基于压汞、氮气吸附与FE-SEM的无烟煤微纳米孔特征

煤微纳米孔隙结构特征是揭示煤层气体赋存富集机理与扩散运移规律的基础。以阳泉矿区新景矿样品为例,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜对纳米级孔隙形貌直观观测,结合低温氮吸附实验、高压压汞实验对微孔隙结构进行定量表征,以研究无烟煤微纳米级孔隙的发育特征。结果表明:煤储层纳米孔广泛发育,形貌特征复杂,类型包括植物细胞结构残余孔、镜质体基质气孔、有机显微组分间孔、黏土矿物孔隙、石英粒内孔、组分间孔、微裂隙等,与微米级孔隙共同构成完整的煤孔隙系统;煤样孔隙主体处于纳米量级,平均孔径约为39.31 nm,80%以上储集空间分布于100 nm以下,集中在10~40 nm;纳米孔分形维数介于2.72~2.90,显示较强的非均质性。储集空间的定量表征显示储层纳米级孔隙极为发育,炭质纳米孔是纳米孔中绝对优势的发育类型,微米级孔隙有一定发育程度,微裂隙发育较差。这样的孔隙结构特征是造成无烟煤吸附能力强而渗透能力较差的重要原因。     

高成熟度页岩储层微观孔隙结构特征

页岩孔隙结构特征对气体存储及流动能力都有着重要影响。综合运用场发射扫描电镜观察及氮气吸附实验数据,从定性和定量两方面探讨我国高成熟页岩的储层微观孔隙结构特征及其发育控制因素。结果表明,样品主要发育有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂缝;有机碳含量是控制储层孔隙发育的主要因素。     

基于低温氮吸附法和压汞法的煤样孔隙研究

为了研究无烟煤的孔隙结构特征,采用压汞法和低温氮吸附法对寺河矿煤样进行孔隙特征研究,结果表明该煤样的低温氮吸附等温线接近Ⅰ型,煤中的微孔尤其是小于2 nm的孔构成煤层瓦斯的吸附空间;压汞曲线没有滞后环,多分布圆柱形孔和Ⅴ形孔,大孔、可见孔和裂隙比较发育,构成煤的渗透容积,有利于瓦斯流动,从而有利于瓦斯抽采。低温氮吸附法测试煤的比表面积比较优越,而压汞法测试煤的孔体积分布比较准确,因此将2种方法结合使用,可以更全面地分析无烟煤的孔隙结构。     

深部煤层无烟煤甲烷吸附特性研究

为了研究深部煤层无烟煤的甲烷吸附特性,利用高温高压煤的吸附试验模拟深部煤层所处的高温高压环境,测得无烟煤软、硬煤在不同温度(40、70、110℃)下的瓦斯吸附常数,采用吸附势理论计算出软、硬煤在不同条件下的吸附势特征曲线,分析了高温高压深部煤层下的甲烷吸附特性;基于压汞法测试高温高压吸附试验前、后的无烟煤软、硬煤的孔隙结构参数,研究了不同温度下深部煤层无烟煤软、硬煤的孔隙结构的变化对甲烷吸附的影响。研究结果表明:无烟煤软煤的微孔孔隙结构较硬煤发达,甲烷极限吸附量大,有利于甲烷的吸附;高温高压吸附试验前后煤的吸附特征曲线呈递减趋势,煤样的吸附势随着吸附空间的增大而减小;高温高压下无烟煤软、硬煤的总孔体积增大、孔隙连通度低于原煤,其煤孔隙向更致密方向发展。     

