树皮残植煤显微组分分离及高分辨透射电镜图像分子结构

对江西乐平矿区的树皮残植煤采取密度梯度离心方法进行显微组分分离,在-200目破碎的条件下经过分析性预分离实验绘制了树皮煤中各显微组分的密度分布特征曲线,该曲线显示树皮煤中的壳质组和镜质组密度分布呈尖峰分布特征,进行特定显微组分分离效果较好。经过特定密度梯度离心法分离实验,树皮体和镜质体含量高达98.6%以上。分离后的样品经过高分辨透射电子显微镜技术和图像分析显示出该两种显微组分在化学结构上存在明显的差异：首先树皮体的晶格条纹数量明显高于镜质体,而且树皮体中所包含的晶格条纹呈现出更加无序和密集的特点;其次镜质体和树皮体所包含条纹种类各自所占的比例较为接近,均以低环数的芳香层片为主,所不同的是镜质体的1×1（萘）含量明显高于树皮体,但是其3×3的芳香层片明显低于树皮体。中-高环数的芳香层片虽然含量都不高,但树皮体所包含的此类芳香层片同样明显低于镜质体。     

抚顺树脂残植煤中树脂体分子组成与结构模型研究

树脂体分子骨架由萜类衍生物为主的小分子和大分子构成,树脂体中小分子及大分子结构与现代植物分泌树脂的演化关系是本研究的核心。利用逐级溶剂萃取、元素分析、碳13核磁共振波谱(~(13)CNMR)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、气相色谱-质谱联用(GC/MS)和X射线光电子能谱(XPS)等方法,系统研究了抚顺古近纪树脂残植煤中树脂体(琥珀)的分子组成。结果显示,树脂体中小分子化合物主要由1～2环芳烃、酯类化合物和直链烷烃(C_(16)～C_(30))组成,含少量单萜、倍半萜类化合物。树脂体中的脂肪酸主要来源于酯类水解,脂肪烃则来源于树脂酸脱羧,芳烃(烷基苯、烷基萘及其衍生物)主要来源于萜烯酸与羟基脂肪酸或环状单萜及倍半萜歧化反应。树脂体的桥碳/周碳比(X_(BP))为0.18,脂碳质量分数(86.37%)高于芳碳质量分数(13.63%),说明其大分子结构具有低芳香度和长支链等特点;运用MS Materials studio软件构建了树脂体大分子结构模型,其分子式为C_(96)H_(152)O_8,相对分子质量1 432,芳香度0.126,大分子结构中主要含有环烷烃、萜类(单萜和倍半萜)、脂肪长链和烷基苯等结构片段,有机氧主要以不同含氧官能团存在(2个酚羟基、1个酯基、2个羧基)。树脂体小分子组成及演变方面的研究对其形成过程认识具有重要理论意义,对从分子尺度构建其大分子结构模型和研究其性质奠定了重要的理论基础。     

云南昭通褐煤树脂物化学组成与分布特征

对云南昭通褐煤蜡树脂中游离酸、结合酸、树脂醇、树脂烃进行了GC-MS研究.结果显示,昭通树脂烃中D-环单芳藿烷及17β(H),21β-藿烷为含量最高的特征化合物,其它五环三萜及芳构化物质虽有分布,但量极低.树脂游离酸中正构烷酸为主要化学成分,C14～C30都有分布,其中C16,C18,C24,C28构成了含量上优势化合物,C16为含量最高的化合物.树脂结合酸中C14～C30正构烷酸其含量占绝对优势,并按C16>C18>C20>C22>C24>C26>C28顺序递减.树脂醇由C15～C30正构烷醇(C24,C26为该系列重要化合物)、C18,C23,C25,C27,C29-甲基酮,以及羽扇-3-酮、桦木-3-酮、24-甲基-5β(H)-胆甾烷-3β-醇、24-乙基胆甾-5、22-二烯-3β-醇、24-乙基-5α(H)-胆甾烷-3β-醇、23,24-二甲基胆甾-5-烯-3β-醇、C29-5β(H)、3β(OH)-甾醇等组成.稠环芳烃、松香酸、去氢松香等环状化合物含量很低或不存在,是昭通褐煤蜡与国内其它褐煤蜡组成的重大差别.     

