煤泥水压滤滤饼孔隙结构特征研究

滤饼的孔隙结构是影响煤泥水过滤效果的关键因素,但煤泥滤饼孔隙结构测量中存在滤饼结构易损坏和煤颗粒与孔隙难区分的难题。为了深入研究煤泥水压滤滤饼孔隙结构特征,建立了煤泥滤饼固化装置与方法,利用偏光显微镜研究了入料中-0.074 mm粒级含量、过滤压力对煤泥滤饼孔隙结构的影响。结果表明:随着入料中-0.074 mm粒级含量增加,滤饼孔径、孔面积和孔隙率降低速率变缓,孔隙孔径分布范围变窄,孔隙构成中的小孔径孔隙所占比例增加,孔隙截面边界分形维数变大,滤饼孔隙截面边界更曲折,孔隙结构更复杂;煤泥水过滤压力增加主要压缩滤饼中的大孔径孔隙,过滤压力越大,滤饼孔隙压缩越严重,滤饼孔隙率越低,孔隙截面边界分形维数越大,滤饼孔隙边界越曲折,孔隙结构越复杂。     

纳米压裂液对煤孔隙结构影响实验研究

为研究纳米压裂液对煤孔隙结构影响。以低中高阶煤样为研究对象,制备普通清洁压裂液和不同浓度纳米压裂液,对普通清洁压裂液和不同浓度纳米压裂液处理后煤样开展低温液氮吸附实验。结果表明：纳米压裂液处理后煤孔隙形态发生变化,孔隙连通性变差;不同浓度纳米压裂液处理后煤样小孔面积和孔体积明显增大。分形维数拟合结果表明：处理后3种煤阶煤样的孔隙结构由复杂变为简单;低阶煤处理后煤体表面变得粗糙,中阶和高阶煤处理后煤体表面变得光滑。以上研究结果揭示了纳米压裂液对煤孔隙结构影响的微观机理,对纳米压裂液煤储层的损害研究和低损伤纳米压裂液研制具有指导意义。     

μCT技术研究煤的孔隙结构和分形特征

煤的孔隙结构是影响煤中气体吸附和渗流的一个重要因素。从实现精细化、无损化和定量化入手,应用μCT 225kVFCB型高精度CT试验分析系统,通过显微CT切片,提取研究了4个煤样孔隙分布特征,讨论了煤级、煤显微组分和灰分对煤孔隙结构的影响程度。采用公约数网格序列盒维数法定量表征了孔隙结构的复杂程度和不规则性,探讨了孔隙率、渗透率和分形维数的关系。研究表明,研究煤样的孔隙分布总体受煤显微组分含量控制,同时煤中矿物充填作用在一定程度上降低了煤的孔隙率、平均孔径和孔隙数量。煤孔隙分形维数D的变化与孔隙分布特征密切相关,有效地反映了孔隙结构的非均质性。孔隙率、渗透率与分形维数呈现显著的幂指数正相关关系。由此指示,基于显微CT切片的煤孔隙分形维数可作为煤储层孔隙特征和渗透性评价的定量指标之一。     

煤的孔隙结构分形定量研究

煤是一种具有复杂孔隙结构的物质，难以用传统的欧几里德理论予以描述。分析用压汞法测出的煤中不同孔径段的比孔容资料，发现最小孔半径在６５￣８７ｎｍ的大孔和中孔具有分形特点，可以用分形维数定量表征煤的孔隙特征。分形维数能反映组成煤的煤岩组分的复杂程度和煤结构遭受破坏的严重程度。在煤的变质系列中，中变质程度烟煤的分形维数最大。     

滤饼结构的分形研究

利用SM505型扫描电镜和IDASKAT380型自动图象分析仪等现代测试手段,对不同条件下形成的滤饼进行了测试,从分形理论出发,研究了滤饼结构的分形特征。结果表明,滤饼结构为一个分段sierprinski分形,可以用分形数学模型来描述滤饼结构、分维数值与物料性质、过滤浓度和过滤压差等,其大小反映了孔隙尺寸的分布情况和滤饼的可滤性。     

核磁共振技术对热解煤孔隙结构分形特征研究

为研究煤经过热处理后孔隙结构的变化,通过低场核磁共振(NMR)技术,获得不同温度处理的煤岩横向弛豫时间,根据不同横向弛豫时间的信号强度分析了不同孔径的孔隙含量,进而得出孔隙特征随温度的变化规律.利用体视镜获得表面的微观照片,以Matlab数字图像处理法辅助观察煤岩表面变化过程与加热后的现象.对核磁数据进行了分形分析,获...     

