不同变质程度煤表面动态行为与临界表面张力的研究

为研究不同变质程度煤表面动态行为和临界表面张力,利用悬滴法恒温27℃测试不同浓度下的烷基糖苷(APG)溶液表面张力,以及利用躺滴法动态连续跟踪测量模式研究不同浓度下的APG溶液在煤表面接触角随时间的变化情况。研究结果表明:水在煤表面形成接触角较大,且接触角变化不明显;随着APG溶液浓度的增大,溶液在煤表面形成的接触角变小,同时接触角的变化幅度也在增大,当APG溶液浓度超过临界胶束浓度时,接触角进一步减小,但变化幅度减小;接触角余弦值与临界表面张力的相关性显著,且呈负相关关系;随着煤样变质程度的提高,临界表面张力先减小后增大。     

不同变质程度煤的孔径分布及其对吸附常数的影响

为研究煤的纳米级（<100 nm）孔径对吸附常数的影响,对9种不同煤样的孔径分布和吸附常数进行测试,测试结果表明：煤的变质程度越高,吸附常数a值越大,吸附常数a值随着煤变质程度的降低呈现出线性减小的趋势。煤的变质程度对大孔（>1 000 nm）孔容的影响较大,对微孔（<10 nm）比表面积的影响较大。采用曲线相似度法分析吸附常数a和b的主导因素,结果表明：纳米级孔比表面积决定煤的吸附能力,吸附常数a随着纳米级孔比表面积增加呈线性增加;纳米级孔的容积决定煤的吸附速率,吸附常数b随着纳米级孔容积的增加亦呈线性增加。     

不同变质程度煤的吸附能力与吸附热力学特征分析

以4种不同变质程度的煤为研究对象,在实验室基础参数测定和不同温度下的吸附试验基础上,利用Langmuir吸附动力学方程和热力学理论,构建了表面自由能变化值和等量吸附热的三维计算模型,进而分析了不同变质程度煤的吸附能力与吸附热力学特征。结果表明:煤的表面自由能变化值随着压力的增加先迅速增加后缓慢增加,随着温度的增加而减小,煤的表面自由能变化值从大到小依次为焦煤、肥煤、长焰煤、无烟煤,单位面积的吸附量随着变质程度的变化关系也是如此;煤的吸附能力和比表面积均呈现先减小后增加的U型趋势,从大到小依次为无烟煤、长焰煤、肥煤、焦煤,煤的变质程度主要是通过比表面积来影响煤的吸附能力;煤的等量吸附热随着吸附量的增加而变大,随着温度的升高也变大,初始等量吸附热随变质程度的增加而逐渐增加,从大到小依次为无烟煤、焦煤、肥煤、长焰煤。     

贵州六盘水煤样润湿性影响因素研究

为了研究煤的润湿性对煤炭开采过程中降尘方面的影响,以贵州六盘水原煤为实验对象,选用表面活性剂ASA-1和ASA-2,采用JC2000DM接触角测量仪,分别研究了溶液pH值、含盐量和温度对煤样接触角的影响规律。实验结果表明:随着溶液pH值的升高,煤样表面接触角呈现先增大后减小的现象;KCl对煤样的亲水性有增强作用;对于在ASA-1和ASA-2溶液中浸泡过的煤样,随着溶液温度的升高,接触角有逐渐增大的趋势。     

岩浆侵入对煤吸附瓦斯特性的影响分析

为了研究岩浆侵入对煤吸附瓦斯特性影响,以卧龙湖并田10煤11个煤样为研究对象,采用工业分析、等温吸附实验、液氮吸附法测BET比表面积和CO2吸附法测微孔等方法,对比分析了多元物性参数和煤样与火成岩距离的关系.结果表明:岩浆热演化范围为60 m左右.靠近岩浆岩,镜质组反射率Rm由2.74％增至5.03％,挥发分Vdaf由16.04％减至6.85％,煤的变质程度提高.吸附常数a有先增加后减小的趋势,8#煤样(热演化区)a=59.02 m3/t,为最大值.岩浆覆盖区1#煤样a=13.53 m3/t,为最小值.吸附常数a、BET比表面积和微孔孔容分布曲线相关性较好,从数值大小来看,热演化区高于正常区,正常区高于岩浆覆盖区.岩浆接触变质作用,降低了煤吸附瓦斯能力.岩浆侵入煤层使热演化区煤的微孔较发育,比表面积变大,瓦斯吸附位增多,煤的吸附瓦斯能力增强.     

