煤的自燃

煤炭不僅會在堆存和長途運輸中發(fā)生自燃，而有些礦井的煤層也會自燃。

總的來看，煤的變質程度越淺，燃點越低，也越容易氧化、自燃；含硫鐵礦硫高的煤，一般也容易自燃發(fā)火，因而導致有些煤化程度高的煤卻比煤化程度低的煤還容易自燃。

除了煤的著火點高低不同而影響自燃發(fā)火外，另一個十分重要的因素是煤堆或煤層在自燃時必須要有充足的助燃氣。當煤堆(或煤層)氧化時，積聚的熱量無法向四周擴散或熱量的擴散速度低于煤的氧化發(fā)熱速度，就會使煤堆局部溫度升高到煤的著火點以上而自燃。

(1)自燃的因素：

1)煤質：一般水分大、含氧量高、揮發(fā)分也高的煤，同時含微細分散狀(即星散狀或浸潤狀)黃鐵礦的低煤化度煤易自燃。

一般來說，褐煤比長焰煤容易自燃，長焰煤又依次比氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤容易自燃，貧煤和無煙煤最不易自燃。

2)受溫度的影響：一般來說，物質間的反應，在一定溫度范圍內，反應速度隨反應溫度升高而加快。對于煤的氧化來說也不例外。在100℃以下，氧化溫度每升高10℃，反應的溫度系數(shù)(即反應速度增大的倍數(shù))為2~3。但是對各種不同煤化程度的煤以及不同礦物質組成的煤它們的氧化速度是不同的。因此在貯煤時，究竟應控制在什么溫度，也需視各礦區(qū)煤的煤質。

3)受氧的影響：煤的氧化速度是隨氧的濃度(空氣中氧的分壓)增大而加快。因此減少煤層、煤堆和空氣的接觸，可以減小自燃的傾向。目前，國內、外都已在煤礦井下利用所謂阻化劑(即防止煤炭自燃的物質，如CaCl₂，MgCl₂等的溶液)來封閉煤的細孔，使煤與空氣隔絕來防止其氧化、自燃。

4)受煤的粒度影響：煤與氧的反應是氣–固相的反應。反應物之間有界面，反應在界面之間進行。因而煤的界面大，反應速度雖不變化，但單位時間產(chǎn)生的碳的氧化物量多，伴隨的熱量也大，從而導致自燃。煤的界面大小可以粒度來表示，粒度小的煤比粒度大的煤容易氧化、自燃。

綜上所述，煤的自燃的因素有多種。為了防止煤的自燃必須采用相應的措施。例如煤礦井下采用阻化劑封閉法。煤堆自燃也可用類似的封閉法使其與空氣隔絕等。

(2)自燃的傾向和特征。煤炭自燃的傾向和特征，包括以下幾個方面。

1)自燃的傾向。各種煤炭自燃的能力是不一樣的，有的很容易自燃，如褐煤。有的可以自燃，如長焰煤。有的比較難以自燃，如肥煤、氣煤、焦煤。有的不會自然，如貧煤、無煙煤、瘦煤、弱粘結煤、不粘結煤。

2)自燃的潛伏期。煤炭的自燃，不是在煤變松和強烈的空氣流入以后立即發(fā)生的，它是要經(jīng)過一個聚熱的潛伏期才會發(fā)生。這種潛伏期較長，通常在90天以內。

3)自燃的季節(jié)。各個產(chǎn)地的煤自燃的季節(jié)及溫度也常不同，有不少煤在夏季高溫時易自燃；也有在春、秋季，特別是連綿陰雨天，空氣中濕度大，煤堆的熱量不易散發(fā)，也容易自燃。甚至還有些煤種冬天下雪天更易自燃，煤中焦炭在低溫下易吸附氧氣氧化。大同煤焦炭含量高，雪是很好的保溫物質，因此在下雪季節(jié)，要注意大同煤自燃。

