煤的X射线分析

自从德国学者伦琴1895年发现X射线以来,X射线已在许多领域得到广泛的应用。一些学者也曾引用到煤的研究上来,但由于条件的限制,进展较慢。近年来,一些学者利用X射线衍射仪对煤进行研究,他们根据各种不同变质程度煤的衍射曲线的差异来确定煤的变质程度,效果比较好,特别是对高变质程度的煤来说,效果更明显。所以,X射线将可能成为研究高变质程度煤的主要手段之一。      

煤的结构与变质因素的关系

众所周知,温度、压力和时间是影响煤变质的重要因素。为了探索这些因素对煤变质的作用,我们利用X射线衍射仪等手段对煤的芳香核进行了结构测定（其原理和方法见本刊1980年第2期“煤的X射线分析”一文—编者）。首先单独研究温度或压力分别对煤结构的影响,然后再同时进行温度和压力复合因素的实验。为了结合实际,还研究了自然界各种变质类型煤的结构,以确定其变质与温度、压力的关系。从而对煤变质作用的机理和各种变质作用的影响因素,以及某些煤变质理论问题提出了一些看法。但实验尚属初步,有待进一步深化。      

用XRD表征煤变质程度的改进方法

目前煤变质程度的X射线衡量方法存在γ带不好分峰、δ峰信息没有被使用、扣除背底不合理等问题,通过对比分析不同变质程度煤的X射线衍射图谱,提出在不扣除背底信息前提下,使用002峰斜率、延展半高宽和δ峰信息来修正变质系数公式。经过多组不同变质程度煤样X射线衍射（XRD）图谱的计算验证,表明该方法能够较好地表征煤的变质程度,避免了γ带不好分峰、δ峰有效信息没有使用和扣除背底不合理等问题,是一种简单可行而又较为准确的衡量煤变质程度的方法,建议在行业内推广使用。      

煤变质程度的新指标——变质系数

通过对不同变质程度煤的Ｘ射线衍射分析，探讨了各种煤的结构特点，提出了考察煤变质程度的新指标－变质系数，不仅合理，而且能较精确地反映出煤的变质程度。     

构造煤的动力变质作用及其演化规津

采用X射线衍射分析、电子顺磁共振等方法研究了构造煤的动力变质作用特征和演化规律。构造煤与煤层的变形变质历史有关,动力变质作用形成的构造煤,其结构特征与其它变质类型煤不同,演化途径也不同,但它们的演化规律一致。      

湖南新化煤系石墨结构演化及其热反应行为

为了探究煤系石墨形成过程中结构演化及不同石墨化程度无烟煤和石墨的热反应行为,选取湖南新化系列变质程度无烟煤和煤系石墨为研究对象,通过X射线衍射（XRD）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）对其结构进行表征,并结合程序控制升温法（TPO）分析不同变质程度无烟煤和煤系石墨的热反应行为。结果表明,随变质程度的增加,碳结构由无烟煤中的无定形态转变成石墨的三维有序C原子点阵。系列石墨化煤是由多种有序度不同的碳结构相组成,体现了其结构非均质性,碳结构相含量及分布随变质程度而逐渐变化,石墨化程度最高的煤系石墨中主要为石墨微晶集合体,但依旧含有结构缺陷。无烟煤和煤系石墨中碳结构的多相性和不均匀分布是影响其热反应行为的重要原因。      

