分散剂对煤泥煤浆特性的影响

选取两种煤质的煤泥,分别添加低成本改性木质素、高成本萘磺酸盐分散剂制浆,测定浆体流变特性、定粘浓度、流动性、稳定性等指标,分析分散剂的影响。结果表明:不同分散剂对不同煤泥煤浆的特性有不同影响,萘磺酸盐对煤泥煤浆分散性好、降粘强,但浆体稳定性差;改性木质素对煤泥煤浆分散性较差,但浆体稳定性较好、粘度较大。复配分散剂并非能显著提高所有煤质煤泥煤浆的定粘浓度,但对流动性和稳定性影响较大,性价比较高。今后可对木质素提纯再改性,并将分散剂不同比例复配,研发分散剂与其他添加剂复配及适应性强的添加剂。     

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.     

分散剂对煤泥选煤厂煤浆特性的影响研究

对聚合物改性木质素和萘磺酸盐两种分散剂的制浆性能进行了试验研究。研究结果表明:聚合物改性木质素分散剂对煤泥煤浆的分散性效果不佳,制备的浆体粘度较大、稳定性较好;萘磺酸盐分散剂对煤泥煤浆的分散性效果较好,降粘效果强;复合分散剂的定粘浓度、稳定性效果都较理想,但其分散效果与煤泥类型有关。     

煤变质程度对煤泥水沉降性能的影响

利用扩展的DLVO理论计算了长焰煤、气煤和贫瘦煤3种不同变质程度的煤颗粒在水中的相互作用能,分析了变质程度对煤泥水沉降性能的影响.结果表明,煤变质程度越高,颗粒之间静电排斥能越小,疏水吸引能越大,所以贫瘦煤颗粒之间最易凝聚,气煤次之,长焰煤最不易凝聚,即煤泥水所含煤颗粒变质程度越高,越易澄清.     

高温热效应对煤孔隙结构及其吸附特性的影响

通过对水浴处理温度为40、60、80℃的原煤样进行压汞实验以及30℃煤的高压等温吸附试验,探究热效应对煤的孔隙结构及其吸附特性影响。实验结果表明:随着水浴温度的升高,煤的孔容、比表面积和孔隙度呈现上升趋势,但各个孔隙所占的孔容比却变化不一,煤体在60～80℃温度区间孔隙度随温度的增长速度也远远大于40～60℃区间;煤样水浴处理的温度越高,到达吸附极值所需的平衡瓦斯压力越大;等温吸附常数a值亦随水浴温度的升高而增加,且60～80℃水浴温度段a值增加量要低于40～60℃温度段。     

不同煤阶煤孔隙结构分形表征及其对甲烷吸附特性的影响

煤储层中孔隙结构的发育程度决定了煤体瓦斯的吸附性能,通过低温液氮吸附实验测试了长焰煤、焦煤和无烟煤3种不同变质程度煤样的孔隙结构;基于分形理论对孔隙结构进行了量化表征,并结合煤的甲烷等温吸附实验,深入分析了不同变质程度煤孔隙结构对甲烷吸附特性的影响。结果显示：变质程度与孔隙分形维数D₁呈现出“浴盆式”变化规律,与分形维数D₂符合线性负相关关系;而煤样的微孔比表面积和孔容均与吸附常数a呈正相关关系,即微孔比表面积和孔容越大,煤的吸附能力越强;随着孔隙分形维数D₁的增加,吸附常数a呈现出近似线性增长趋势,煤体孔隙结构越不光滑,比表面积也会越大,从而使得煤的甲烷极限吸附量也会有所升高。     

交变电磁场对煤吸附瓦斯特性的影响

煤对瓦斯气体的吸附属于物理吸附过程，最终表现为煤表面分子与气体分子间电引力作用过程；通过对施加交变电磁场条件下煤吸附瓦斯物性变化规律的实验研究和机理分析，初步得出了外加交变电磁场可以改变煤对瓦斯气体分子的吸附能力的结论，并据此解释了矿井瓦斯灾害发生过程中的一些实际现象。     

吸附气体对突出煤渗流特性的影响

煤层中瓦斯渗流特性不仅受地应力、煤孔隙结构等因素的影响,还因气体吸附而发生变化。以重庆市万盛区某煤矿突出煤层原煤为实验对象,在有效轴向应力和有效围压为1 MPa条件下,利用自制的三轴渗流试验机研究突出煤吸附二氧化碳、甲烷气体对渗流特性的影响。结果表明:1突出原煤吸附-渗流过程具有明显的阶段特征,煤体变形经历了初始快速变形阶段、缓慢变形发展阶段、变形稳定阶段、收缩变形阶段和渗流稳定阶段;2气体压力越大,煤体膨胀变形越大,相同气体压力下,煤体吸附二氧化碳变形增量大于吸附甲烷变形增量;3随着气体压力的增大,气体渗流速度逐渐增大,呈显著的指数函数关系,突出煤渗透率先减小后增大,具有明显的阶段性。     

煤的溶剂萃取物成分及对煤吸附甲烷特性影响

煤中有机小分子相是煤的重要组成部分,为分析其对煤吸附甲烷的影响,在常压下（50 ℃）,采用正己烷对张集和大柳塔煤样分别进行微波辅助萃取,得到萃取后煤样（残煤）和萃取物。采用GC/MS分析萃取物成分,并依此选取柴油作为正己烷萃取物的模型物,配置含柴油煤样（简称含油煤）,开展了原煤、残煤和含油煤的甲烷等温吸附实验。研究结果表明：原煤和残煤吸附瓦斯在低压阶段差异不大,随着压力的增大,原煤吸附甲烷量逐渐高于残煤;含油煤则不同,压力较大时,同一压力段的瓦斯吸附增量高于原煤和残煤,低压时吸附甲烷量虽小于原煤和残煤,但随着压力的增大,最终吸附甲烷量略高于原煤。用Langmuir和Langmuir-Henry二元吸附模型对等温吸附数据进行拟合,得出煤吸附甲烷可分为2个过程,低压阶段主要为符合Langmuir模型的煤基质表面吸附,高压阶段主要为符合Henry模型的渗入煤基质的内部（孔隙、内表面）吸附;且煤中有机小分子有助于提高煤高压阶段的甲烷吸附量。     

