注热CO_2驱替增产煤层气试验研究

当前煤变质程度高、割理不发育及煤储层压力低等因素严重制约着我国煤层气的开采与利用。为完善注CO_2驱替增产煤层气的基础理论研究,利用自主研发的煤层瓦斯驱替装置探讨了不同注气温度与注气压力条件下CO_2对煤层瓦斯驱替置换的效果,并分析了注气温度与压力对煤体的变形与渗透率的影响。研究发现:驱替气体注气压力与温度是影响CH_4产出率与CO_2储存量的关键因素,提高注气温度与注气压力能够在单位时间内驱替出更多的CH_4并存储更多的CO_2;注气压力由2 MPa增至4 MPa,CH_4产出率可提高6.7%~17.4%,CO_2储存量可提高78.60/%~99.7%;注气气体温度从28℃上升至60℃,CH4_产出率与CO_2储存量分别增加40.0%~43.8%和23.8%~38.4%,而驱替置换比降低8.4%~20.2%;驱替压力与温度的增加会使得煤体轴向应变增加98.1%和104.7%;常温注气试验后煤体渗透性下降37.1%~71.3%,提高驱替温度可使渗透率下降幅度降低19.8%~64.3%。     

黔北页岩对CH_4、N_2、CO_2的吸附分析

页岩气主要成分为CH_4和N_2,驱替CH_4的首选气体为CO_2。为了获取黔北页岩对CH_4、N_2和CO_2的吸附特性数据,选取凤参1井样品在不同温度与压力下进行吸附实验,并进行吸附力计算。研究黔北页岩对CH_4、N_2和CO_2的吸附特性对页岩气资源评价与开发具有指导意义。     

注气驱替提高煤层气采收率实验研究

通过进行单一组分N_2、CO_2以及不同比例混合气驱替的对比实验,探究不同气体、不同比例条件下的煤层气驱替规律。研究结果表明,N_2随驱替压力升高,驱替效率先增后减,置换效率越来越差,驱替渗透率越来越低,但仍高于原始煤岩渗透率;CO_2随驱替压力升高,驱替效率一直增加,置换效率变化不大,驱替渗透率先降后升,整体低于原始渗透率;混合气(CO_2∶N_2=1∶4)和混合气(CO_2∶N_2=1∶9)驱替规律接近于N_2,混合气(CO_2∶N_2=1∶1)驱替规律接近于CO_2;N_2恒压驱替优于间歇驱替,CO_2间歇驱替优于恒压驱替。     

CH_4,CO_2和N_2多组分气体在煤分子中吸附热力学特性的分子模拟

为进一步明确煤分子吸附多组分气体的热力学机制,应用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)模拟方法,从热力学角度研究了不同温度下等比例CH_4,CO_2,N_2多组分气体在煤分子模型中的吸附行为。研究表明:在晶胞内CH_4呈点状分布,CO_2呈簇状分布,N_2呈带状分布; 3种气体的吸附量、吸附热、吸附熵关系均为CO_2CH_4N_2,吸附势能CO_2CH_4N_2;吸附量与吸附热呈线性正相关关系,吸附热与温度无明显关系;煤分子吸附CH_4,N_2,CO_2的吸附势能与其吸附量成反比,吸附势能不仅受煤分子表面自由粒子色散力影响,也受吸附焓和吸附熵的影响;相同条件下,3种气体的吸附熵与吸附量和温度均呈负相关关系;吸附热力学参数能用来表征煤分子的吸附特性,从热力学角度证实煤分子吸附CO_2优于CH_4和N_2。     

松散煤体注CO_2置驱CH_4效应实验研究

为了研究现场试验"液态CO_2致裂煤体-置驱瓦斯"过程中相变成气态CO_2气体置换与驱替煤体CH_4主要机理及其主导作用。利用自制实验装置,进行了不同实验条件下煤体注CO_2气体置驱瓦斯模拟实验。实验结果表明:在注气初期0~50 min,2种气体组分浓度迅速上升,此过程中置换效应明显;50~300 min,气体浓度变化逐渐趋于平稳,主要依据CO_2自身特性优势,将吸附在煤体吸附域中的CH_4气体驱替出来使其沿着煤体孔裂隙渗流扩散,这一过程中驱替效应占主导作用;300 min后处于置换与驱替效应相互作用的低效置驱阶段。     

等压扩散条件下N_2置换煤中CH_4机理研究

为了得到N_2置换煤中甲烷的作用机理,建立了实验装置,进行了等压扩散条件下N_2置换煤中CH_4的实验研究。结果表明,等压扩散条件下N_2能够置换出煤中的CH_4,但是置换量很小;氮气置换煤中CH_4的作用机理主要包括:气体的扩散作用、由气体扩散作用引起的甲烷分压的降低、由气体扩散引起的氮气分压升高。     