煤粉碎粒度分布的分形模型

从自相似分形几何原理出发,建立了煤粉碎粒度分布的分形模型,得到了煤粉碎的分形粒度分布公式。结果表明:煤粉碎的粒度分布维数取决于煤粒的粉碎概率和粉碎相似比,影响煤粉碎粒度分布的因素有煤粉碎的粒度分布维数和煤粉碎后煤粒的最大粒径,煤粉碎的粒度分布维数反映了煤粉碎后煤粉颗粒群粒级的粗细程度。通过分形粒度分布与实际粒度分布的比较,验证了本模型的正确性,可用于指导工程实际。     

煤的微观孔隙结构对其自燃倾向性的影响

为了考察煤的微观孔隙结构对其自燃倾向性的影响,选取气煤、肥煤和焦煤煤样为研究对象,通过压汞试验测量得到不同煤样的微观孔隙分布数据,结果分析表明:直径小于100 nm的孔隙分形维数在2~3内,煤样微观孔隙具有良好的分形特征,满足分形理论描述多孔介质的微观孔隙分布特性。通过煤自然发火模拟系统,对气煤、肥煤和焦煤煤样进行升温氧化模拟试验,并绘制煤样升温氧化过程中气体产物浓度随温度变化的曲线,试验结果显示了煤微观孔隙结构与其自燃倾向性的关系:煤样的变质程度越高,其内部结构越致密、内生裂隙相对较少,发生氧化反应的温度也越高。     

新型助滤剂对细粒煤和超细粒煤脱水的研究

利用新型阴离子型羧甲钠改性田菁胶对细粒煤和超细粒煤脱水的试验研究 ,探讨了助滤剂用量、过滤时间、真空度等因素对脱水效果的影响。该新型阴离子助滤剂能够明显地提高细粒煤过滤脱水的技术指标。     

煤的吸附孔结构对瓦斯放散特性影响的实验研究

为揭示煤的吸附孔结构对瓦斯放散特性影响机理,选择新疆阜康矿区典型矿井煤样,进行低温氮吸附及瓦斯放散初速度实验,研究了煤的吸附孔特征参数及其对瓦斯放散初速度的影响。结果表明:实验范围内阜康矿区煤的吸附孔中瓦斯的主要放散方式是Knudsen及过渡型;吸附孔各参数对瓦斯放散特性的影响不同,平均孔径越大,瓦斯扩散阻力越小,瓦斯放散初速度越大;孔隙及各孔径下的比表面积和孔容越大,瓦斯放散初速度越小;瓦斯放散初速度与微孔和过渡孔的孔容占比为负线性关系,与中孔的孔容占比为正线性关系,与各孔径下比表面积占比无明显关系;煤的孔隙在研究尺度范围内分形特征显著,瓦斯放散初速度随分形维数的增大而线性减小。     

影响细粉煤滤饼含湿量的主要因素研究

在实验室条件下对5种变质程度不同的细粉煤进行了过滤脱水研究,探讨了煤的变质程度、粒度组成以及过滤推动力对滤饼含湿量的影响。结果表明,随着煤料的超细粉含量增加和煤变质程度降低,滤饼含湿量和过滤操作时间均增加,随过滤推动力的增加,滤饼的含湿量降低,煤料的粒度越细,过滤推动力的影响越显著。     

基于分形维数及细观孔隙结构特征的煤矸石识别研究

为进一步提升基于图像特征的煤矸石分选识别率,将分形维数的分析方法与图像处理和识别技术相结合,选取煤矸石图像的细观孔隙结构特征作为主要研究对象和识别特征.在运用图像处理技术对煤矸石图像进行处理后,最大化地凸显了煤矸石图像细观孔隙结构特征,通过对部分样本的孔隙结构进行初步特征测定和比对,运用分形几何理论对自然形态自相似性特...     

基于多重分形理论页岩孔裂隙结构特征的研究

多重分形研究是描述一种物理量在一个支撑集合上的分布状况,即定义在分形上的多个标度指数的奇异测度所组成的集合,该理论已经被广泛应用于各个科学领域。运用多重分形理论,对吉林某区块的页岩进行扫描、图像二值化等处理后,运用盒计数法计算出分形维数,确定了多重分形谱函数并绘制出多重分形谱。从多重分形谱中可以得到能够描述页岩孔裂隙结构特征的3个重要参数:谱宽、极大值以及奇异谱的不对称程度。此次研究也为后续对非常规储层裂缝发育情况的研究提供了新方法。     

