太原西山七里沟石炭系煤系页岩组成结构及热解特征分析 被引量：1

1

作者 李晨雅 王传格 曾凡桂 《中国煤炭地质》 2021年第6期16-25,83,共11页

以太原西山煤田七里沟石炭系煤系页岩为研究对象,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重质谱(TG-MS)研究其矿物组成、结构特征及热解行为。结果表明:①东大窑段底部页岩中黏土矿物含量最高,对热解生烃的促进作用最大;②... 以太原西山煤田七里沟石炭系煤系页岩为研究对象,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重质谱(TG-MS)研究其矿物组成、结构特征及热解行为。结果表明:①东大窑段底部页岩中黏土矿物含量最高,对热解生烃的促进作用最大;②畔沟段、晋祠段和毛儿沟段页岩为Ⅲ型干酪根,东大窑段页岩均为Ⅱ型干酪根。畔沟段页岩中芳香类化合物含量最多,东大窑段底部页岩的生烃潜力‘A’最大,脂肪结构最为富集;③400℃之前,毛儿沟段页岩的热失重量最大,C_(2)H_(6)生成强度最大,受沉积环境影响,产生大量含硫气体;400~650℃,东大窑段底部页岩的热失重量最大,CH_(4)等烃类气体生成强度最大;650~950℃,畔沟段页岩的热失重量较大,生成大量H_(2)和C_(6)H_(6);④样品的热解参数与其结构参数有关,随着脂肪结构占比和生烃潜力“A”的增大,400~650℃的热失重量增大;随着芳香结构占比和芳香缩聚程度指数DOC_(1)的增大,650~950℃的热失重量分段性增大;随着有机质成熟度‘C’的增大,最大热失重速率峰温分段性减小。 展开更多

关键词 煤系页岩 生烃潜力 矿物组成 结构特征 热解 气态产物

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云岗盆地石盒子组地层时代厘定及其地质意义

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作者 周瑞 刘东娜 +2 位作者 董宪姝 郝春生 周安朝 《沉积学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1578-1591,共14页

【目的】华北中北部云岗盆地缺失三叠系,而最新的1∶5万史家屯幅区域地质调查成果将云岗盆地羊圈头剖面顶部(原石盒子组)地层划为下三叠统刘家沟组。为了解决争议并验证这个新认识的可靠性,亟需进行进一步研究。【方法】通过对云岗盆地... 【目的】华北中北部云岗盆地缺失三叠系,而最新的1∶5万史家屯幅区域地质调查成果将云岗盆地羊圈头剖面顶部(原石盒子组)地层划为下三叠统刘家沟组。为了解决争议并验证这个新认识的可靠性,亟需进行进一步研究。【方法】通过对云岗盆地马道头和羊圈头剖面进行岩石地层对比和碎屑锆石测年,并与华北中北部其他同时代地层剖面进行对比,以确定其时代归属。【结果与结论】羊圈头剖面上段识别的所谓刘家沟组与马道头剖面石盒子组具有相似的岩相组合、砾石成分,岩性特征均以灰绿、黄绿色中厚层状中粗粒砂岩为主,夹少量薄层灰紫红色粉砂岩、砂质泥岩,同时还发育数层巨厚砾岩层,完全不同于华北地块府谷、宁武、太原西山以及沁水盆地刘家沟组地层的显著特征,即大量发育浅红色、肉红色厚层状中细粒长石砂岩。同时最年轻碎屑锆石年龄(288.0±4.7 Ma)也将本组最大沉积年龄限制到中二叠世,在此基础上将此套地层的时代归属划归为中二叠世,即石盒子组,而非刘家沟组。推测晚三叠世华北北部及北缘造山带发生了强烈的挤压抬升,导致云岗盆地三叠系地层遭受剥蚀,后期又被下侏罗统地层不整合覆盖。 展开更多

关键词 二叠系 石盒子组 刘家沟组 碎屑锆石U-PB年龄 地层划分 云岗盆地

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不同含水率与盐度对煤吸附CH_(4)的影响 被引量：1

3

作者 田书彰 相建华 +1 位作者 相兴华 邓小鹏 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第6期1-7,共7页