煤层吸附He,CH_4和CO_2过程中的变形特性

为深入研究煤层吸附气体过程中的变形特性,开展了He,CH_4,CO_2三种气体作用下的煤层吸附变形实验,同步测试煤样在CH_4,CO_2气氛下的气体吸附量,探讨了煤样等温吸附变形机理,建立了综合考虑吸附态气体和游离态气体作用的煤等温吸附变形模型。结果表明,He作用下煤样产生压缩变形,应变曲线可分为孔隙压密和线弹性变形两个阶段; CH_4和CO_2气氛下煤样吸附变形与吸附量均呈非线性关系,相同吸附量条件下煤样吸附CH_4产生的膨胀变形量大于吸附CO_2产生的膨胀变形量;煤基质在CO_2气氛下比在CH_4气氛下更容易产生压缩变形;游离态气体不仅通过孔隙压力对煤基质有压缩作用,还能通过改变煤结构促进煤的膨胀变形。可用二次函数表达游离态气体作用下的煤样变形量与孔隙压力关系。与相关模型的对比分析表明,建立的等温吸附变形模型能够对试验数据进行精确拟合,并能够很好地描述煤样在不同吸附性气体作用下的吸附变形特征。     

热力作用下煤层注CO_2驱替CH_4试验研究

为研究体积应力和温度对于煤层注CO2条件下CH4驱替量的影响规律,利用自制三轴吸附解吸试验装置,对煤试件开展考虑煤层体积应力和温度热力作用影响的与煤层等孔隙压注CO2驱替CH4试验研究。试验结果表明:相同温度条件下,气体吸附量随体积应力增加逐渐减小,下降梯度明显;体积应力是煤层CH4驱替量的主要影响因素,拟合得出20~50℃区间内煤层CH4驱替量随体积应力变化的计算公式。在相同温度条件下,随着体积应力增加,CH4驱替效率逐渐减小,近似于线性变化规律;随着温度升高,CH4驱替效率上升显著且梯度明显。在相同温度条件下,随着体积应力增加,置换体积比相应增加;随着温度升高,置换体积比减小,近似呈等梯度下降规律。     

注能(以CO_2为例)改性驱替开采CH_4理论与实验研究

在简述煤层气开采技术发展历程基础上,针对煤层气抽放开采率低的问题,提出了注能改性驱替开采煤层气技术,并从有效应力与热力学原理,能量平衡理论等方面进行了可行性分析。通过自主研发系列实验设备,对大尺寸、低渗透煤样进行了不同应力与温度条件下的渗透与驱替置换实验,揭示了注CO_2驱替开采煤层气的机理、规律与特征。研究结果表明:CO_2在煤体表面的吸附势大于CH_4,CO_2吸附引起的煤体表面自由能变化和吸附热均强于CH_4,注能(CO_2)有助于煤层气采收率提高;在一定的约束应力条件下,注入压力升高,CO_2吸附引起的煤体表面自由能变化和吸附热升高,同时作用在煤体上的有效应力降低,煤体的渗透性增强,CO_2驱替置换效果提高,反之,注入压力不变约束应力增大,有效应力增加,煤体渗透率降低,驱替置换效果变差;煤体对超临界态CO_2有很强的吸附性,在较大的有效应力和较低渗透率条件下,依然能保持较高的CO_2/CH_4置换率;提高注入CO_2温度,有助于部分吸附CH_4解吸,但同时煤体对CO_2吸附能力也减弱,导致CO_2/CH_4置换率有所降低。     

无烟煤基质表面CO2和CH4的吸附热力学分析

以四川煤田无烟煤为研究对象,采用高精度智能重量吸附仪测定了288、308、328 K 3个温度下CO_2和CH_4的吸附等温线,分析了CO_2和CH_4在煤基质表面的吸附热力学特性。结果表明:CH_4的亨利常数低于CO_2,CH_4在煤基质表面的吸附亲和力较弱;温度可以降低亨利常数,进而减弱CO_2和CH_4与煤的相互作用;CH_4的负值的吉布斯自由能变和表面势能大于CO_2,CO_2在煤上吸附的自发性更高,吸附也更容易;随着压力增大,负值的吉布斯自由能变和表面势能逐渐减小,高压更有利于气体的吸附;CO_2的等量吸附热和熵变随吸附量的增加呈现增加趋势,而CH_4的等量吸附热和熵变随吸附量的增加呈现降低趋势;CO_2的等量吸附热和熵变大于CH_4。     

一种用于多给料机的磨机智能给矿控制方法

针对矿仓循环放料的要求和磨机给矿时变性、差异性、滞后性和突发性的特点,提出了一种基于多给料机的磨机智能给矿方法。应用效果表明,该智能给矿方法可实现多个给料机的无扰动切换,避免矿仓内矿石板结,实现磨机精细化给矿。     

南方碳酸盐岩地区页岩气勘探岩溶地质问题与对策

中国南方古生界页岩上覆或下伏碳酸盐岩地层,呈间互式发育特征,优质页岩层系发育多,分布广,页岩气可采资源量占比大,是我国页岩气勘探开发的主要对象。而在实际勘探中,易钻遇溶洞、裂缝、地下暗河、承压含水层及岩溶破碎带等岩溶地质问题,给勘探开发和环境保护带来挑战。中国地质科学院岩溶地质研究所油气页岩气调查团队根据南方岩溶区多年勘探经验创建了岩溶区页岩气勘探深部岩溶探测关键技术,有效服务于南方碳酸盐岩地区页岩气勘探。     

