黄县盆地褐煤的有机岩石学特征与生烃研究

应用全岩有机岩石学分析和热模拟实验方法,研究了黄县盆地古近系褐煤的显微组分组成、富氢组分及生烃性能。褐煤的显微组分以腐植组为主,其含量为58.0%~91.6%,惰质组含量为0~16.0%,稳定组含量为2.0%~18.8%。褐煤中富氢组分主要来自于稳定组,其中孢子体、树脂体和碎屑稳定体是其主要的生烃组分。热模拟实验表明,随模拟温度的升高,褐煤气态烃转化率以450℃为界先慢后快,液态烃在440℃(Ro为1.5%)左右达到最高峰,470℃以前气态烃转化率低于液态烃,在470℃以后气态烃高于液态烃。     

东北地区第三系煤的煤岩学特征

第三系是东北地区重要的聚煤期之一。煤层集中、厚度大、储量丰富，主要以褐煤为主。煤的成因类型以腐植煤为主，显微煤岩组分主要为镜质组，壳质组含量较少，惰质组罕见，煤中树脂体含量比其它时代的煤要多。     

准东煤田煤岩特征与煤质及其工艺性能的关系研究

采取了准东煤田部分生产井田煤样,研究了准东煤田煤岩特征与煤质及其工艺性能的关系,认为准东煤显微组分以惰质组为主,惰质组(去矿物基)含量为80%左右,惰质组分以半丝质体和丝质体为主,镜质组分为以基质镜质体为主。煤中的壳质体含量较低,主要以孢粉体、角质体和木栓质体为主,而矿物以黏土矿物为主。准东煤镜质组含量与煤的挥发分产率成正比,与哈氏可磨性指数成反比。准东煤高惰质组含量是准东煤高发热量的有利条件,其焦油产率较低与准东煤中的高惰质组含量有关。准东煤惰质组含量高并以丝质体、半丝质体为主的特点导致准东煤孔隙结构发育,其孔隙结构发育是准东煤高全水分含量、高反应活性的主要成因因素。     

白音华三号露天矿3-1煤层直接液化可行性评价

为了研究内蒙古白音华煤田褐煤直接液化可行性与煤岩显微组分、煤质参数之间的关系,对三号露天矿3-1煤层煤样进行了采样测试与分析,结合前人对于褐煤直接液化相关的煤岩组分和煤质指标研究成果,探究了煤岩惰质组含量、灰分、挥发分、H/C原子比对褐煤直接液化的影响。研究结果表明:低惰质组含量、低灰分、高挥发分、高H/C原子比的褐煤有利于直接液化;3-1煤层煤岩显微组分中惰质组含量较低,小于8.70%,煤质参数中精煤灰分大部分小于10%,挥发分大于35%,H/C原子比大部分大于0.75。综合分析,3-1煤层褐煤各项参数符合直接液化指标要求,可作为较理想的直接液化原料煤。     

神府煤惰质组与镜质组的结构性质研究

漫反射红外和透射红外的研究，进一步证实镜质组和惰质组最显的差别是芳香氢和脂肪氢含量的多少，镜质组CHal／CHar值远大于惰质组CHal／CHar值，说明惰质组芳香度高；惰质组中游离-OH或苯环π-OH缔合羟基吸收较强，镜质组羟基主要是自缔合的OH-O-H；镜质组中的羰基主要是酮基或醌基，惰质组中的氧主要是芳香族酸酐和羟基；镜质组有机硫含量较高，惰质组无机硫含量较高。     

云南褐煤结构的FTIR分析

煤的结构与转化特性密切相关,为了更好地利用云南褐煤,借助傅里叶变换红外光谱仪对云南地区典型的6种褐煤进行分析,采用仪器自带的软件对样品的红外光谱曲线进行分峰拟合,结果表明,煤中羟基、脂肪烃和含氧官能团可以分别用6个、5个和18个Gaussian峰进行拟合,根据分峰拟合的结果可以进一步得到煤的FTIR结构参数。从官能团的分析中可以看到,褐煤的氧绝大多数以多种官能团的形式存在(如酚羟基、羧基、羰基和甲氧基等),这些官能团对褐煤的热解有重要影响。对6种煤样腐植组的平均随机反射率进行测试,对6种煤样的微观结构与腐植组平均随机反射率的关联性进行探讨。     