煤储层常常通过断层与水文地质系统相连,使得具有矿化度的地下水侵入煤层。为了提高瓦斯抽采量,需要探索不同含水率、不同盐度的煤对CH_(4)的吸附影响。通过XPS、FTIR等多种实验测试手段,构建了不同含水率、不同盐度的东曲矿8号煤大分... 煤储层常常通过断层与水文地质系统相连,使得具有矿化度的地下水侵入煤层。为了提高瓦斯抽采量,需要探索不同含水率、不同盐度的煤对CH_(4)的吸附影响。通过XPS、FTIR等多种实验测试手段,构建了不同含水率、不同盐度的东曲矿8号煤大分子结构模型,进行等温吸附模拟实验,详细分析了不同含水率、不同盐度的煤对CH_(4)吸附能力的影响。结果表明:CH_(4)的吸附能力随煤中含水率、盐度的增加而下降;含水率对CH_(4)吸附的影响大于盐度对CH_(4)吸附的影响;钠盐影响煤吸附CH_(4)的能力由大到小排序为Na_(2)CO_(3)>NaHCO3>NaCl;静电势分布情况为|Na_(2)CO_(3)的静电势|>|NaHCO_(3)的静电势|>|NaCl的静电势|;静电作用力影响吸附强弱,盐中离子的静电势值越大,煤吸附CH_(4)的能力则越强。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 甲烷 吸附作用 分子模拟 含水率 盐度

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伊敏褐煤腐植酸结构特征及其分子模型构建

4

作者 赵云刚 李美芬 +5 位作者 崔曦 赵月圆 王小令 邵燕 穆瑞峰 胡子晗 《煤质技术》 2024年第3期1-12,共12页

从褐煤中提取腐植酸对于实现褐煤的清洁高效利用具有重要的意义,而探究蒙东地区褐煤腐植酸结构并构建相应的分子模型对于该地区褐煤应用具有广泛的指导作用。采用碱溶酸析法提取蒙东伊敏褐煤的腐植酸,通过采用X射线衍射、^(13)C核磁共... 从褐煤中提取腐植酸对于实现褐煤的清洁高效利用具有重要的意义,而探究蒙东地区褐煤腐植酸结构并构建相应的分子模型对于该地区褐煤应用具有广泛的指导作用。采用碱溶酸析法提取蒙东伊敏褐煤的腐植酸,通过采用X射线衍射、^(13)C核磁共振以及X射线光电子能谱等方法对腐植酸的结构特征进行全面表征。结果表明:伊敏褐煤腐植酸中的芳香结构是基础,而脂肪结构主要以交联键以及侧链形式存在;褐煤腐植酸中的芳香团簇尺寸较小,芳香层间距相对较大,且呈现无序排列。根据结构表征相关参数,重构了具有代表性的中国蒙东伊敏褐煤腐植酸分子模型。所构建的伊敏褐煤腐植酸分子结构模型计算数据与实验数据大体吻合,能够充分反映伊敏褐煤腐植酸的化学结构特点。模型中芳香碳结构主要以苯、萘环的形式呈现,少量以菲环形式的存在;脂肪碳主要以较短的侧链和脂肪环形式存在,起到连接芳香基本结构单元的作用。氧元素主要以羧基和酯等O—C=O形式存在,同时还包括一定量的酮、醛、醌、酚、醇以及醚氧,其中羰基C O和醚氧具有交联作用。氮元素则主要以吡咯环的形式存在,并伴有少量的吡啶环和季氮。与西南地区云南褐煤腐植酸结构相比,伊敏褐煤中的芳香碳含量更高且吡咯含氮官能团所占比例也更大,并呈现出一定的地区差异性。 展开更多

关键词 腐植酸 结构特征 分子模型 伊敏褐煤 芳香结构 脂肪碳 吡咯环 交联键

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不同变质程度煤的碳结构特征及其演化机制 被引量：35

5

作者 相建华 曾凡桂 +3 位作者 梁虎珍 李美芬 宋晓夏 赵月圆 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1498-1506,共9页

应用X射线衍射(XRD)与核磁共振碳谱测试(13C-NMR)相结合的方法,对5个不同变质程度煤(WMC长焰煤、LL3焦煤、LL4焦煤、CZ无烟煤与SH无烟煤)的碳结构特征及其演化进行了研究。结果表明:(1)变质程度是影响煤中碳结构演化的最重要因素。随着... 应用X射线衍射(XRD)与核磁共振碳谱测试(13C-NMR)相结合的方法,对5个不同变质程度煤(WMC长焰煤、LL3焦煤、LL4焦煤、CZ无烟煤与SH无烟煤)的碳结构特征及其演化进行了研究。结果表明:(1)变质程度是影响煤中碳结构演化的最重要因素。随着煤变质程度的增加,煤中芳碳率增大,芳香核缩聚程度增加,芳香结构单元排列趋于有序。(2)变质环境对煤的碳结构演化具有重要影响。高温低压环境下,WMC煤中芳香结构单元发生超前演化,形成一系列堆垛高度大延展度小的芳香结构体系;脂肪类物质中,一方面脂肪侧链发生快速热解,形成较多的环甲基,另一方面煤中已有的脂肪环发生热解断裂,形成新的脂肪链,导致支链化程度增加。(3)中等变质程度的LL4与LL3煤中发生了显著的脂环化作用,导致其季碳含量明显增高,支链化程度降低。(4)随着变质程度增加,CZ与SH煤样中,脂肪环发生断裂,形成新的脂肪链致使支链化程度增加,成为高变质程度煤中形成更大芳香体系的前奏。 展开更多