宝清褐煤蜡及其树脂各族组成化学成分的GC-MS分析

采用柱族组分分离法和气相色谱质谱联用技术,研究分析了宝清褐煤蜡和树脂各族组成的化学成分,从中分析鉴定出7个系列80余种有机化合物,包括烷烃类、烯烃类、脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、酮类和杂环化合物。分析结果表明,纯蜡和树脂中的游离酸、结合酸主要是偶数碳正构烷酸,比如C₁₆、C₁₈、C₂₈、C₃₀饱和脂肪酸,以及少量不饱和脂肪酸,如C₁₈烯酸、C₂₂烯酸;结合醇主要是C₂₂~C₃₀烷醇,其中C₂₈烷醇是主要成分;树脂烃中还检测到一些萜类化合物,如软木三萜酮、环阿尔廷醇、羽扇豆醇、β谷兹醇、胆固醇5α,6α环氧化合物和α香树脂醇等。     

煤的显微组分定义与分类(ICCP system 1994)解析Ⅰ:镜质体

煤的显微组分定义与分类的国际标准"ICCP system 1994"是国际煤和有机岩石学委员会(ICCP)历经26 a(1991-2017)完成,按照显微组分组和发表的时间,该标准共分4个部分,分别是镜质体(1998)、惰质体(2001)、腐质体(2005)和类脂体(2017)。"ICCP system 1994"目前已被国际上从事煤岩学和有机岩石学研究的科研工作者广泛采用。国际煤和有机岩石学委员会在1994年第46届ICCP年会上确定了镜质体显微组分组、亚组和显微组分的定义和分类,并于1998年发表,它是"ICCP system 1994"重要的组成部分。在"ICCP system 1994"镜质体分类方案中,镜质体显微组分组被划分为3个亚组,结构镜质体亚组、碎屑镜质体亚组和凝胶镜质体亚组,它们分别进一步被划分为2个显微组分。其中,划分亚组的主要依据是植物组织的破环(降解)程度,显微组分之间的区分主要依据是凝胶化程度和(或)形貌特征。该分类体系与ICCP腐植体分类体系紧密关联。基于"ICCP system 1994",对镜质体各亚组和各显微组分的定义、光学特征、物理和化学特征、来源以及实际应用等方面进行了解析,对"ICCP system 1994"中镜质体显微组分分类提出了尽可能规范的中文名称。中华人民共和国国家标准《烟煤显微组分分类》(GB/T 15588—2013)和"ICCP system 1994"相比,前者采用了显微组分组、显微组分和显微亚组分的分类方案,将均质镜质体(Telocollinite;即本文中的胶质结构体Collotelinite)和基质镜质体(Desmocollinite;即本文中的胶质碎屑体Collodetrinite)划入无结构的显微亚组分。     

塔木察格盆地南贝尔凹陷优质烃源岩地球化学特征

钻井勘探实践表明,塔木察格盆地南贝尔凹陷主要发育3套主力烃源岩,分别是大磨拐河组、南屯组、铜钵庙组。不同层段的烃源岩,具有不同的地球化学特征。通过族组成、饱和烃色谱、生物标志化合物、碳同位素等指标对南贝尔凹陷大磨拐河组、南屯组、铜钵庙组烃源岩的地球化学特征进行了综合研究,结果表明,源岩饱和烃含量较高,芳烃含量较低,非烃+沥青质含量范围变化较大,体现湖相生源特征。饱和烃色谱图形态主要为单峰型,主峰碳一般为n C19、n C21和n C23,反映有机质为低等水生生物和陆源高等植物的双重来源。色谱—质谱图中三环萜烷含量很低,以五环三萜烷为主;甾类化合物以规则甾烷为主,C2720(R)、C2820(R)、C2920(R)呈不对称"V"字型分布,4-甲基甾烷含量很低,具有藻类和高等植物双重生源特征。大磨拐河组和铜钵庙组烃源岩的饱和烃、芳烃碳同位素明显偏重,南屯组源岩则有所变轻,反映出南屯组源岩的有机质类型较好,低等水生生物输入的比例较大。综合评价认为南屯组烃源岩母质类型好,成熟度适中,是该区的主力烃源岩。     

