Reaction pathway of coal oxidation at low temperatures: a model of cyclic chain reactions and kinetic characteristics

واکنش های شیمیایی آلی باعث افزایش درجه حرارت در طی اکسیداسیون زغال می شود؛ با این حال، به علت ساختار پیچیده زغال سنگ، واکنش های مربوط به اکسیداسیون کم دما در زغال سنگ دشوار است. تا به امروز، یک مسیر اصلی واکنش نشان دهنده پیشرفت گرما در اکسیداسیون زغال سنگ نیست. در اینجا، با استفاده از محاسبات شیمی کوانتومی، یک سری از واکنش های زنجیره ای چرخه ای برای توصیف مکانیسم اکسیداسیون در احتراق خود به خود ذغال سنگ ارائه می شود. سایت های اصلی فعال و مدل های مولکولی آن ساخته شده اند. سه حالت تعاملی از اوربیتال های فعال و توالی واکنش های دقیق اکسیداسیون زغال سنگ پیشنهاد شده است. پارامترهای ساختاری و داده های ترمودینامیکی محاسبه شده و دستورات واکنش برای تغییرات بین گروه های کاربردی بر اساس انرژی فعال شدن آنها مشخص شد. مسیر واکنش براساس روابط تغییر شکل عملکرد و نظم واکنش ساخته شد. نتایج نشان می دهد که واکنش های اصلی در طی اکسیداسیون زغال سنگ می تواند به عنوان واکنش های رادیکال های آزاد شده با اکسیژن و هیدروکسید واکنش نشان می دهد. رادیکال های آزاد متیون و کربن واکنش با اکسیژن واکنش اولیه در طی اکسیداسیون زغال سنگ است. تجزیه پراکسیدها که پیوند مسیر واکنش را تشکیل می دهند، زنجیره چرخه ای را تشکیل می دهند. رادیکال های هیدروکربن هیدروکسیل و آلیفاتیک به عنوان کلید واکنش های زنجیره ای به طور مداوم از سایت های زغال فعال و اکسیژن استفاده می کنند. به نظر می رسد که هیدروکربن های آلیفاتیک به دلیل انتشار گرما بیشتر و انرژی فعال سازی واکنش هایشان به افزایش گرمای آزاد در طی اکسیداسیون زغال کمک بیشتری می کنند. واکنش های خود به خودی محدود، انرژی فعال ظاهری برای اکسیداسیون را حفظ می کنند تا واکنش های زنجیره ای تولید شوند؛ انرژی فعال ظاهری سپس افزایش می یابد. زغال سنگ های پایین دارای انرژی فعال ظاهری بالاتر در طی اکسیداسیون به علت گروه های حاوی اکسیژن بیشتر و زنجیره های جانبی حاوی واکنش های بیشتر با انرژی فعال سازی بیشتر است. نتایج این مطالعه می تواند درک مکانیسم اکسیداسیون ذغالسنگ را بهبود بخشد و راهنمای پیشگیری و جلوگیری از احیا خود به خودی در معادن زغال سنگ زیرزمینی یا ذخایر زغال سنگ باشد.