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《中国地质大学(北京)》 2012年
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腐泥型有机质孔隙结构及吸附特征研究

张静平  
【摘要】:本次研究采集陕西高变质腐泥无烟煤,山西东河、山东龙口、甘肃窑街低变质腐泥煤与腐殖煤样品,进行煤岩组分及反射率测定、工业分析、压汞、低温氮吸附、等温吸附实验。分析腐泥煤煤岩特征与孔隙结构特征,对比腐泥煤和腐殖煤的孔隙差异。分析腐泥煤吸附能力与影响因素,对比其与腐殖煤吸附能力的差异、探讨了形成差异的原因。煤岩组分分析与工业分析揭示了腐泥煤煤岩组成中藻类体、矿物沥青基质含量较高的特征。指出腐殖煤以镜质组占优势,腐泥煤壳质组占优势的组分差异,指出腐泥煤较腐殖煤具有高灰分、低水分的特点。扫描电镜、压汞测试、低温液氮吸附实验建立了不同成熟度样品裂隙、大孔、中孔、小孔、微孔孔隙结构构架。指出随成熟度增加,腐泥煤微、小孔比例下降,大、中孔含量增加,孔隙结构变得复杂的趋势。微、小孔主要集中于3.6、1.5m两种孔隙,且随成熟度增加,孔径分布由集中于这两种孔径趋于分散。此外,对比了同矿区腐泥煤与腐殖煤的孔隙差异以及原因,指出由于煤岩组成的差异,腐泥煤孔隙度较小,微、小孔含量较高的特征。系统分析了成熟度、煤岩组成、水分、孔隙结构对腐泥煤吸附能力的影响,指出成熟度对吸附能力的影响主要是通过影响孔隙结构与水分含量实现,指出在不同的煤阶阶段,随成熟度增加,吸附能力的变化趋势是不同的。低煤阶阶段随成熟度变化,煤的物理化学性质发生巨变,水分在该阶段是最敏感的因素,其含量急剧降低,尽管腐泥煤比表面积降低,但腐泥煤兰氏体积增加;而在高煤阶阶段,随成熟度增加,煤的比表面积是最敏感的因素,其急剧下降,水分含量略微降低,综合作用导致了吸附量的降低。研究指出当惰质组含量较小时,镜质组与兰氏体积正相关,而当惰质组较为发育时,即使镜质组含量下降,兰氏体积却上升,说明腐泥煤中惰质组虽然含量不高,但对吸附量影响很大,呈明显的正相关。基于腐泥煤与腐殖煤孔隙结构差异,结合水分、灰分因素,综合分析了两者吸附能力差异与原因,指出腐泥煤微、小孔比表面较为发育,水分含量略低于腐殖煤,由于灰分含量明显偏高,造成腐泥煤的吸附量略低于腐殖煤。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P618.1

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