显微组分分离在测定深湖相烃源岩镜质体反射率中的应用

镜质体反射率是判断烃源岩成熟度最核心的指标,是常规、非常规油气勘探开发必不可少的关键指标,但深湖相烃源岩的镜质体含量较低,难以找到足够数量点数的镜质体来测定镜质体反射率。提出利用有机显微组分分离技术选择性富集烃源岩中镜质组的实验方法使镜下的镜质组组分占比提高、镜质体点数增加,从而解决测定深湖相等低镜质体含量的烃源岩镜质体反射率困难的问题。     

黄县盆地古近纪煤中琥珀树脂体生烃特征研究

为揭示山东黄县盆地煤中琥珀树脂体的生烃特征、生烃潜力,讨论其生烃意义,应用荧光光度试验、开放体系下热模拟试验等方法对该区腐殖煤中琥珀树脂体的荧光特性、热解生烃特征进行了研究。结果表明:该区琥珀树脂体生烃能力极强,在模拟温度为320℃时,氯仿抽提物与原样质量之比高达0.851,远高于类脂组的其他显微组分;生排烃较早,镜质体反射率Ro<0.5%,已有相当量的烃类物质产生,Ro=0.71%处荧光由正到负变化;生烃带较宽,当模拟温度大于450℃、Ro>2.8%时,每克原样中总烃量仍可达到0.4 g。     

煤中多环芳烃分布赋存规律研究

利用GC-MS(色谱-质谱)对采自华北部分矿区煤样的氯仿抽提液中多环芳烃(PAHs)进行了比较分析。结果表明,煤中PAHs含量与镜质组含量呈负相关关系,与惰质组含量呈正相关关系;煤变质程度是影响煤中PAHs种类及其含量分布的主要外在因素。由于PAHs的大部分化合物,除三芳甾烃和部分菲系列之外都是在成煤过程中经过复杂的化学结构演化形成的,不同的环境造成不同芳烃化合物的生成,煤的沉积环境作为其化学成分的外在影响因素,对煤中PAHs种类及其含量分布的影响也是比较显著的。     

低阶煤亚显微组分与煤比表面积之间的关系

显微组分与比表面积是决定煤特性的重要指标,然而两者对煤各种特性的影响又互有重叠.为明确煤显微组分尤其是亚显微组分与比表面积间关系,通过实验发现,均质镜质体、粗粒体和微粒体对煤比表面积起决定作用,基质镜质体、微粒体对比表面积起微调作用.     

Geochemical characteristics of different maceral groups in the Huangxian Coal, China

In order to research how lignite is utilized, two coal samples of seams 2 and 4 were taken from the Huangxian Basin, China. The samples were separated into vitrinite,sporinite, and resinite. Geo-chemical and pyrolysis methods were used to analyse three maceral groups and two seam samples. The results indicate that the resinite and sporinite groups have higher extract yields, S1, S2, HI values, and pyrolysis compounds.These differences may shed light on the usage of the Huangxian lignite. Seam 2 produces more gas and oil than seam 4 does because seam 2 contains more resinite and sporinite macerals.     