煤的吸附性能影响因素分析

通过对煤层气的组分、形成原因和赋存状态的叙述,分析了影响煤层气吸附性能的3种主要因素,为下一步开发利用煤层气资源、有效增加洁净能源供给、改变目前不合理的能源结构提供了技术指导。     

改性活性炭表面特性及其对甲烷吸附性能的影响

为了实现煤矿上隅角乏风瓦斯的资源化利用,分别使用硝酸盐、氨水及氢氧化钠对椰壳活性炭进行改性,并使用改性后的活性炭对低浓度瓦斯进行真空变压吸附,考察了经不同物质改性的活性炭的结构变化及其对甲烷的吸附性能。研究结果表明,经硝酸盐、氨水及氢氧化钠改性后的活性炭对煤矿乏风瓦斯的吸附性能均有一定程度提高。对比实验发现,经过氢氧化钠改性的活性炭对甲烷的吸附效果最好,当氢氧化钠浓度为2 mol/L、浸渍温度为60℃时,其穿透吸附量提高了105.5%。     

煤泥对木质素系分散剂的吸附性能研究

为了解木质素系分散剂(LS)对煤泥成浆性能的影响,根据LS在煤泥表面的静态吸附试验,采用动力学方程和等温吸附模型对吸附曲线进行拟合分析,研究LS在煤泥表面的吸附作用机理。结果表明:LS初始浓度对吸附过程有显著影响,初始质量浓度为0.4 g/L时,吸附效果最佳;LS初始浓度相同时,吸附量随温度升高而增加;吸附过程符合伪二级动力学方程,吸附速率由表面扩散和颗粒内扩散联合控制;吸附行为符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,热力学参数计算结果表明LS主要通过氢键、静电等作用自发吸附在煤泥表面,通过增加煤泥表面润湿性,提高浆体分散稳定性。     

煤泥制备煤泥浆代煤燃用的技术经济分析

对国内煤泥制备水煤浆技术、煤泥品质指标、煤泥价格及储量、煤泥制备水煤浆产品特性、生产工艺、经济性等几个方面进行了研究分析,认为煤泥浆生产技术成熟可靠,替代优质煤炭燃料具有很高的可行性.     

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.     

选煤厂煤泥浆燃烧特性的研究

采用TG-DTG-DTA(热重-微分热重-差热)热分析联用技术研究了新集选煤二厂煤泥浆的燃烧特性，考察了不同浓度煤泥浆的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等；计算了煤泥浆燃烧动力学参数以及燃烧特性的各种参数，并对结果进行了分析；提出采用温度曲线确定煤泥浆着火温度的方法。结果表明，不同浓度的煤泥浆在燃烧特性上有差别，浓度为67％左右的煤泥浆的燃烧特性较好；采用热分析技术研究煤泥浆的燃烧特性得到的信息量大，可为煤泥浆的优化燃烧及锅炉的设计提供依据。     

煤对甲烷吸附性能影响因素的实验研究

系统总结了实验室研究煤吸附性能的流程,对实验煤样的采集及煤样工业分析的原理作了较为详细的论述,并对试验煤样进行了工业分析,得出煤样的特征参数.在此基础上,采用WY-98B型吸附常数测定仪,通过多组实验研究了粒径及温度对煤体吸附甲烷的影响,根据实验结果提出了粒径和温度对煤体吸附性能的影响规律.这既是对前人理论研究的验证,同时又为现场实践提供一定的依据.     

不同矿化度水对煤储层吸附性能的影响

为了探究水分及其矿化度对煤样吸附甲烷能力的影响,以准噶尔盆地南缘玛纳斯矿区侏罗系西山窑组块状煤样为例,采用矿化度水配制—样品制备—样品大气压下水浸—高压下注水—等温吸附实验的实验步骤,开展煤样干燥、饱水及含不同矿化度水条件下煤的等温吸附实验,探讨不同矿化度水对煤储层吸附性能的影响。研究结果表明:干燥煤样的兰氏体积显著大于注蒸馏水煤样的兰氏体积,注蒸馏水煤样的兰氏体积大于注10 000 mg/L矿化度水煤样的兰氏体积,但后者与注20 000 mg/L矿化度水煤样的兰氏体积相差不大。其主要原因为注蒸馏水煤样中水分子比甲烷分子更容易占据煤基质内表面或微孔内表面的吸附位,从而使得兰氏体积降低,而含矿化度水使得煤基质表面的吸附位进一步减少,从而造成了煤样对甲烷的吸附能力降低,但这也存在着一个极限值,大于20 000 mg/L矿化度水已不能明显降低煤样的兰氏体积。因此可推断,在地下水径流区或弱径流区,煤层水的矿化度不断增大至10 000 mg/L时,煤层中处于动态平衡的游离气含量会增加,而吸附气含量会减少,当煤层水矿化度超过10 000 mg/L,煤层中吸附气与游离气的含量比例趋于稳定。实验从研究创新的角度出发,以低煤阶煤样为例,对比分析了含不同矿化度水条件下煤样对甲烷的吸附能力的差异,并且进行了相关的理论分析和机制解释,认为地下水矿化度影响煤储层对甲烷的吸附能力。     

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。     

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。