接触变质作用对煤基石墨烯量子点的影响研究

为研究煤的接触变质作用对煤基石墨烯量子点性质的影响,以形成于深成变质、区域岩浆变质的煤为对比,采用氧化剥离法进行煤基石墨烯量子点的制备,并利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光光谱（PL）对原煤及制备产物的结构进行分析。实验结果表明,随煤级升高,脱灰煤的结构缺陷减少,芳香片层逐渐增大,晶体结构向有序化方向进行。以煤为碳源制备而成的量子点,粒度均一性良好,并随煤级升高粒径有更大的趋势。碳元素以 C-C/C-H 形式为主,氧主要存在于碳氧官能团中,C∶O≤7∶3,且氧含量随煤级升高而升高。在紫外光（λ=297 nm）的照射下,样品散发蓝色荧光,且在煤级较低时荧光强度较大,并随煤级升高逐渐降低。相较于深成变质、区域岩浆变质形成的煤,接触变质作用形成的煤,产物具有更多的 COO- 结构,而 C=O 键含量降低;荧光强度在煤级较低时的上升趋势更为明显,并在高阶烟煤达到最大;受接触变质作用影响的煤,具有更加规则的石墨化结构。     

新疆煤类分布、变质规律及变质作用分析

以新疆多年来煤炭资源远景调查评价和众多煤矿勘查成果为基础,在全面总结全疆各主要含煤盆地煤类分布特点的基础上,对煤的变质规律和变质作用进行了初步分析,以期对目前疆内大规模开展的煤田地质勘查工作有所借鉴.     

试论煤中矿物质对煤反应性的影响

1 概述 煤的反应性是煤的重要工艺性质之一,它与煤的气化和燃烧有密切的关系。它是评价气化、动力以及冶金用煤的一个重要指标。因此,研究煤的反应性具有极其重要的意义。 以往,研究煤的反应性主要侧重于煤的有机组成部分,诸如煤的变质程度;煤的组成结构;煤的有机显微组分;煤及焦炭的表面微孔结构,以及煤经焦化后其光学各向异性组织的发达程度等等。而对煤中矿物质对煤的反应性的影响,则未引起足够的注意。特别是在国内尚未见到有关的报导。但是,国外不少学者对煤中矿物质,特别是某些金属化合物对煤反应性的影响进行了广泛深入的研究。他们通过热重分析、X射线衍射、扫描电镜等手段,研     

鸡西煤田煤的变质特征

鸡西煤田是我国重要的煤炭基地，煤类比较齐全，针对鸡西煤田煤的变质作用复杂，各种变质作用叠架的特点，从煤岩学，煤化学及岩石等几方面着重分析了煤的深成变质和区域岩浆热变质的特点，并进一步明确了深成变质作用奠定了鸡西煤田煤变质的基础，而区域岩浆热变质作用是形成中变质程度烟煤的主要因素。     

宁武煤田2号煤中镓的富集与赋存特征

宁武煤田是我国典型的煤伴生资源丰富的煤炭基地。为研究煤中Ga的成矿规律,从宁武煤田2号煤中采集了117个煤样,通过工业分析、X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线荧光光谱、电感耦合等离子体质谱和逐级化学提取实验对样品进行测试分析。结果表明宁武煤田2号煤中Ga的平均含量为30.93μg/g,整体上属于轻度富集—富集。逐级化学提取的结果显示煤中Ga的赋存以残渣态为主,占比87～92%,其次为有机态,占比6%～10%。由煤中Ga与煤质和常量元素的相关性分析认为,高岭石、勃姆石等黏土矿物是煤中Ga的主要矿物载体,黏土矿物对Ga的吸附是2号煤中Ga富集的主要原因。     

接触变质作用对煤基石墨烯量子点的影响研究

为研究煤的接触变质作用对煤基石墨烯量子点性质的影响,以形成于深成变质、区域岩浆变质的煤为对比,采用氧化剥离法进行煤基石墨烯量子点的制备,并利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光光谱（PL）对原煤及制备产物的结构进行分析。实验结果表明,随煤级升高,脱灰煤的结构缺陷减少,芳香片层逐渐增大,晶体结构向有序化方向进行。以煤为碳源制备而成的量子点,粒度均一性良好,并随煤级升高粒径有更大的趋势。碳元素以 C—C/C—H 形式为主,氧主要存在于碳氧官能团中,C∶O≤7∶3,且氧含量随煤级升高而升高。在紫外光（λ=297 nm）的照射下,样品散发蓝色荧光,且在煤级较低时荧光强度较大,并随煤级升高逐渐降低。相较于深成变质、区域岩浆变质形成的煤,接触变质作用形成的煤,产物具有更多的 COO— 结构,而 C==O 键含量降低;荧光强度在煤级较低时的上升趋势更为明显,并在高阶烟煤达到最大;受接触变质作用影响的煤,具有更加规则的石墨化结构。     