神府矿区郭家湾勘查区煤质特征及液化性能

结合神府矿区郭家湾勘查区煤炭勘查工作成果,系统分析研究区可采煤层的煤岩特征、煤质特征及其变化规律,确定了区内煤类、煤岩类型,并初步评价煤炭的液化性能。研究结果表明:有机显微组分中镜质组含量为45%,惰质组含量为52.3%,壳质组少量(含量0.9%);无机组分以碳酸盐矿物为主,含少量黏土矿物;煤质总体以特低-低灰、特低硫、高发热量的不黏煤为特征;直接液化用煤主要分布在研究区东北角5-2煤层,资源量约为1 501万t,该区其他煤层煤基本不适合直接液化。     

低阶烟煤煤岩组分解离特性及其分选

为研究低阶烟煤煤岩显微组分的分选,以高惰质组含量的神东长焰煤为研究对象,利用偏光显微镜Leica DM4500P,分析了不同破碎程度下煤岩显微组分的分布形态和解离规律,确定了煤岩组分的最佳解离粒度,并对比了不同破碎程度下煤岩显微组分的重力分选结果。煤岩显微组分的解离特性表明,随着破碎粒度的降低,镜质组含量先基本不变,后逐渐降低,而惰质组含量先基本不变,后逐渐增加;当破碎粒度为0.125 mm时,镜质组单体解离度为91.77%,惰质组单体解离度为86.77%,连生体含量为8.05%;不同破碎程度下的煤岩显微组分重力分选结果表明,将煤样破碎至-0.125 mm,当分选密度为1.33 kg/L时,可获得镜质组含量为89.05%、镜质组回收率为58.72%的富镜质组富集物。     

斜沟煤矿13~#煤镜质组最大反射率和显微组分测定

阐述了镜质组最大反射率和显微组分测定的原理,详细介绍了测试需要的仪器、使用材料、样品制备过程及测定条件。研究认为,13#煤属气-肥煤,测定了不同层位镜质组最大反射率和显微组分,得出不同层位镜质组、惰质组、壳质组和矿物成分含量,推测认为回采过程中可能有H2S等有害气体并有自然发火危险,建议加强煤层注水和防灭火等工作。     

大柳塔煤及显微组分在不同气氛下的热解行为

煤热解与甲烷二氧化碳重整耦合(CP-CRM)过程是提高焦油产率的重要方法之一。煤的显微组分组成是影响煤热解反应过程的因素之一,N2气氛下的显微组分热解过程已有较为深入的研究,但显微组分在CP-CRM过程中的热解行为规律尚待研究。通过固定床实验探讨不同反应温度和气氛对显微组分热解产物分布规律的影响,对比研究了甲烷二氧化碳重整(CRM)与N2气氛下大柳塔原煤及显微组分热解特性的差异。通过模拟蒸馏、核磁共振和GC-MS等表征方法对焦油进行分析,认识显微组分结构对热解焦油组成的影响。结果表明,在N2气氛下,镜质组和惰质组展现出不同的反应特性,镜质组热解焦油产率明显高于惰质组,主要归结于显微组分结构的差异导致的反应性不同。CRM气氛能显著提高热解焦油的产率,尤其对惰质组的作用效果最明显,使惰质组的焦油产率相比N2气氛提高16%,主要归结于CRM过程产生的自由基参与煤热解反应。焦油组成分析表明,在N2气氛下得到的热解焦油中,镜质组具有较高比例的脂肪类物质,惰质组具有较高比例的芳香类物质;CRM气氛下焦油中单环芳香烃的比例提高,轻质组分中蒽油的相对含量提高最为显著,同时CRM气氛下惰质组产生的焦油中三环、四环芳香烃的比例明显下降。     

