不同化学预处理对神府煤粉孔隙结构特征的影响

为给制备煤基纳米复合材料提供参考,对利用酸脱灰、碱脱腐植酸、空气氧化3种化学预处理方法制备的神府脱灰煤样、脱灰脱腐植酸煤样和脱灰氧化煤样,采用低温液氮吸附试验对各煤样的孔隙结构特征进行了研究.结果表明:酸脱灰、碱脱腐植酸、空气氧化处理对煤粉的孔径分布有明显影响,化学预处理后煤粉的总孔容和比表面积均减小,平均孔径增大,各孔径段孔隙数量减少,其中微孔数量减少最为明显.化学预处理过程对煤样的孔隙类型影响较小,原煤样和预处理煤样均以一端封闭的不透气性孔为主.神府煤粉经过以上3种化学方法处理后,其比表面积和孔体积分形维数均减小,孔隙结构特征得以改善,煤粉孔隙系统复杂程度降低,更适合作为制备煤基功能复合材料的基体.     

神府煤孔隙特征及活性结构对自燃的影响研究

利用压汞法和傅立叶红外光谱分析技术,对研究较少的神府煤样进行了测试与分析。结果表明,孔隙结构会影响煤样自燃的难易,但并不能以此判断煤样是否易燃,还要取决于煤表面活性结构的种类和数量;煤氧复合反应中,早期参与反应的活性基团主要有羟基、甲基、亚甲基及酚醇醚酯的碳氧键等活性结构;含氧官能团在SW煤样的氧化过程中起了较大的作用,说明活性结构在煤氧反应中影响较大,其中含氧官能团在煤炭自燃过程中起着关键性作用。     

基于小角X射线散射的灰分对煤孔隙结构的影响研究

为研究灰分对煤孔隙结构的影响,采用小角X射线散射(SAXS)定量解析了4个低挥发分烟煤脱灰前后的散射曲线和孔隙参数的变化规律。结果表明,所有煤样灰分主位于散射矢量1.0~2.0 nm-1(对应孔隙尺寸3~6 nm)区间;所有煤样Porod曲线呈正偏离;相比未脱灰样,脱灰样孔隙数量、孔体积、孔比表面积和孔表面分形维数增大,微孔比例增加,最可几孔径和平均孔径下降。结论表明SAXS能够有效地表征煤中孔隙分布。     

合阳矿区煤体孔隙结构对瓦斯吸附-渗流特性影响的实验研究

为了研究合阳矿区煤体的孔隙结构对瓦斯吸附-渗流特性的影响,采用低温液氮吸附实验、压汞实验及扫描电镜实验相结合的方法测试了该矿区原生结构煤和软分层煤全孔径孔隙结构特征。结果表明:低温液氮吸附实验得出软分层煤样比原生结构煤样脱附曲线的拐点更加明显,软分层煤样含有更多的狭缝平板孔和墨水瓶孔孔隙。压汞实验测得软分层煤样总孔容是原生结构煤样总孔容的2倍多,应力破坏作用使得软分层煤样中孔、小孔及微孔孔容增大,而大孔孔容减小。扫描电镜实验显示软分层煤的储层物性发生了改变、惰质组破裂产生角砾且孔隙表面有多个气孔密集发育。通过分析得出,合阳矿区煤体孔隙结构中多以微孔和小孔为主,利于煤层瓦斯吸附而不利于渗流扩散。     

煤炭深度选煤技术的研究

本文以中国大同煤为煤样,进行了深度脱灰的基础性研究,对煤中矿物质的粒度分布、单体分离度、矿物分散性等进行了探讨,并介绍了高效浮选柱的研制、实验情况以及实验结果的分析,从而认为新型高效浮选柱是煤炭深度脱灰的理想设备。     

脱灰处理对煤的孔结构及其煤层气吸附性能的影响

通过对原煤脱灰处理,采用低温氮气吸附法和傅里叶红外光谱法测定其孔结构和表面特性,以研究脱灰处理对煤的孔结构和表面特性及其煤层气吸附性能的影响。结果表明:脱灰处理后煤样的比表面积、孔容和微孔含量增加,此时煤样对煤层气的吸附量最大,并且煤样对CO_2的吸附量高于其对CH_4的吸附量。     