4)自燃的征兆。因為煤炭在自燃前，要經(jīng)過發(fā)熱階段。冬季，在煤炭發(fā)熱的地方，可以發(fā)現(xiàn)許多新雪斑或由煤堆深處逸出水蒸氣，冷凝而形成毛茸的雪瘤子。夏季，清晨在煤堆發(fā)熱地方會出現(xiàn)“滲出物”的潮濕點，在白天，特別是經(jīng)過日光曬以后，潮濕點消失，殘留一層白色礦物或黃色凝結物，如果煤堆的溫度超過80℃時，有的煤就會在1~2天內自燃起火。

(3)防止自燃的措施。目前，在這方面的經(jīng)驗還不夠成熟?，F(xiàn)將比較有效的幾種防止自燃的方法介紹如下：

1)壓實保管法：壓實保管法主要是減少煤與空氣接觸的機會，防止煤的氧化。它不僅可以起到防止自燃的作用，而且對保持煤的質量也有好處。壓實法先要選擇一塊干燥、平坦的地面，沒有腐草雜屑。堆煤時逐層鋪煤，先在煤底鋪上一層10cm的煤層，用1t重的石磙子(能用壓路機當然更好)來回磙壓。因第一層煤層貼近地面，所以要壓得堅實一些，以避免因地氣上升，潮氣浸入煤堆。第二、三、四層，每層一般鋪50cm厚。鋪好后，每次應將堆面修平，再用石磙子來回磙壓，每層各壓縮至42cm左右。鋪到最后一層(即頂端一層)，為了避免陽光射入增高煤堆溫度，應該壓得更實一些。煤堆全部壓完后，再用木板將煤堆四周拍實。如煤堆過分干燥，不容易拍平時，須在煤堆表面灑一些清水，在煤堆邊沿可用小石磙子磙實。

煤堆壓實后，最好在四周挖掘排水溝一條，以便雨天時排出積水，避免煤堆因潮濕而引起氧化。在煤堆表層還要灑上一層二、三十厘米厚的煤粉層(稱為填塞層)，以填實煤粒間的空隙，不使空氣流入。

塊煤壓實，在每層煤鋪好后整理堆面時，須將塊煤埋在煤末內，然后進行壓實，以免損壞煤塊。

2)煤堆打眼保管法：煤堆打眼是使煤堆積熱容易擴散的保管方法。做法是用50mm或75mm粗的空心鐵釬一根，一端成尖型或三棱形，鐵釬長度依煤堆高度而定，如鐵釬過長，可分為兩個半節(jié)，打完前半節(jié)，再接上后半節(jié)繼續(xù)打。打眼時，先在打眼位置上挖一小坑，灌澆清水，使煤濕潤，再用鐵釬鉆眼。在鐵釬向煤內打下去的過程中，仍須順著鐵釬向眼間澆水。同時，搖晃鐵釬，使釬打入，并使眼內煤壁堅固，免被煤末或雨水將眼沖塌或堵塞。

3)灌水法：灌水法是煤堆已發(fā)生高熱時的急救方法。煤堆中積熱，被水分吸收而發(fā)散，可以降溫。灌水方法是從煤堆上方灌入大量的水，讓它在煤堆四周流出。灌得要透，在煤堆四周要挖水溝與出水道相通，使排出的水能及時排泄，以免積水。在出水道處可設一個煤罐，使隨水流出的煤泥，及時回收，以免損失。開始灌水時，煤堆四周流出來的水溫度很高，隨后逐漸降低，降低到與進水溫度相等時，就可停止灌水。用這種方法，優(yōu)點是簡便，收效快；缺點是要消耗大量的水，在灌水后半個月至一個月又要產(chǎn)生高熱，所以這種方法不能長期使用。

4)煤層覆蓋防燃防風法：這是近期科學試驗在防風(煤還有防燃作用)方面的一項成果。在首鋼一些企業(yè)為防止鐵礦的風吹損失曾用過“白灰漿”覆蓋于粉礦堆表面，似乎“一堵墻”似的，大量地減少了風吹損失。