胜利褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理分析

褐煤的热解反应是褐煤利用的重要研究方向之一。为了分析褐煤热解过程中结构演变及气体生成机理,首先将胜利褐煤（SL）在固定床上进行热解制焦,利用800 ℃时SL热解气体生成速率曲线选取半焦终温,同时用气相色谱在线检测其所生成的热解气;其次结合煤焦傅里叶变换红外光谱（FT-IR）的表征进行分析,将半焦的FT-IR分峰拟合计算;最后将计算参数结合热解气生成规律,提出了热解升温过程中各反应阶段生成气体机理和气体生成过程中煤体结构的演变规律。结果表明,SL具有羟基、脂肪烃、芳环、羰基、醚键等丰富的官能团,热解温度低于350 ℃,胜利褐煤中主要官能团未发生明显变化;350~450 ℃,脂肪族侧链含氧官能团分解,热解温度450 ℃比350 ℃时煤焦中C〖CDS1〗O相对含量（C1）降低78%;560~800 ℃,热解反应主要以芳香烷基侧链含氧官能团裂解为主,热解温度800 ℃时煤焦中C-O相对含量（C2）比560 ℃时降低27%;热解温度710~800 ℃时,煤热解以缩聚反应为主,热解温度800 ℃煤焦中芳香稠和度（D2）比710 ℃时升高65%。对4种热解气生成过程进行研究分析,CO2主要来源于中低温区煤中不同结构的羧基官能团分解;高温区生成CO,来源于煤中酚类、醚类、含氧杂环等结构的分解;CH4主要由芳环侧链的甲基、亚甲基或连接芳环结构亚甲基的分解;高温区产生的约60%H2主要来自于煤中芳香结构的缩聚反应。     

胜利褐煤半焦显微结构及其燃烧反应性能

利用固定床反应装置对胜利褐煤在650 ℃进行热解,所得半焦在光学显微镜下分选出惰质组占73.40%的丝质相和腐殖组占98.67%的木质相两种显微结构相组分。利用热分析考察了两种显微结构的燃烧反应性能,分析了燃烧特征参数如起燃指数、燃烬指数等,并回归得到其动力学。研究表明,丝质相为多孔状,木质相为致密状,前者比表面积约为后者的21倍;丝质相的燃烧反应性显著高于木质相;均相和缩芯模型对两类煤焦燃烧反应过程都能进行准确描述,丝质相在起燃阶段的活化能显著低于木质相,是丝质相燃烧反应性高的内在原因。     

煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响

为系统研究煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响,以印尼褐煤不同煤岩显微组分为前驱体,采用KOH活化法制备活性炭,并用作超级电容器电极材料。利用低温N2吸附、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对活性炭的孔结构特征和表面官能团进行表征,采用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗等测定活性炭电极的电化学性能,系统研究煤岩显微组分对活性炭孔结构及电化学性能的影响。结果表明,不同煤岩显微组分所制活性炭的孔结构存在显著差异,其中惰质组活性炭的孔隙结构最发达,比表面积及总孔容分别可达2 712 m2/g和1.339 cm3/g,中孔率(39.7%)最高,其次为镜质组,壳质组最低;改变煤岩显微组分,可以调控活性炭1.5~3.2 nm范围内的孔隙数量;煤岩显微组分活性炭电极在KOH电解液中均具有优异的电化学性能,比电容量最高可达400 F/g,其优异的电化学性能归因于活性炭发达的微孔结构、合理的中孔分布和丰富的含氧官能团。     