贵州三甲煤矿突出煤体结构参数及孔隙特征研究

为揭示突出煤体与原生煤体微晶结构参数和孔隙结构差异,基于XRD、低温液氮吸附、压汞等实验方式并结合分形维数理论,研究了三甲煤矿突出孔洞内外煤样结构参数和分形特征。结果表明：突出煤侧链含量、芳氢率和芳碳率高于原生煤;并且突出煤具有更好的生烃潜力;突出煤芳香度I₁与I₂均大于原生煤,说明突出煤脂肪官能团高于芳香结构官能团;由于煤中稠环结构产生一定改变,突出煤有效堆砌芳香片数低于原生煤;煤化度指标有小幅度升高,说明原生煤中侧链的含量低于突出煤,导致相对的芳香环数量增大;根据压汞数据得到原生煤的综合几何分形维数为3.30,突出煤为3.37;突出煤和原生煤微孔表面积分形维数分别为2.62和2.13,小孔表面积分形维数分别为2.45和2.23。     

神华煤直接液化残渣半焦表征特性分析

煤炭直接液化残渣的合理与有效利用,可提高液化过程的资源利用率及经济性,残渣半焦的表征特性对其后续利用有着显著的影响。以神华煤直接液化残渣半焦为研究对象并与其脱灰残渣半焦进行对比分析,采用能谱扫描电镜、X射线衍射仪及物化吸附分析仪等试验手段,考察神华煤直接液化残渣半焦及其脱灰残渣半焦的表征特征。结果表明:残渣半焦的主要组成部分为片层状结构和颗粒状结构,在片层状结构中分布有微米级圆形和椭圆形孔道及空隙,颗粒状结构较多,主要附着在片层状结构的外表面且成团聚状。脱灰残渣半焦的主要组成部分为片层状结构、颗粒状结构和植物细胞状结构,在植物细胞状结构中分布有微米级圆形和椭圆形孔道及空隙,颗粒状结构较少且成离散状。残渣半焦中主要含有碳、氧、铁、硫和硅,脱灰残渣半焦中主要含有碳和氧元素。残渣半焦和脱灰残渣半焦均含有芳香碳微晶和脂肪碳微晶,脱灰残渣半焦的芳香碳微晶层片定向程度更好,残渣半焦样品的尖峰确定为CaS、SiO_2、Fe2O_3。残渣半焦的比表面和孔容显著大于脱灰残渣半焦,脱灰残渣半焦较残渣半焦有更多的微孔,但脱灰残渣半焦的中孔显著少于残渣半焦,说明在脱灰过程中产生微孔。     

灰分对煤焦结构及介电损耗的影响

探究灰分在煤焦热解过程中对煤焦结构及介电损耗的影响,对2种煤酸洗脱灰,将脱灰前后的煤样在氮气气氛下热解。利用XRD和FT-IR对煤焦微晶结构及表面官能团进行表征,采用同轴传输法测定脱灰前后制取煤焦的介电损耗。     

煤层注水对原煤孔隙及甲烷吸脱附性能的影响

煤层注水对防突具有显著效果,而煤层孔隙特性是影响瓦斯吸脱附及渗流的重要因素,为了从孔隙角度揭示不同注水压力对原煤体甲烷吸脱附性能的影响。选取首山矿己15-12070工作面进行煤层注水现场实验,使用氮吸附法得出各煤样孔隙特性并用分形理论计算孔隙粗糙度,使用静态容量法测出各煤样吸脱附参数。结果表明:注水后各孔径段孔隙量均有所增加,注水压力与比表面积、孔容及分形维数呈线性正相关关系;孔隙特征参数与甲烷吸脱附性能呈线性正相关关系;各煤样均出现甲烷吸脱附迟滞现象,且注水压力越高,甲烷吸附能力越强,脱附迟滞程度越大。煤层注水压力越大,煤的孔裂隙数量会增多且粗糙度增大,煤体倾向于保留更多的瓦斯。     

不同煤种孔隙结构分布及特征研究

选取4个不同矿山的煤种制作煤样,通过液氮吸附实验研究煤样孔隙特征,实验测得煤样孔隙比表面积、平均孔径、吸脱附曲线等有关数据。实验结果分析表明:煤样的氮气吸附量与BET比表面积呈正相关,在孔隙结构中,微孔和小孔占煤样孔隙的主要部分,平均孔径越小,10～50 nm的小孔越多,孔容和比表面积两者变化趋势也呈正相关,等温吸附脱附曲线能够判断煤孔隙类型。     