不同煤阶煤孔隙特征及其吸附能力响应

我国是煤炭资源大国,煤层气储量规模相当可观,但煤储层又具有低孔、低渗的不足,照搬国外或常规石油天然气的开采程序和方法已被证实是走不通的。应结合实际,根据不同地质条件、不同煤阶的开采程序,进行孔隙特征研究。煤孔隙特征、连通性和吸附能力对煤层气开采影响尤为重要,为研究煤孔隙结构特征随煤变质程度的变化关系及其吸附能力的响应特点,采取不同地区不同变质程度煤样,进行压汞测试和等温吸附实验。实验结果表明,煤孔隙度和平均孔径均随变质程度增加呈现降低—升高—降低的趋势;煤中孔隙连通性随煤变质程度增加逐渐变差;随煤变质程度增加,其最大吸附能力也呈现降低—升高—降低的总体趋势。     

无烟煤液氮吸附测试的粒度效应

煤的粒径大小对其孔隙结构会产生一定影响,从而改变其吸附性能。基于液氮吸附实验的基础上,对比分析不同粒径无烟煤的阶段孔容、阶段比表面积与孔径的分布关系,找出一定关系并解释其影响机理。结果表明较大的粒径(10 mm、6 mm)无法真实反映无烟煤煤中的孔隙结构;而粒径0.42 mm时无烟煤孔隙系统遭受破坏,特别是对孔径6 nm的孔隙破坏更甚;5~1mm粒径能较真实的反映无烟煤的孔隙结构。样品破碎过程中微裂缝的产生使孔径6 nm的孔隙与微裂缝沟通转变为缝宽6 nm的微裂缝,导致孔径6 nm孔隙的孔容、比表面积减小;另一方面孔喉的割裂将封闭孔转变为半封闭孔或开放型孔,致使孔径6 nm孔隙的孔容、比表面积增大。     

基于低温氮实验的页岩吸附孔分形特征

以低温氮吸附实验数据为基础,分析了重庆綦江观音桥剖面下志留统龙马溪组页岩样品吸附孔的吸附特征,采用FHH分形模型,计算了吸附孔分维值D,定量研究了分维值对页岩孔隙参数的变化规律。结果表明:脱附支得到的孔径分布曲线呈双优势峰,其中3.2~3.8 nm为假峰,页岩储层孔隙富含0.4~0.8 nm的微孔且分布集中,2~25 nm的中孔分布相对均匀。页岩吸附孔分形特征明显,分维值介于2.760~2.879,分维值与平均孔直径、孔隙体积呈较好的负相关,与埋深呈弱的正相关,而与比表面积无直接关系。     

不同变质成因无烟煤孔隙特征及其对瓦斯突出的影响

 煤的孔隙特征是影响瓦斯突出的重要因素。本文对三种不同变质成因的无烟煤进行了低温液氮吸附实验,分析了不同变质成因无烟煤的孔隙特征。提出了无烟煤低温液氮脱附回线区别于烟煤的新的类型。实验结果表明无烟煤的孔隙主要以微孔为主,孔隙类型主要为狭窄的缝形孔。深成变质作用无烟煤的孔隙结构要比区域岩浆热变质作用无烟煤的孔隙结构复杂且易发生瓦斯突出。     

基于液氮吸附实验探讨煤变质作用对煤微孔的影响

针对46块不同煤阶的煤岩样品,在低温液氮吸附试验的基础上,结合镜质体反射率测试、工业分析和扫描电镜实验手段,从吸附-脱附曲线形态、孔径分布、FHH分形特征等几个方面对煤储层微孔特征进行研究,全面分析了煤的变质作用对煤中微孔体积、BET比表面积等的影响。结果表明:随着煤阶的升高,煤储层孔隙类型由开放性透气孔向一端封闭的不透气孔、墨水瓶形孔转变;微孔所占总孔容的百分比整体上显现递增的趋势;微孔体积和BET比表面积随煤阶的升高呈现出高—低—高的变化规律,其最低值出现在烟煤和无烟煤煤阶间。     

