【文章內容簡介】 （ 2）黃鐵礦的氧化作用 （ 3）泥煤中微生物作用 （ 4）通風不好，熱量蓄積 第二節(jié) 幾種典型物質的自燃 二、煤、植物、涂油物的自燃 （一）煤的自燃 煤自燃學說 （ 1） 黃鐵礦導因學說 （ 2） 細菌導因學說 （ 3） 酚基作用學說 （ 4） 煤氧復合作用學說 （ 1） 黃鐵礦導因學說 該學說最早由 英國人（ Plolt和 Berzelius） 于 十七世紀 提出，是第一個試圖解答煤自燃原因的學說。它認為煤的自燃是由于煤層中的黃鐵礦（ FeS2）與空氣中的水分和氧相互作用放出熱量而引起，其化學反應過程推斷如下： 2FeS2+2H2O+7O2→2FeSO4+2H2SO4+Q1 （ 1） 硫酸亞鐵（ FeSO4）在潮濕的井下環(huán)境中，可被氧化生成硫酸鐵，即 Fe2（ SO4） 3，其化學反應如下式： 12FeSO4+6H2O+3O2→4Fe2（ SO4） 3+4Fe（ OH） 3+Q2 （ 2） 硫酸鐵（ Fe2（ SO4） 3）在潮濕的環(huán)境中作為氧化劑又可和黃鐵礦發(fā)生反應： FeS2+Fe2（ SO4） 3+3O2+2H2O→3FeSO4+2H2SO4+Q3 （ 3） （ 1） 黃鐵礦導因學說 以上化學反應均為放熱反應（ Q Q Q3分別代表各反應釋放的熱量）。另外，黃鐵礦在井下潮濕的環(huán)境里被氧化產生 SO CO CO、 H2S等氣體的反應，也都是放熱反應。因此在蓄熱條件較好時，這些熱量將使煤體升溫達到煤氧化反應所需溫度，導致煤的自熱與自燃。 黃鐵礦另一促使煤體氧化的物理作用是：當其自身氧化時，體積增大，對煤體產生脹裂作用，使得煤體裂隙擴大、增多，與空氣的接觸面積增加，導致氧氣更多地滲入。此外，硫的著火點溫度低，在 200℃ 左右，易于自燃； FeS2產生的 H2SO4使煤體處于酸性環(huán)境中，亦能促進煤的氧化自燃。 黃鐵礦學說曾在 十九世紀下半葉廣為流傳 ，但隨后大量的煤炭自燃實踐證明，大多數的煤層自燃是在完全不含或極少含有黃鐵礦的情況下發(fā)生的。該學說無法對此現象作出解釋， 具有一定的局限性。 （ 2） 細菌導因學說 該學說是由 英國人帕特爾（ PotterMC） 于 1927年 提出，他認為在細菌的作用下， 煤體發(fā)酵 ，放出一定熱量，這些熱量對煤的自燃起了決定性的作用。 后來（ 1934年）有的學者認為煤的自燃是細菌與黃鐵礦共同作用的結果。 1951年波蘭學者杜博依斯（ DuboisR）等人在考查泥煤的自熱與自燃時指出：當微生物極度增長時，通常伴有放熱的生化反應過程。 30℃ 以下是親氧的真菌和放線菌起主導作用（使泥煤的自熱提高到 60～ 70℃ 是由于放線菌作用的結果）； 60～ 65℃ 時，親氧真菌死亡，嗜熱細菌開始發(fā)展； 72～ 75℃ 時，所有的生化過程均遭到破壞。 為考察細菌作用學說的可靠性，英國學者溫米爾與格瑞哈姆（ GrahamJJ）曾將具有強自燃性的煤置于 100℃ 真空器 里長達20小時，在此條件下， 所有細菌都已死亡 ，然而煤的自燃性并未減弱。因此，細菌作用學說無法解釋煤的自燃機理， 未能得到廣泛承認 。 （ 3） 酚基作用學說 1940年 前蘇聯(lián)學者特龍諾夫 ()提出：煤的自熱是由于煤體內不飽合的酚基化合物強烈地吸附空氣中的氧，同時放出一定的熱量所致。此學說的實質實際上是煤與氧的作用問題，因此，可作為煤氧復合作用學說的補充。 該學說的依據是：在對各種煤體中的有機化合物進行實驗后，發(fā)現煤體中的酚基類最易被氧化：其不僅在純氧中可被氧化，而且亦可與其它氧化劑發(fā)生作用。故特龍諾夫 ()認為：正是煤體中的酚基類化合物與空氣中的氧作用而導致了煤的自燃。 根據該學說，煤分子中的芳香結構則首先被氧化生成酚基（ ），再經過醌基（ ）后，發(fā)生芳香環(huán)破裂，生成羧基（ ）。但理論上芳香結構氧化成酚基需要較激烈的反應條件，如程序升溫、化學氧化劑等，這就使得反應的 中間產物和最終產物在成份和數量上都可能與實際有較大的偏移 。因此，酚羥基導因作用是引起煤自燃的主要原因的 觀點尚有待進一步探討 。 OH O = = O OH C=O1870年 瑞克特（ RachtanH） 經實驗得出：一晝夜里每克煤的吸氧量為 ～ ，而褐煤為 。 1945年 姜內斯（ Jones ER） 提出：常溫下煙煤在空氣中的吸氧量可達 g1。該結果與 1941年 美國學者約荷（ Yohe GR） 對美國伊利諾斯煤田的煤樣試驗結果相近。 六十年代撫順煤研所通過大量煤樣分析，確定了 100g煤樣在 30℃ 的條件下經 96h吸氧量小于 200ml時屬于不自燃的煤；超過 300ml時屬于易自燃的煤。這也說明，在低溫時，煤的吸氧量愈大，愈易自燃。 （ 4） 煤氧復合作用學說 1951年 前蘇聯(lián)學者維索沃夫斯基（ Висоловский В С ） 等提出： 煤的自燃正是氧化過程自身加速的最后階段，但并非任何一種煤的氧化都能導致自燃，只有在穩(wěn)定、低溫、絕熱條件下，氧化過程的自身加速才能導致自燃。 這種氧化反應的特點是分子的基鏈反應：即每一個參加反應的團?；蛘哒f在鏈上的原子團首先產生一個或多個新的活化團粒（活化鏈），然后，又引起相鄰團?；罨⒓臃磻?。這個過程在低溫條件下，從開始要持續(xù)地進行一段時間，即通常所稱的 “ 煤的自燃潛伏期 ” 。他們通過實驗還發(fā)現，低溫氧化后的煙煤的著火點降低，活化度提高，易于點燃。低溫氧化過程的持續(xù)發(fā)展使得反應過程的自身加速作用增大，若最終生成的熱量不能及時散發(fā)，就會引起自熱階段的開始。 （ 4） 煤氧復合作用學說 煤氧復合作用學說得到 大多數學者的贊同 ，因為煤自燃的主要參與物一個是煤，一個是氧，煤對氧的吸附是經實驗考察得到完全證實的。表面的吸附即所謂的物理吸附雖然產生的熱量微不足道，然而化學吸附以及與其相伴隨的煤與氧的化學反應則可以放出相當多的熱量。 （ 4） 煤氧復合作用學說 細究上述解釋煤自燃的各種學說，不論其是否完善或是否能得到廣泛承認，都涉及到 煤與氧作用并放出熱量 的問題，煤具有的氧化性質正是由煤的有機質及無機礦物質的易氧化性所體現，煤具有的放熱性質也正是由煤有機質及無機礦物質的氧化反應所放出的熱量所體現。 另外， 水對煤的潤濕熱、煤分子的水解熱、煤中含硫