鲁西南地区煤类分布及煤变质作用类型分析

鲁西南地区煤炭资源丰富,煤质较好,煤变质作用主要属于区域变质,部分地区接触变质作用明显。通过对煤田煤质特征的研究,探讨了不同时期主导煤变质作用的类型及其对煤变质程度的影响。结果表明,三叠纪以前研究区在构造作用下沉降,煤变质主要受深成变质作用影响且各地差别不大,至三叠纪末期煤的变质程度已经接近长焰煤;三叠纪以后南北煤田R值出现显著差异,中北部各煤田煤变质仍然由深成作用主导,而南部济宁、巨野、滕南等煤田在侵入体的作用下,区域岩浆热变质作用开始主导煤变质,接触变质作用发生在巨野、滕南等有岩浆侵入或接近煤层的局部地区;在东部煤田含有大量无烟煤和天然焦,肥煤所占比例明显比中西部大,这是由于郯庐断裂剧烈的水平地层错动,煤系受到动力变质作用影响。     

鹤岗矿区煤变质特征及变质规律

通过对鹤岗煤田区域地层、区域构造、岩浆活动规律的分析研究，阐述了鹤岗煤田煤变质作用以区域变质作用为主，局部出现接触变质作用。在走向上煤的变质程度由南向北逐渐增高，在倾向上煤层随赋存深度的增大变质程度逐渐增高。     

淮北煤田二叠纪煤中稀土元素地球化学研究

从淮北煤田二叠系10,7,5,4和3煤层中采集34个样品,采用等离子体质谱（ICP-MS）、中子活化（INNA）、等离子体发射光谱（ICP-AES）等方法对样品中主量元素和稀土元素进行了测试,利用X射线衍射等方法对煤中矿物质及其煤质参数进行了测定。在各种测试的基础上,全面分析了稀土元素含量特征、空间分布规律、地球化学参数和分布模式,探讨了淮北煤田二叠纪煤中稀土元素的主要来源及其在煤中的主要赋存方式。研究表明：与华北和国内外其他地区相比,本区煤层中稀土元素相对富集;产于石盒子组煤中的稀土元素含量高于山两组的,在同一煤层中自下而下稀土元素含量有增高趋势,在顶底板中可能出现富集。Ce呈正异常,Eu明显负异常,不同煤层稀土元素的分布模式相似,稀土元素和灰分具有较好的正相关,∑REE与灰分、灰分中的主要元素以及典型陆源灰分中的微量元素正相关,与反映海相的低灰组分相关性较差。结合煤中矿物质的X射线衍射结果,分析获知,淮北煤田二叠纪成煤环境基本不受海水影响,稀土元素主要由陆源供给,而且主要赋存在以高岭石、伊利石为主的粘土矿物中。     

浅析煤的气成热液变质机理和特征

国内外都有部分煤田的煤系和上覆地层总厚不过千米,现今煤层埋藏深度仅几百米甚至出露地表;煤田内地质构造简单且未发现岩浆侵入体,而煤的变质程度很高,有的是无烟煤。这类煤田的煤变质显然用传统的深成、动力等变质类型是难以解释的。大量研究证明这些高变质煤是在岩浆的气成热液作用下形成的。下面专门谈谈这一变质作用的机理和特征。      