水分对煤层气吸附/解吸微观作用研究进展

水分是制约煤层气吸附/解吸的关键因素之一，受煤储层多元孔隙结构和煤岩组分润湿性差异影响，煤-水-甲烷界面作用导致煤层气产出过程中CH4与H2O相互激励、相互制约。立足于水分对煤层气吸附/解吸作用的研究进展与前沿认识，从煤储层水分赋存状态、煤-水界面微观作用和水分对甲烷吸附/解吸影响3个方面重点分析了水分与煤层气吸附/解吸微观效应之间的内在关系。研究认为煤储层孔隙结构及水分赋存状态复杂。以煤-水界面作用及孔隙结构特征为依据将煤储层水划分为结合水、束缚水和自由水3种主要类型，不同类型水分对甲烷吸附的抑制作用机制存在差异、且对低阶煤的影响程度严重。水分相态变化成为影响甲烷解吸-运移的核心，水蒸汽分子通过竞争吸附置换吸附态甲烷，液态水在润湿性和毛细管力作用下水锁堵孔、抑制气-水运移。在地面煤层气钻采过程中水分的作用机理随储层温度-压力环境动态变化而变化。针对水分对甲烷解吸作用机理不清、影响界限不明的现状，由此提出了量化储层水分含量及分布特征，增强甲烷解吸与气-水运移，完善甲烷吸附/解吸理论与模型，强化水分激励、促进煤层气增产4方面的科学问题及发展方向，进一步深化煤-水界面微观作用在煤层气解吸运...     

吸附势理论在煤层甲烷吸附中的应用

本文根据不同温度下实测的等温吸附数据，以吸附势理论为指导，首先建立吸附特性曲线及其数学表达式，在已知一组等温吸附数据时计算任一温度下的吸附等温数据，为储层条件下的含气量预测提供了方法。柳林、阜新和沁水盆地东南部煤的等温吸附实验数据说明吸附势理论完全可以运用到描述煤这种特殊的非极性碳质材料对甲烷的吸附。     

吸附等温式在重金属吸附性能研究中的应用

研究氨基淀粉（CAS）、二硫代氨基改性淀粉（DTCS）、壳聚糖（CTS）、二硫代氨基改性壳聚糖（DTC-CTS）4种吸附剂对铜、铅、锌3种重金属离子的吸附性能．应用吸附等温式考察4种吸附剂对重金属的吸附选择性。结果表明，对于4种吸附剂，Langmuir-Freundlich等温式的计算结果与试验结果可以较好地吻合．与单因素Langmuir等温式的计算结果联合．可以预计多组分体系的吸附选择性，从而在实际工艺中可以大大节省试验步骤。     

1831在蒙脱石上的吸附及其稳定性研究

以潍坊蒙脱石为原料,研究了十八烷基三甲氯化铵(1831)在蒙脱石上的吸附反应,建立了等温吸附模型,探讨了吸附量随时间和介质pH值的变化及机理,通过脱附反应研究了有机蒙脱石的稳定性。结果表明,Lang-muir吸附等温式和Redlich-Peterson等温吸附式能较好地拟合吸附曲线,利用表面活性剂在固液界面上的吸附公式也得到了较好地拟合。pH值较高有利于季铵盐在蒙脱石上的吸附,80℃的条件下得到的有机蒙脱石稳定性好于30℃。     

不同变质程度煤的吸附能力与吸附热力学特征分析

以4种不同变质程度的煤为研究对象,在实验室基础参数测定和不同温度下的吸附试验基础上,利用Langmuir吸附动力学方程和热力学理论,构建了表面自由能变化值和等量吸附热的三维计算模型,进而分析了不同变质程度煤的吸附能力与吸附热力学特征。结果表明:煤的表面自由能变化值随着压力的增加先迅速增加后缓慢增加,随着温度的增加而减小,煤的表面自由能变化值从大到小依次为焦煤、肥煤、长焰煤、无烟煤,单位面积的吸附量随着变质程度的变化关系也是如此;煤的吸附能力和比表面积均呈现先减小后增加的U型趋势,从大到小依次为无烟煤、长焰煤、肥煤、焦煤,煤的变质程度主要是通过比表面积来影响煤的吸附能力;煤的等量吸附热随着吸附量的增加而变大,随着温度的升高也变大,初始等量吸附热随变质程度的增加而逐渐增加,从大到小依次为无烟煤、焦煤、肥煤、长焰煤。     