溶剂萃取后构造煤的微晶及化学结构参数变化特征

以山东腾南煤田金源矿为研究区,采集不同煤体破坏程度的煤样,通过溶剂分级萃取实验,利用X射线衍射(XRD)和核磁共振(NMR)测试技术,对比分析了萃取前后煤样的微晶结构参数,探讨了化学结构特征参数的变化规律。研究表明:(1)在不同溶剂的分级萃取下,不同煤体结构煤的累计萃取率从小到大依次为原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤,其中THF溶剂对各类煤样的萃取率最大;(2)溶剂萃取后,各类煤样的碳原子网面间距(d_(002))、堆砌度(L_c)和延展度(L_a)均大于原煤。随着萃取级数的增加,各煤样的碳原子网面间距(d_(002))呈现较复杂的变化趋势,BSU的堆砌度(L_c)除了糜棱煤随着萃取的深入有略微减小外,总体上随着萃取级数的增加呈现增大的趋势;(3)随着构造变形的增强,构造煤的芳碳率呈增大的趋势,而脂碳率的数值变化有明显减小的趋势。溶剂的萃取作用中,脂族类的小分子化合物更容易溶出,芳香环上的小分子化合物萃取率较低。     

基于CT技术的不粘煤和焦煤的孔隙率及影响因素研究

为了探测不粘煤和焦煤的孔隙率并研究其影响因素,从安徽等多个矿区采集研究对象,利用μCT225k VFCB型CT试验系统对煤样进行显微观测,分别计算出2种煤的孔隙率,得到所有孔隙的面积,并对比分析2种煤内部孔隙个数随着孔隙面积增大的变化趋势。结果表明,煤的孔隙率不会随着煤阶升高而增大,且焦煤煤样最大孔隙面积小于不粘煤煤样的最大孔隙面积。因此,焦煤孔隙率明显低于不粘煤。     

高阶煤孔隙特性及对吸附气体影响的研究

为分析沁水盆地煤样孔隙结构以及对吸附CH_4和CO_2两种气体的影响,选取晋煤赵庄矿、潞安常村矿两地煤样,利用压汞法与低温氮吸附实验研究分析煤体孔裂隙结构特点。采用HCA1型高压容量装置研究高阶煤吸附CH_4与CO_2气体特性。结果表明:压汞实验常村煤样压退汞"滞后环"大于赵庄煤样,表明常村煤样具有大量开放性孔隙;低温氮吸附曲线显示两种煤样比表面积与孔隙体积主要集中在2~200 nm孔径,赵庄煤样与常村煤样微小孔所占比例较大,均较易存储气体;高压容量法测量煤样吸附CH_4、CO_2气体实验表明,吸附量随温度与含水率的升高而降低,且煤样孔裂隙越发育,含水率与温度对吸附的影响程度越高。     

基于分形理论的不同变质程度硬煤孔隙结构试验研究

煤储层中孔隙的发育特征控制着煤中瓦斯的吸附解吸与扩散性能,为了研究不同变质程度硬煤的孔隙结构特征差异,采用压汞法和液氮吸附法相结合的手段,对园子沟矿3煤、窑街三矿2煤和卧龙湖矿8煤三种,煤样进行了全孔径孔隙结构分布测定,利用分形理论对比分析了不同变质程度硬煤孔隙结构特征。研究结果表明:园子沟、窑街和卧龙湖三种不同变质程度硬煤均含有丰富的开放孔隙特征,随着变质程度增大,煤的孔隙度呈现高-低-高的变化规律;园子沟和卧龙湖煤样孔形多以墨水瓶、锥形孔等孔形为主,窑街煤样孔形多以圆筒形孔为主;而对比孔隙结构分形维数可知,园子沟煤样孔隙分形维数最大,卧龙湖煤样次之,窑街煤样孔隙结构相对简单,也呈现出高-低-高的变化规律。     

二氧化碳致裂对煤孔隙结构影响的试验研究北大核心

为了定量表征二氧化碳致裂对煤岩孔隙结构的作用影响,以大运煤矿M8煤层作为研究对象开展二氧化碳致裂研究,基于压汞法和电镜扫描试验对4组煤样进行试验并结合分形特征对致裂前后煤样进行分析。结果表明:二氧化碳致裂对煤孔隙有着明显的作用效果,压汞试验结果表现为煤样的孔容、平均孔直径、孔隙率都有所增加,会使孔隙比表面积在接近致裂孔1 m左右范围增加,然后随距致裂冲击的传播致裂效果会减弱;将4组煤样按压汞试验与电镜扫描试验分别计算其分形维数,致裂后分形维数均小于原煤分形维数,4组煤样分形维数由小到大为1#<2#<3#相似文献   