长江剪切带对安徽沿江煤田的煤变质影响初探

安徽沿江煤田与宣径煤田的煤变质程度，有着较明显的差异。在沿江两岸煤田中，绝大部分为无烟煤；远离长江的宣径煤田却绝大部分为烟煤。至于沿江煤田为什么是高变质的无烟煤？长期以来人们多认为是与岩浆接触或接近有关。虽然，不能忽视岩浆岩对煤质的影响，但是从岩浆岩的分布来看，宣径煤田及其附近，多有存在。然而宣径煤田的煤变质程度却依然低于长江断裂带两侧的煤田，这一规律仅用深成变质作用和岩浆作用来解释还是不够的。笔者认为：由于长江剪切带的作用，使地下热流通过断裂和裂隙向煤系运移，同时在剪切过程中形成了部分摩擦热和一定的构造超压，为沿江煤田提供了热源使其变质程度高于宣径煤田。它是温度压力以及构造应力等因素叠加的结果。     

湖南寒婆坳矿区热变质煤结构演化及其矿物学特征响应

采用X射线荧光光谱(XRF)、差热分析(DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)等表征手段对湖南寒婆坳矿区热变质煤的化学组分、物理性质、结构演化与其矿物学特征响应进行了研究。结果表明：岩浆侵入体的热力及构造应力作用促进煤化程度升高逐渐转变为隐晶质石墨,氢、碳原子数目比(H/C)逐渐降低,矿物主要为伊利石、绿泥石、叶蜡石、石英及黄铁矿等;随变质程度增加,真密度升高,孔隙度与电阻率降低;在400℃之后,失重曲线下降缓慢且斜率变小,显示深度裂解与脱落较少。 d 002、 L a、 L c的演化趋势呈非线性变化,显示煤有机大分子结构向石墨化演化的过程中呈现“跃变”;隐晶质石墨样品的晶体结构主要为2H型石墨结构,不同程度地含有3R多型,石墨化度为0. 47~0. 84,石墨晶体轴长 a 为0. 2469~0. 2471 nm, c 为0. 6738~0. 6762 nm,晶胞体积 V 为0. 03562~0. 03570 nm3,显示靠近岩体晶胞体积减小;随着变质程度升高, L a、 L c迅速增加,堆叠层数急剧增大,煤内部空间结构趋于有序化,拉曼参数 A D1、 P (G- D1)逐渐降低。     

石嘴山双纪煤田煤中矿物特征对比研究

以石嘴山煤田汝箕沟矿区侏罗纪的二煤、三煤和石炭井矿区二叠纪的四煤、五煤为研究对象,采用低温灰的化学组成分析和X射线衍射分析,对煤中矿物特征做对比研究。结果表明:汝箕沟矿区样品与石炭井矿区样品在化学成分、灰成分指数、Si和Al比值上,都具有明显差异;汝箕沟矿区样品X衍射图谱的波峰最大值远远小于石炭井矿区的样品值,两者的图谱形态也存在很大差异;汝箕沟矿区样品中以高岭石、伊利石、石英为主,其它很少,高岭石约占65%;石炭井矿区样品中以高岭石占绝对优势,约占85%,其他矿物含量较少。化学组成分析的结果和X射线衍射分析的结果具有较好的对应性。     

815℃灰化前后淮北煤中矿物质变化特征

以淮北煤田二叠纪5、4煤层15个煤样品为研究对象,对样品在815℃下进行灰化,并采用等离子体原子发射光谱(ICP-AES)对煤灰中成分进行测定,采用X射线衍射(XRD)对原煤以及灰化后的样品中矿物质成分进行了分析.在此基础上,探讨了煤中矿物质种类及影响煤中矿物质的主要因素,分析了煤中矿物质在815℃灰化前后的变化特征.结果表明,煤中矿物质种类受多种因素影响,灰化过程中矿物质的种类、含量会发生改变,且部分矿物在高温作用下发生变化,重新组合,形成相对较稳定的新矿物,从而为今后煤灰的综合利用提供科学论据.