不同煤种接触角及润湿性规律探究

为了确定粗糙度、表面活性剂以及变质程度对煤表面疏水性和润湿性的影响,选用5种不同变质程度的煤,测定了不同表面粗糙度煤样的表面接触角。并采用OWRK法理论模型计算不同变质程度、不同粗糙度煤的表面能。结果表明,粗糙度会影响煤表面的疏水性和润湿性,试验表明所选用的砂纸目数越小,煤样表面所测得接触角值越小,疏水性越差,煤表面能越大。不同表面活性剂对不同变质程度煤表面的润湿能力不同,对于褐煤和气煤,SDBS的润湿性最好,随着变质程度的增加,OP-10的润湿性较好;同一表面活性剂的不同浓度溶液,表面张力越小,润湿性越强;表面活性剂浓度在接近临界胶束浓度(CMC)时润湿效果较好。     

温度对煤吸附性能的影响

为了研究温度对煤体吸附甲烷性能的影响,采用WY-98B型吸附常数测定仪,选取了含气量较高矿井的3种煤样,进行了不同温度下吸附甲烷的等温线测试,并据此拟合出了温度与Langmuir吸附常数a的曲线方程.利用计算煤表面能的方法,推导出了温度与Langmuir吸附常数b的关系.实验及计算结果表明：随着吸附温度的升高,煤体吸附甲烷量变小,压力越大这种变化趋势越大;Langmuir常数a随温度的增大而减小,吸附量越大的煤样,其吸附常数a随温度变化的剧烈程度越大;Langmuir常数b与温度的关系依赖于吸附温度T、吸附平衡时的压强p_t以及煤自身物理性能所决定的常数k;在一定温度范围内,温度对吸附常数的影响可以用具体的函数关系式表示.     

煤体表面分形对瓦斯吸附影响

以8种不同变质程度煤样为研究对象,采用高压容量法和低压氮气吸附等实验手段,对煤样表面分形特征及吸附性能进行了分析,并利用FHH方程计算得到了煤样表面分形维数。研究结果表明:不同煤样瓦斯吸附能力差异显著,煤体表面分形对气体吸附具有重要影响;随着煤化程度的增加,分形维数呈现先减小后增大的U型曲线。     

加压速率对不同变质程度煤吸附性能的影响研究

为研究不同加压速率对吸附性能的影响,采用美国康塔仪器公司研制的i Sorb HP2高压气体吸附分析仪对门克庆矿、沙曲二矿、阳泉五矿3种不同煤阶煤样,进行了不同加压速率下的瓦斯吸附常数对比测试。结果表明,加压速率对瓦斯吸附常数影响非常明显;对特定煤阶煤样,随着加压速率增大,吸附常数a有减小趋势,吸附常数b有增大趋势,煤阶越高,瓦斯吸附常数受加压速率的影响程度越大。因此,对于不同煤阶煤样,加压速率应适当调整,以提高其指导现场应用的作用。     

超细煤粉表面润湿性的研究

为了研究不同变质程度的煤经超细化处理后表面润湿性的变化，利用德国产的接触角自动测量仪(Operating manual DCAT21)对所制的5种不同变质程度的超细煤粉进行了接触角的测定．测试结果表明，虽然各煤样的变质程度和平均粒径各不相同，但超细化粉碎后，表面润湿性都发生了很大的变化，不同变质程度的超细煤粉表面都变成了强疏水表面．