AlCl3对煤岩组分浮选分离的影响

为揭示浮选分离过程中煤岩组分的可浮性差异及其与药剂的相互作用机制,研究了AlCl3对煤岩组分浮选分离的影响,探讨了AlCl3添加量对分离效果的影响,通过表面润湿性、表面Zeta电位、沉降性能等的测试,揭示了AlCl3对镜质组和惰质组在浮选分离过程中的作用机制。结果表明,当AlCl3添加量为200 mg/L时,浮选分离效果较好,浮物镜质组含量可达82.68%,沉物惰质组含量达到64.55%;AlCl3可增大镜质组和惰质组表面润湿性差异,且两组分表面Zeta电位到达零电点时,所对应的AlCl3添加量不同,当AlCl3用量介于两者之间时,浮选效果较好;AlCl3扩大了镜质组和惰质组的沉降速率和可浮性差异。     

侏罗纪烟煤煤岩组分分离富集的研究进展

侏罗纪烟煤是一种理想的动力用煤和化工原料,但由于其惰质组含量高（多数>35%）,严重制约了侏罗纪煤的转化利用效率,并且由此产生严重的资源浪费和环境污染。煤炭精细加工与分质转化是提高侏罗纪烟煤转化效率与产品质量、减少废渣与二氧化碳排放的重要举措。针对该煤精细加工（煤岩组分分离富集）中存在的问题,从煤岩组分的表面结构和性质、选择性解离、常规分离富集方法等方面综述了近年的研究进展,分析了主要煤岩组分之间的表面结构和性质差异、最佳解离粒度的选择、常规分离富集方法的局限性,指出了基于油泡表面性质调控的油泡浮选方法可能成为煤岩组分高效分离富集的新方法。      

中低变质程度煤显微组分大分子结构的XRD研究

利用X-射线衍射法(X-Ray Diffaction，简称XRD)对中低变质程度的不同煤显微组分(镜质组和惰质组)的大分子结构进行研究分析，计算了5种煤9个显微组分的XRD结构参数，获得了样品的结构特征及变化规律．结果表明，中低变质程度煤的物理结构具有非晶结构特征，随着煤变质程度的提高，煤中脂族结构减少，芳香结构增多，且芳核在横向上和纵向上进行芳环的缩聚反应；与镜质组相比，惰质组中芳构化程度更高，芳香层片在空间的排列更规则，相互定向程度也优于镜质组，但惰质组芳构化程度随变质程度升高的规律不如镜质组那样显著．     

准东低阶煤孔隙特征及对气体传质方式的影响

进行探讨。结果显示：褐煤以中大孔为主,微小孔发育有限,主要储集空间孔径在0.1~2.0 μm;长焰煤以微小孔为主,孔容主要来自微小孔,其单位孔容远小于褐煤。在多级孔隙配置的煤储层中划分出达西流、滑脱流、过渡流和分子扩散4种传质方式。褐煤孔隙连通性好,以达西流、滑脱渗流为主;长焰煤微小孔发育,各级孔隙连通性差,以达西流、过渡流及分子扩散为主。相比较而言,纳米级孔隙中吸附甲烷分子层厚及滑脱效应对长焰煤单孔渗流能力的影响更显著,其将会在气藏开发过程中对增产稳产提供有益的支持。     

硫铁矿焙烧及反应过程的初步研究

在800℃下对含硫量50%的硫铁矿进行了沸腾焙烧,产出的硫铁矿烧渣硫含量低于0.30%,全铁含量大于64%。硫铁矿烧渣的主要矿物组成为赤铁矿、磁铁矿、磁赤铁矿。硫铁矿在焙烧过程中首先发生分解,在颗粒的表面上生成氧化产物或中间产物,体积膨胀,粒径增大,产生许多细微的裂纹,在氧气的亲和力和SO2向外逃逸产生的牵引力的作用下,使硫铁矿烧渣产生空洞。当反应温度升高,反应急剧进行,硫铁矿颗粒会发生爆炸反应,最终形成以Fe2O3为壳的小球形烧渣;或者形成以Fe3O4为基体,Fe2O3为包壳,Fe2O3柱状晶钉扎在Fe3O4基体上的实心硫铁矿烧渣。