煤泥离心过滤和机械压滤的滤饼层粒度分布及其影响

针对离心过滤和机械压滤过程中煤粒成饼机理的差异,采用分层取样法分析对比了煤泥离心过滤与机械压滤两种不同过滤方式形成的滤饼内部的粒度及水分分布特点,基于沉降理论探讨了离心过滤和机械压滤的成饼过程,并分析了入料级配对离心过滤过程中滤饼粒度分布的影响。结果表明:机械压滤形成的滤饼中,颗粒粒度和滤饼水分沿滤饼厚度的方向无显著变化,而离心过滤形成的滤饼中,颗粒粒度和滤饼水分沿滤饼厚度的方向存在较大变化,距离滤网越近,滤饼层颗粒的平均粒度越粗、水分越低;入料级配对离心过滤的滤饼层粒度的径向分布及脱水效果影响显著,随着入料平均粒度的减小,上述径向分布差异呈现缩小的趋势;沿着滤饼厚度的方向,压滤滤饼中的过滤比阻分布是相对均匀的,在理论分析中可近似为常数,而离心过滤的滤饼层的过滤比阻分布具有非均匀性,影响比阻分布的因素具有复杂性。     

微细粒煤间断浓缩沉降试验研究

为确定微细粒煤泥高效浓缩的最佳操作参数,提出了一种新方法实现煤泥连续浓缩的预测与优化,借助沉降量筒与澄清水质量浓度测量装置确定一定单位面积处理量下煤泥浓缩沉降最佳药剂添加量、入料质量浓度和流量,并预测出该条件下的浓缩效率。试验结果表明:随着质量浓度的增大,单位质量最佳药剂消耗量增加,微细颗粒等速沉降速度基本不变,单位面积处理量一定的情况下,压缩区高度降低速度ν基本不变;在20.66 g/(dm2·min)单位面积处理量下,入料质量浓度50 g/L,药剂添加量11 mg/L,入料流量0.083 L/min时,可达到最佳浓缩效率89.05%;随着浓缩时间增加,浓缩效率都不断增加并逐渐达到饱和;当单位处理量小时,低质量浓度浓缩效果较好,但处理量较大时,较高质量浓度较低流量配合更具优势。     

不同硬度块煤冲击破碎后粒度分布特征试验研究

为了探究不同硬度的块煤在冲击破碎作用下破碎后的粒度分布特征,利用坚固性系数实验装置,对4种不同硬度的块煤进行了冲击破碎试验研究,试验结果表明：破碎功与块煤破碎后的新增表面积成线性关系,折算直径与破碎功成反比。块煤破碎后具有自相似特征,其分形维数能够反映煤的破碎程度,分形维数越大,破碎效果越好,坚固性系数f与分形维数D呈线性关系。颗粒在破碎过程中,大颗粒因周边小颗粒的存在而受到缓冲作用,使得较小颗粒由于挤压作用而优先破碎,小颗粒的缓冲作用增强了大颗粒抵抗破碎的能力,因此较小颗粒反而更容易破碎。     

化学助滤剂对微细粒煤泥的助滤作用研究

以选煤厂<0.25mm微细粒煤泥为研究对象,考查了不同类型化学助滤剂的作用效果。研究结果表明:絮凝(凝聚)剂型助滤剂的作用以提高过滤速度为主,表面活性剂类助滤剂则以降低滤饼水分为主;不同药剂联合使用可使煤泥过滤效果得到显著改善,几种药剂组合均可使煤泥的过滤速度提高3～4倍,且滤饼水分低于空白值;絮团结构表征结果说明,絮团的分形维数越大,其结构越规则,煤泥的过滤速度越快。     

从细粒煤泥中回收精煤的分选与脱水技术研究

介绍了研制开发的旋流微泡浮选柱和精煤快速压滤机技术工艺,并分别与传统的机械搅拌浮选机和圆盘真空过滤机的性能作了对比．研究结果表明：浮选柱降灰和精煤快速压滤机脱水效率高,精煤灰分和滤饼水分低,工艺指标先进,且动力消耗小,节能明显,维修量小,运行稳定可靠,因而旋流微泡浮选柱和精煤快速压滤机是细粒煤降灰脱水的有效而经济的工艺设备,具有广阔的推广应用前景．     

鄂尔多斯盆地煤储层低温氮吸附孔隙分形特征研究

在利用低温氮吸附法测试鄂尔多斯盆地煤储层孔隙分布的基础上 ,计算了煤样的孔容及比表面分维数 ,并分析了煤储层对甲烷的吸附能力与孔隙分维之间的关系。研究表明随着比表面分维数的增加 ,煤储层兰氏体积减小 ,而兰氏压力增加 ,随着孔容分维数的增加兰氏体积减小。     

Fractal analysis of the hierarchic structure of fossil coal surface

The fractal analysis is described as method of studying images of surface of fossil coal, one of the natural sorbent, with the aim of determining its structural surface heterogeneity. The deformation effect as a reduction in the dimensions of heterogeneity boundaries is considered. It is shown that the theory of nonequilibrium dynamic systems permits to assess a formation level of heterogeneities involved into a sorbent composition by means of the Hurst factor. __________ Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 3, pp. 14–24, May–June, 2008.