大柳塔煤及显微组分在不同气氛下的热解行为

煤热解与甲烷二氧化碳重整耦合(CP-CRM)过程是提高焦油产率的重要方法之一。煤的显微组分组成是影响煤热解反应过程的因素之一,N2气氛下的显微组分热解过程已有较为深入的研究,但显微组分在CP-CRM过程中的热解行为规律尚待研究。通过固定床实验探讨不同反应温度和气氛对显微组分热解产物分布规律的影响,对比研究了甲烷二氧化碳重整(CRM)与N2气氛下大柳塔原煤及显微组分热解特性的差异。通过模拟蒸馏、核磁共振和GC-MS等表征方法对焦油进行分析,认识显微组分结构对热解焦油组成的影响。结果表明,在N2气氛下,镜质组和惰质组展现出不同的反应特性,镜质组热解焦油产率明显高于惰质组,主要归结于显微组分结构的差异导致的反应性不同。CRM气氛能显著提高热解焦油的产率,尤其对惰质组的作用效果最明显,使惰质组的焦油产率相比N2气氛提高16%,主要归结于CRM过程产生的自由基参与煤热解反应。焦油组成分析表明,在N2气氛下得到的热解焦油中,镜质组具有较高比例的脂肪类物质,惰质组具有较高比例的芳香类物质;CRM气氛下焦油中单环芳香烃的比例提高,轻质组分中蒽油的相对含量提高最为显著,同时CRM气氛下惰质组产生的焦油中三环、四环芳香烃的比例明显下降。     

煤岩显微组分组图像自动识别系统与关键技术

煤化程度和显微组分组成决定着煤的物理化学性质和工艺性质。煤的镜质组反射率和显微组分的煤岩自动化测定,不仅可以减少传统人工测定产生的差异,而且速度快、效率高,使煤岩测定结果应用于煤炭分类、煤炭加工利用等领域成为可能。国内外在煤岩自动化测定方面开展过大量研究工作,实现了镜质组反射率自动测定。但是由于煤岩显微组成和煤化程度影响的复杂性,显微组分的自动识别和图像分析测定仍然面临诸多难题。针对以上问题:①研制了煤岩显微图像自动采集硬件平台,具有显微镜自动聚焦、自动扫描和显微图像自动采集三大功能模块,建立了煤岩显微组分组图像自动识别工作流程;②开发了显微图像去噪预处理技术,可实现黏结剂与壳质组有效分割、受下方煤颗粒反射影响变亮黏结剂等的有效剔除,形成了基于Prewitt算子的煤岩显微组分假边界图像剔除技术;③开发出基于K均值聚类的煤岩显微组分组图像自动分割和识别技术;④形成了烟煤的煤岩显微组分组图像自动识别系统。应用本文研发的技术,对我国不同变质阶段烟煤的代表性煤样进行煤岩显微图像自动采集和显微组分组自动识别测定,并将测定结果与国内资深煤岩专家人工鉴定的标准结果进行比对。结果表明,两种方法测定的45个样品镜质组、惰质组、壳质组的极差平均值分别仅有2.3%,2.3%,1.5%;按照国家标准GB/T 18510—2001给出的准确度分析方法,获得3个显微组分组的统计量t_ct_t。     

斜沟煤矿13~#煤镜质组最大反射率和显微组分测定

阐述了镜质组最大反射率和显微组分测定的原理,详细介绍了测试需要的仪器、使用材料、样品制备过程及测定条件。研究认为,13#煤属气-肥煤,测定了不同层位镜质组最大反射率和显微组分,得出不同层位镜质组、惰质组、壳质组和矿物成分含量,推测认为回采过程中可能有H2S等有害气体并有自然发火危险,建议加强煤层注水和防灭火等工作。     

中低变质程度煤显微组分大分子结构的XRD研究

利用X-射线衍射法(X-Ray Diffaction，简称XRD)对中低变质程度的不同煤显微组分(镜质组和惰质组)的大分子结构进行研究分析，计算了5种煤9个显微组分的XRD结构参数，获得了样品的结构特征及变化规律．结果表明，中低变质程度煤的物理结构具有非晶结构特征，随着煤变质程度的提高，煤中脂族结构减少，芳香结构增多，且芳核在横向上和纵向上进行芳环的缩聚反应；与镜质组相比，惰质组中芳构化程度更高，芳香层片在空间的排列更规则，相互定向程度也优于镜质组，但惰质组芳构化程度随变质程度升高的规律不如镜质组那样显著．     