火成岩侵入条件下煤低温氧化特性实验研究

为了研究火成岩侵入条件下煤的低温氧化特性,以大兴矿南五709、南二905 2个工作面的正常煤与受火成岩侵入影响的变质煤为研究对象,采用程序升温实验测煤的耗氧特性、产气特性(CO、C_2H_4)及交叉点温度Tcpt,同时采用低温氮气吸附法、压汞法研究火成岩对煤孔隙结构的影响。结果表明:受火成岩侵入影响,煤中部分介孔、宏观孔的比表面积、孔容增加,煤的平均孔径增大,煤中具备更多可与氧气结合的反应点位;变质煤较正常煤的耗氧量及耗氧速率更大,Tcpt更低,煤自燃倾向性指数也大幅降低,S5709煤样由正常煤的605.69降至310.62,S2905煤样由正常煤的761.34降至382.91;且整个低温氧化过程表现出变质煤释放CO、C_2H_4含量更大的特点。火成岩侵入的高温高压作用使煤中孔结构(孔径20 nm)发育,增加了煤的自燃危险性。     

晋城无烟煤的分子结构特征分析

利用工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13C-NMR)、高分辨率的透射电镜(HRTEM)、红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对晋城无烟煤进行了分析,对其化学结构获得了较为全面的认识。采用变接触时间和偶极去相方法相结合的13C-NMR技术以及HRTEM检测对其微晶条纹芳核结构进行了统计分类。结果表明:此类煤结构中桥碳比为0.46,平均结构单元分子质量为398,煤中的芳核结构缩合程度较高,芳香层片以苯并蒽,苯并芘以及尺寸更大的芳香环为主。对FTIR与XPS检测结果进行分峰拟合结果表明:芳香环取代度较高。煤中氮含量较少,以有机氮和无机氮的形式存在。煤样中硫主要以有机硫的形式存在,无机硫含量较少。煤中氧含量很少,且主要分布于脂肪烃结构中。煤样脂肪结构中侧链短,且分支度小。利用上述信息,初步构建了晋城无烟煤平均结构单元分子模型,其平均结构单元分子式为C30H22O0.5N0.5,为煤的大尺度分子聚集体结构模型构建提供基础。     

平顶山矿区构造煤傅里叶红外光谱和~(13)C核磁共振研究

利用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振(13C NMR)技术对平顶山矿区不同变形程度构造煤和原生结构煤的分子结构差异进行了分析。红外光谱分析表明,构造煤的生烃潜能('A')和脂肪链长及支链化程度(B)均小于原生结构煤,芳脂比(I)大于原生结构煤,缩合度(DOC)变化不明显;随变形程度的增加,构造煤生烃潜能('A')逐渐减小,缩合度(DOC)逐渐增加。核磁共振分析结果显示,官能团对煤中芳碳率和脂碳率的变化有一定贡献,芳碳区存在显著差异的主控因素为带质子芳碳和桥接芳碳(fH,Ba),脂碳区中的主要影响因素是亚甲基碳(fb2);随变形程度的增加,构造煤中亚甲基碳(fb2)逐渐减小,带质子芳碳和桥接芳碳(fH,Ba)逐渐增加。通过对构造煤化学结构的傅里叶红外光谱和核磁共振分析,进一步揭示了构造煤在煤与瓦斯突出中的作用。     

高温下煤吸附氮气后氧化特性变化的实验研究

矿井自燃火区注氮气灭火时发现,煤体的温度仍会在高温中维持一段时间,高温下煤样对氮气的吸附影响着煤氧化自燃特性。以锡盟褐煤为研究对象,将煤样分别在200℃下吸附氮气6、12、18 h,通过分析实验煤样的气相产物及氧气消耗,煤氧化表观活化能以及煤孔隙结构参数的变化,研究吸附氮气后煤样的氧化特性。实验表明,煤样经过高温吸附氮气的处理后,气相产物的释放量均高于原煤;高温吸附氮气降低了煤氧化活化能,吸附氮气时间越长,活化能值越低;处理后煤的孔平均直径、孔隙率与渗透率均高于原煤,增加了煤氧反应速率,加快煤氧反应进程。