基于吸附势理论的煤对N_2吸附特性的研究

利用ASAP2020比表面积分析仪研究了阳泉煤在液氮浴(77K)条件下对N2吸附特性,根据该温度下的吸附等温线确定出ε-ω吸附特性曲线,同时根据Langmuir单分子层吸附模型和BET多分子层吸附模型得出了完全相同的ε-ω吸附特性曲线,表明ε-ω吸附特性曲线与煤对N2吸附的吸附模型无关。因此可以根据ε-ω吸附特性曲线确定不同温度下的吸附等温线。     

瓦斯吸附常数测定中瓦斯吸附量出现负值的影响因素

针对瓦斯吸附常数测定实验中瓦斯吸附量出现负值的问题,从瓦斯吸附量相关参数、测量误差方面进行分析,得出了煤样质量损失、空罐容积误差、真密度误差、高压吸附平衡时间是影响瓦斯吸附量出现负值的主要因素,并提出了解决方法,为准确地测定瓦斯吸附常数提供了参考。     

Adsorption of polysaccharide onto talc

The interaction of polysaccharide with talc has been investigated through adsorption, flotation, and electrokinetic measurements. The adsorption densities are independent of pH and the isotherms exhibit Langmuirian behavior. The order of adsorption density of several polysaccharides investigated in the paper onto talc is CMC > CMS > dextrin. Pretreatment of talc with EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), leaching and calcinations result in a decrease in the adsorption density, highlighting the importance of metallic magnesium sites for the adsorption process. An increase in the surface face-to-edge ratio leads to increase in adsorption density. The flotation recoveries are independent of pH. CMC exhibit best depressant ability, followed by CMS and then dextrin among the three depressants, complementing the adsorption results. However, polysaccharide depressant ability is reduced in the case of leached and calcined talc sample in comparison to that on talc. Electrokinetic measurements portray conformational rearrangements of macromolecules with the loading, resulting in the shift of the shear plane, further away from the interface. The adsorption process is governed by hydrogen bonding as well as chemical interaction between the polysaccharides and the surface metal hydroxide groups of talc. The best depressant activity of CMC may be attributed to its more favorable carboxyl groups as opposed to the hydroxyl groups of dextrin, apart from its higher molecular weight.     

Physical Adsorption Validity in Flotation

The authors analyze collecting capacity of desorbable species of xanthates. Desorbable species of the reagent are understood as the species capable to transfer from a mineral particle to air bubble, i.e. to gas–liquid interface, at the moment of rupture of an interlayer between these interacting objects. Flotation process performance is evaluated at the presence of a mixed coating resulting from physical and chemical adsorption and in the presence of a chemisorption coating only. The rates of spreading products of interaction between butyl ethyl xanthates and lead nitrate over water surface are found. The spreading rates and collecting capacities of the mentioned reagents are correlated. It is found that an increase in the length of the hydrocarbon fragment increases collecting capacity of a reagent and the rate of spreading of its products on water surface.     

浅谈吸附罐死空间体积对瓦斯吸附常数测定结果的影响

瓦斯吸附常数对计算煤层瓦斯含量有着重要的意义,通过大量的实验室实验,分析了吸附常数测定过程中吸附罐死空间体积的主要影响因素及其对吸附常数测定结果的影响,得出了吸附罐死空间体积在测定斯吸附常数中的重要性。     

大型膜片真空吸附加工工装的研制

主要介绍一种利用大气压差真空吸附的原理,设计出的真空吸附工装,用来加工大型隔膜滤板膜片。该工装装夹方便,制造成本低,生产效率高,可推广利用到变形大,难装夹,装夹部位要求无压痕的塑料制品的大平面的加工中。