钼蓝光度法测定高纯氧化铕、镧、钕、镝、铽、钪、钇中全硅

高纯稀土氧化物试样用无水碳酸钠-硼酸混合熔剂熔融,用稀盐酸浸取,在0.2mol/L盐酸介质中,硅与钼酸铵生成黄色硅钼杂多酸,提高盐酸至约3mol/L,以分解磷、砷杂多酸,然后用抗坏血酸还原黄色硅钼杂多酸为硅钼蓝,于分光光度计800nm处测其吸光度。方法的相对标准偏差小于±10％;回收率93％—105％;方法适用于二氧化硅含量为0.0005％—0.02％的试样分析。     

金牛山碱性环保药剂的浸金性能研究

针对氰化法提金中存在的氰化物污染问题,在不改变原有氰化工艺流程和设备的基础上,用碱性环保提金药剂替换氰化钠,考察了H2O2用量、药剂用量、矿浆浓度、浸出时间、保护碱等因素对金、银浸出率的影响。结果表明,环保药剂在常温空气搅拌下即可浸金,当其用量为30 kg/t、矿浆浓度40%、p H值12、浸出时间48 h时,金浸出率达99.41%,浸金效果和氰化法相当。经贫液调浆优化,药剂消耗降至13 kg/t。另外,指出了环保药剂应用过程存在的主要问题,研究结果为其工业化推广应用奠定一定技术基础。     

泡沫图像分析仪在浮选控制中的应用

本文回顾了国内外泡沫图像产品的应用情况,介绍了北京矿冶研究总院在泡沫图像产品方面取得的进展,提出了一种以泡沫图像处理系统(BFIPS)为主要检测单元,结合浮选机液位充气控制系统,稳产率调泡沫厚度的新浮选控制方案。该方案具有易调试,维护量少,效果显著的优点。     

红色长余辉发光材料Y2O2S:Eu,Mg,Ti光谱性能的研究

对高温固相法制备的新型长余辉发光材料Y2O2SEu,Mg,Ti,通过分析其激发光谱和发射光谱发现,主要是由Eu,Mg,Ti的掺杂引起激发波峰加强并红移,产生了纯正的红色长余辉.该发光材料适合紫外光和可见光激发,具有广泛的应用前景.     

基于Simulink的大极板预剥刀剥离过程分析

介绍了大极板自动化剥锌预剥离机的结构组成。建立力学模型重点分析小凿刀进入锌片后的剥离过程,并通过Simulink仿真分析剥离驱动力随刀具角度的变化规律。最后,对仿真结果进行分析,并提出了下一步研究方向。     

Characterisation and leaching studies on the uranium mineral betafite [(U,Ca)2(Nb,Ti,Ta)2O7]

Samples of natural betafite from Ambatofotsy Madagascar, Miarinarivo Madagascar and Silver Crater Mine, Canada were characterised using a range of techniques before being leached to extract uranium. The three samples were also heat treated to 1200 °C to investigate the effect of recrystallization on uranium extraction. X-ray diffraction analysis showed that anatase was the only crystalline compound present in each of the unheated samples. After being heated to 1200 °C all samples exhibited diffraction lines characteristic of betafite and rutile, indicating that the betafite present in the preheated samples was amorphous (metamict). Electron probe microanalysis of the samples showed a high degree of compositional heterogeneity throughout each sample, most likely caused by aqueous fluid interactions forming secondary alteration products. The Ambatofotsy sample was the most altered while the Silver Crater sample was the least altered. All unheated samples were subject to a sulfuric acid leach over 6 h with the extent of uranium dissolution correlated with the degree of alteration. The most highly altered sample had 42% dissolution while the least-altered exhibited only 7%. Dissolution experiments over the temperature range 35–95 °C with lower activation energies recorded for the highly-altered samples compared to the less-altered samples. Moreover, increased leaching with increasing metamictisation was observed in studies using variable sulfuric acid concentrations. The compositional and microstructural results presented herein indicates that characterisation prior to leaching is beneficial in determining the feasibility and viability of processing betafite as a potential uranium resource.     

钨钼铋萤石复杂多金属矿选矿工艺方案研究

针对湖南某地钨钼铋铁萤石复杂多金属矿体中矿物品种多、矿物间嵌布粒度粗细不均匀、有价元素含量低、有害元素含量多、复杂难选的特点,进行了有价元素回收的不同选矿工艺方案比较、参数条件选择确定。采用合理有效的钼铋硫分离工艺、独特的萤石中矿返回精选工艺、特效含钙脉石矿物抑制剂,成功实现了多金属矿中低含量有价金属钨、钼、铋有效回收,并综合回收铁、萤石、石榴子石矿物,获得良好的选矿指标。