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煤的自燃

煤炭不仅会在堆存和长途运输中发生自燃，而有些矿井的煤层也会自燃。

总的来看，煤的变质程度越浅，燃点越低，也越容易氧化、自燃；含硫铁矿硫高的煤，一般也容易自燃发火，因而导致有些煤化程度高的煤却比煤化程度低的煤还容易自燃。

除了煤的着火点高低不同而影响自燃发火外，另一个十分重要的因素是煤堆或煤层在自燃时必须要有充足的助燃气。当煤堆(或煤层)氧化时，积聚的热量无法向四周扩散或热量的扩散速度低于煤的氧化发热速度，就会使煤堆局部温度升高到煤的着火点以上而自燃。

(1)自燃的因素：

1)煤质：一般水分大、含氧量高、挥发分也高的煤，同时含微细分散状(即星散状或浸润状)黄铁矿的低煤化度煤易自燃。

一般来说，褐煤比长焰煤容易自燃，长焰煤又依次比气煤、肥煤、焦煤和瘦煤容易自燃，贫煤和无烟煤最不易自燃。

2)受温度的影响：一般来说，物质间的反应，在一定温度范围内，反应速度随反应温度升高而加快。对于煤的氧化来说也不例外。在100℃以下，氧化温度每升高10℃，反应的温度系数(即反应速度增大的倍数)为2~3。但是对各种不同煤化程度的煤以及不同矿物质组成的煤它们的氧化速度是不同的。因此在贮煤时，究竟应控制在什么温度，也需视各矿区煤的煤质。

3)受氧的影响：煤的氧化速度是随氧的浓度(空气中氧的分压)增大而加快。因此减少煤层、煤堆和空气的接触，可以减小自燃的倾向。目前，国内、外都已在煤矿井下利用所谓阻化剂(即防止煤炭自燃的物质，如CaCl2，MgCl2等的溶液)来封闭煤的细孔，使煤与空气隔绝来防止其氧化、自燃。

4)受煤的粒度影响：煤与氧的反应是气–固相的反应。反应物之间有界面，反应在界面之间进行。因而煤的界面大，反应速度虽不变化，但单位时间产生的碳的氧化物量多，伴随的热量也大，从而导致自燃。煤的界面大小可以粒度来表示，粒度小的煤比粒度大的煤容易氧化、自燃。

综上所述，煤的自燃的因素有多种。为了防止煤的自燃必须采用相应的措施。例如煤矿井下采用阻化剂封闭法。煤堆自燃也可用类似的封闭法使其与空气隔绝等。

(2)自燃的倾向和特征。煤炭自燃的倾向和特征，包括以下几个方面。

1)自燃的倾向。各种煤炭自燃的能力是不一样的，有的很容易自燃，如褐煤。有的可以自燃，如长焰煤。有的比较难以自燃，如肥煤、气煤、焦煤。有的不会自然，如贫煤、无烟煤、瘦煤、弱粘结煤、不粘结煤。

2)自燃的潜伏期。煤炭的自燃，不是在煤变松和强烈的空气流入以后立即发生的，它是要经过一个聚热的潜伏期才会发生。这种潜伏期较长，通常在90天以内。

3)自燃的季节。各个产地的煤自燃的季节及温度也常不同，有不少煤在夏季高温时易自燃；也有在春、秋季，特别是连绵阴雨天，空气中湿度大，煤堆的热量不易散发，也容易自燃。甚至还有些煤种冬天下雪天更易自燃，煤中焦炭在低温下易吸附氧气氧化。大同煤焦炭含量高，雪是很好的保温物质，因此在下雪季节，要注意大同煤自燃。

4)自燃的征兆。因为煤炭在自燃前，要经过发热阶段。冬季，在煤炭发热的地方，可以发现许多新雪斑或由煤堆深处逸出水蒸气，冷凝而形成毛茸的雪瘤子。夏季，清晨在煤堆发热地方会出现“渗出物”的潮湿点，在白天，特别是经过日光晒以后，潮湿点消失，残留一层白色矿物或黄色凝结物，如果煤堆的温度超过80℃时，有的煤就会在1~2天内自燃起火。

(3)防止自燃的措施。目前，在这方面的经验还不够成熟。现将比较有效的几种防止自燃的方法介绍如下：

1)压实保管法：压实保管法主要是减少煤与空气接触的机会，防止煤的氧化。它不仅可以起到防止自燃的作用，而且对保持煤的质量也有好处。压实法先要选择一块干燥、平坦的地面，没有腐草杂屑。堆煤时逐层铺煤，先在煤底铺上一层10cm的煤层，用1t重的石磙子(能用压路机当然更好)来回磙压。因第一层煤层贴近地面，所以要压得坚实一些，以避免因地气上升，潮气浸入煤堆。第二、三、四层，每层一般铺50cm厚。铺好后，每次应将堆面修平，再用石磙子来回磙压，每层各压缩至42cm左右。铺到最后一层(即顶端一层)，为了避免阳光射入增高煤堆温度，应该压得更实一些。煤堆全部压完后，再用木板将煤堆四周拍实。如煤堆过分干燥，不容易拍平时，须在煤堆表面洒一些清水，在煤堆边沿可用小石磙子磙实。

煤堆压实后，最好在四周挖掘排水沟一条，以便雨天时排出积水，避免煤堆因潮湿而引起氧化。在煤堆表层还要洒上一层二、三十厘米厚的煤粉层(称为填塞层)，以填实煤粒间的空隙，不使空气流入。

块煤压实，在每层煤铺好后整理堆面时，须将块煤埋在煤末内，然后进行压实，以免损坏煤块。

2)煤堆打眼保管法：煤堆打眼是使煤堆积热容易扩散的保管方法。做法是用50mm或75mm粗的空心铁钎一根，一端成尖型或三棱形，铁钎长度依煤堆高度而定，如铁钎过长，可分为两个半节，打完前半节，再接上后半节继续打。打眼时，先在打眼位置上挖一小坑，灌浇清水，使煤湿润，再用铁钎钻眼。在铁钎向煤内打下去的过程中，仍须顺着铁钎向眼间浇水。同时，摇晃铁钎，使钎打入，并使眼内煤壁坚固，免被煤末或雨水将眼冲塌或堵塞。

3)灌水法：灌水法是煤堆已发生高热时的急救方法。煤堆中积热，被水分吸收而发散，可以降温。灌水方法是从煤堆上方灌入大量的水，让它在煤堆四周流出。灌得要透，在煤堆四周要挖水沟与出水道相通，使排出的水能及时排泄，以免积水。在出水道处可设一个煤罐，使随水流出的煤泥，及时回收，以免损失。开始灌水时，煤堆四周流出来的水温度很高，随后逐渐降低，降低到与进水温度相等时，就可停止灌水。用这种方法，优点是简便，收效快；缺点是要消耗大量的水，在灌水后半个月至一个月又要产生高热，所以这种方法不能长期使用。

4)煤层覆盖防燃防风法：这是近期科学试验在防风(煤还有防燃作用)方面的一项成果。在首钢一些企业为防止铁矿的风吹损失曾用过“白灰浆”覆盖于粉矿堆表面，似乎“一堵墙”似的，大量地减少了风吹损失。