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煤自燃特性的热重-红外光谱实验研究
摘要：
本文研究了煤自燃特性的热重-红外光谱实验，使用差示扫描量热仪对不同温度下煤的质量变化进行实验，使用傅里叶变换红外光谱仪研究煤的结构变化。结果表明，煤在高温下会发生大量质量损失，同时会产生大量挥发性物质。煤的结构发生了明显的变化，表现为键的断裂和形成。本研究为煤自燃机理的研究提供了实验基础。
关键词：煤，自燃，热重-红外光谱，差示扫描量热法，傅里叶变换红外光谱
引言：
煤是一种广泛使用的化石能源，但由于它具有易自燃的特性，不少火灾是由煤自燃引起的。了解煤自燃的机理是预防火灾和提高能源利用效率的关键。目前煤自燃机理的研究主要基于实验和模拟。热重-红外光谱是一种常用的方法，可以研究煤在不同温度下的物质变化和结构变化，为煤自燃机理研究提供基础。
实验方法：
本实验使用差示扫描量热仪进行热重实验，使用傅里叶变换红外光谱仪进行光谱实验。首先选取质量相近的两组煤样，称量后放入差示扫描量热仪，加热过程中记录质量变化和温度变化，在不同温度下进行热重实验。然后用傅里叶变换红外光谱仪测试煤在不同温度下的红外光谱，分析煤的结构变化。
实验结果：
热重实验结果表明，炼焦煤在高温下（超过300℃）会发生大量质量损失，且质量损失明显高于无烟煤。煤样的质量损失主要来自挥发性物质的蒸发和氧化分解。无烟煤在150℃以下几乎没有质量变化，而炼焦煤在100℃以上就开始挥发。
红外光谱实验结果表明，煤在加温过程中表现出显著的结构变化。在红外光谱上，主要表现为吸收峰的变化。在煤样加热到100℃-150℃之前，煤的官能团几乎没有变化，但随着温度的升高，煤中的大部分官能团都会发生变化。在煤样加热到约300℃时，煤中的C-H键、C=O键和C-O键就开始断裂，同时形成了新的官能团。
结论：
本实验研究了煤自燃特性的热重-红外光谱实验，得到了煤在高温下的质量变化和结构变化。炼焦煤和无烟煤在高温下会发生大量质量损失，而且炼焦煤的质量损失更加明显。煤的结构变化表现为键的断裂和形成，各类官能团发生了明显的变化。这些结果为煤自燃机理的研究提供了实验基础。
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