复合力场中煤岩显微组分的高效富集

以神东煤制油煤样为研究对象,建立了煤岩显微组分基于灰分差异的赋存规律模型,并提出了基于离心力场强化的煤岩组分分选方法。借助强化重力分选机对1~0.25 mm粒级煤样进行变参数分选试验研究,揭示了基于离心力场强化的分选机制。试验结果表明,镜质组含量与煤样灰分关系显著,模型关系可用指数函数模型表示。分选试验结果表明,煤岩组分可以在复合力场中得到有效富集,分选精煤的镜质组含量可以达到70%,精煤产率可达80%。对于1~0.25 mm粒级煤样,为使流态化水压为颗粒群的提供足够的径向分层动力,高效分选需要在较低的离心力条件下进行。复合力场有效强化了煤岩显微组分间的分选行为差异,可有效实现煤岩显微组分的富集。     

侏罗纪烟煤煤岩组分分离富集的研究进展

侏罗纪烟煤是一种理想的动力用煤和化工原料,但由于其惰质组含量高（多数>35%）,严重制约了侏罗纪煤的转化利用效率,并且由此产生严重的资源浪费和环境污染。煤炭精细加工与分质转化是提高侏罗纪烟煤转化效率与产品质量、减少废渣与二氧化碳排放的重要举措。针对该煤精细加工（煤岩组分分离富集）中存在的问题,从煤岩组分的表面结构和性质、选择性解离、常规分离富集方法等方面综述了近年的研究进展,分析了主要煤岩组分之间的表面结构和性质差异、最佳解离粒度的选择、常规分离富集方法的局限性,指出了基于油泡表面性质调控的油泡浮选方法可能成为煤岩组分高效分离富集的新方法。      

一种基于PCA与RBF-SVM的煤岩显微组分镜质组分类方法

在分析煤岩镜质组显微组分特点的基础上,针对其结构复杂、特征量多且相互交织从而影响分类准确性等问题,提出一种基于主成分分析(PCA)的煤岩显微组分镜质组分类方法。首先根据镜质组显微图像中各组分呈现的条状、团块、颗粒等纹理特点和亮度差异,采用基于灰度共生矩阵的能量、熵、惯性矩、局部平稳性等纹理特征量和基于灰度分布统计的亮度比、均值、均方差、三阶矩偏度等亮度相关特征量对其进行描述,构成初始特征量集;再采用主成分分析法对初始特征量集进行进一步的抽取;最后构建基于径向基函数的支持向量机(RBF-SVM),采用积累贡献率较大的主成分作为分类参量实现镜质组的自动分类。实验结果表明:纹理和灰度统计特征可有效刻画煤岩镜质组显微组分;采用PCA对初始特征进行抽取之后,用于分类的特征空间维数大幅度降低,分类算法的泛化能力增强,分类的准确率显著提高。     

AlCl3对煤岩组分浮选分离的影响

为揭示浮选分离过程中煤岩组分的可浮性差异及其与药剂的相互作用机制,研究了AlCl3对煤岩组分浮选分离的影响,探讨了AlCl3添加量对分离效果的影响,通过表面润湿性、表面Zeta电位、沉降性能等的测试,揭示了AlCl3对镜质组和惰质组在浮选分离过程中的作用机制。结果表明,当AlCl3添加量为200 mg/L时,浮选分离效果较好,浮物镜质组含量可达82.68%,沉物惰质组含量达到64.55%;AlCl3可增大镜质组和惰质组表面润湿性差异,且两组分表面Zeta电位到达零电点时,所对应的AlCl3添加量不同,当AlCl3用量介于两者之间时,浮选效果较好;AlCl3扩大了镜质组和惰质组的沉降速率和可浮性差异。