內的整個氧化自燃過程。國內采用的方法存在以下不足:首先，色譜吸氧法測定煤對氧氣的物理吸附量僅與煤的表面性質和孔隙結構有關，并不能反映出煤自燃低溫緩慢氧化階段和加速氧化的綜合特性；其次，常溫下煤的吸氧量并不代表參加氧化反應的氧氣量，參加氧化反應的氧氣量主要取決于煤結構中活性基團的種類和數目；第三，以程序升溫氧化過程中吸氧量和交叉點溫度為指標的測定方法采用程序升溫實驗來測定，受程序升溫速率，實驗通氣量、煤樣粒度等因素的影響較大，往往使傾向性測試結果嚴重誤判。


【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是:如何準確測量煤的自燃傾向性。
[0004]本發明所采用的技術方案是:一種煤自燃傾向性的電化學測定方法，按照如下步驟進行:
步驟一、將I摩爾/升的KOH溶液放入帶有碳電極和甘貢電極的容器中；
步驟二、按照摩爾比1:20將0.2摩爾/升的KMn04溶液倒入上述KOH溶液容器中，攪拌均勻；
步驟三、按照每0.08摩爾KOH投入I克煤樣，將煤樣投入容器中并不停攪拌；
步驟四、將毫伏表連接在碳電極和甘貢電極的兩端，每隔5分鐘記錄毫伏表顯示的讀數V，取一個小時內V的最高值Vmax，Vmax彡40毫安為不易自燃煤層，40毫安< VmaxS 100毫安時為自燃煤層，Vmax > 100毫安為容易自燃煤層。
[0005]作為一種優選方式:將容器放在45°C水浴環境中。
[0006]作為一種優選方式:步驟三中煤樣直徑為0.18?I毫米。
[0007]本發明的有益效果是:本發明的煤自燃傾向性的電化學測定方法，主要通過測定煤在KMnO4與KOH的混合溶液中氧化過程中的電化學參數V，判定煤自燃傾向性大小，電化學參數V越大，表明煤自燃傾向性越強，越容易氧化，該參數有效地解決了實現綜合反映煤自燃工業分析、元素分析、煤巖組分等因素的影響，反映了煤低溫緩慢氧化和加速氧化階段特性，提高了煤自燃傾向性的測定準確度，操作簡單可靠，分類標準統一。整個測試過程只需測試I個參數，一般只需I?2小時即可完成。其方法簡單，操作方便，省時省力，測試結果準確，在本領域內具有廣泛的實用性。

【具體實施方式】
[0008]1、取新鮮煤樣進行破碎，篩分顆粒直徑為0.18?Imm的煤樣，取5g煤樣保存在煤樣瓶中，并密封備用。
[0009]2、在燒杯中配制I mol/1的KOH溶液80 ml并放置在恒溫水浴槽中，恒溫水浴槽中溫度設定為45°C，水浴槽底部放置一磁力攪拌器，燒杯中放置用四氟乙烯包覆的“磁性魚”用于攪拌。
[0010]3、將配制好的0.2 mol/1的KMnO4溶液20 ml倒入上述的燒杯中，并啟動磁力攪拌器進行攪拌。
[0011]4、將溫度計插入燒杯中用于測定燒杯中溶液的溫度。
[0012]5、將碳電極和甘貢電極插入燒杯中，并用毫伏表連接兩個電極。
[0013]6、取I g制備好的煤樣倒入燒杯中的混合溶液中，磁力攪拌器一直進行攪拌，每隔5分鐘記錄溫度計顯示的溫度T和毫伏表顯示的讀數V，實驗持續I小時。
[0014]7、根據毫伏表顯示的最高值讀數V來確定煤的自燃傾向性，V < 40毫安為不易自燃煤層，40毫安< VS 100毫安時為自燃煤層，V > 100毫安為容易自燃煤層。
【權利要求】
1.一種煤自燃傾向性的電化學測定方法，其特征在于按照如下步驟進行: 步驟一、將I摩爾/升的KOH溶液放入帶有碳電極和甘貢電極的容器中； 步驟二、按照摩爾比1:20將0.2摩爾/升的KMn04溶液倒入上述KOH溶液容器中，攪拌均勻； 步驟三、按照每0.08摩爾KOH投入I克煤樣，將煤樣投入容器中并不停攪拌； 步驟四、將毫伏表連接在碳電極和甘貢電極的兩端，每隔5分鐘記錄毫伏表顯示的讀數V，計算一個小時內V的最高值Vmax，Vmax ( 40毫安為不易自燃煤層，40毫安< Vmax ( 100毫安時為自燃煤層，Vmax > 100毫安為容易自燃煤層。
2.根據權利要求1所述的一種煤自燃傾向性的電化學測定方法，其特征在于:將容器放在45 °C水浴環境中。
3.根據權利要求1或者權利要求2所述的一種煤自燃傾向性的電化學測定方法，其特征在于:步驟三中煤樣直徑為0.18?I毫米。
【文檔編號】G01N27/416GK104297322SQ201410593079
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】吳玉國, 鄔劍明, 王俊峰, 周春山 申請人:太原理工大學