关键词 变质程度 芳香碳 脂肪碳 演化

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大同煤田石炭-二叠系接触变质煤的煤岩学特征研究 被引量：9

6

作者 宋晓夏 马宏涛 +3 位作者 李凯杰 刘东娜 赵金贵 薛德生 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期182-191,共10页

大范围的岩浆岩侵入煤体严重影响了煤矿开采和煤质,为研究接触变质煤的煤岩学特征,对大同煤田3个矿揭露的3条辉绿岩岩墙及接触变质煤剖面进行了系统采样,对样品进行了镜质体反射率测定、工业分析和元素分析以及宏观煤岩特征和显微组分... 大范围的岩浆岩侵入煤体严重影响了煤矿开采和煤质,为研究接触变质煤的煤岩学特征,对大同煤田3个矿揭露的3条辉绿岩岩墙及接触变质煤剖面进行了系统采样,对样品进行了镜质体反射率测定、工业分析和元素分析以及宏观煤岩特征和显微组分特征的系统观测,并对正常煤和接触变质煤的煤岩学特征参数的差异进行了识别和统计,在对显微组分的类型进行总结归纳的基础上,对接触变质煤中显微组分的演化和识别进行了探讨。研究结果表明:大同煤田的接触变质煤的镜质体反射率通常大于1.0%,干燥基挥发分小于20%;严重热变煤与侵入体直接相邻或镜质体反射率大于2.0%,其宏观煤岩特征与正常煤差异显著,可分为块状焦、砾状焦、粒状焦3种类型;轻微热变煤的镜质体反射率介于1.0%~2.0%;其宏观煤岩特征与正常煤无明显差异;大同煤田接触变质煤的显微组分可分为3类,即原有组分、天然焦基质和新生成的组分;原有组分为原始煤中未热变或轻微热变的镜质组、惰质组和类质组;天然焦基质包括由镜质组和类质组转变而来的中间相小球体、镶嵌结构体、流动结构体等;新生成的组分主要为热解碳。严重热变煤的显微组分以天然焦基质为主,轻微热变煤中残余大量原有组分。 展开更多

关键词 辉绿岩岩墙 岩浆岩侵入体 接触变质作用 煤岩学

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沁水盆地南部无烟煤大分子结构模型及其含甲烷力学性质 被引量：5

7

作者 张彬 曾凡桂 +3 位作者 王德璋 康官先 张晓雨 康天合 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期534-543,共10页

受地质因素影响的煤体结构能够影响煤层气井的产气能力,且在实际地质条件下,煤储层往往含有甲烷,使得含甲烷煤体的力学性质与储层压裂改造的效果密切相关。通过工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13 C-NMR)和X射线光电子能谱(XPS)等手... 受地质因素影响的煤体结构能够影响煤层气井的产气能力,且在实际地质条件下,煤储层往往含有甲烷,使得含甲烷煤体的力学性质与储层压裂改造的效果密切相关。通过工业分析、元素分析、核磁共振碳谱(13 C-NMR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段测试和分析了山西沁水盆地寺河矿无烟煤的元素组成、原子比和官能团类型与分布等分子结构特征,构建了其大分子结构模型,模型的碳含量和密度与实测值具有较好的一致性。采用蒙特卡洛法模拟计算了甲烷在无烟煤中的吸附量、吸附位和吸附热,得到了甲烷在无烟煤中的吸附构型。结果表明:甲烷在无烟煤中的饱和吸附量为22.4个/晶胞,Langmuir压力为1.12 MPa,无烟煤模型中的芳香碳、吡啶型氮和吡咯型氮以及羧基是甲烷分子主要吸附位,等温吸附热随吸附压力的升高呈对数下降,说明甲烷在低压力时率先占据无烟煤表面的高能吸附位;甲烷在无烟煤中的吸附热介于22.65~25.00 kJ/mol,远小于42 kJ/mol,属于物理吸附。采用分子动力学方法对无烟煤的含气力学性质进行了模拟,定量研究了含气量对无烟煤的体积模量、杨氏模量、剪切模量和泊松比的影响。结果表明,无烟煤的体积模量、杨氏模量和剪切模量等随着含气量的增大呈对数规律降低,而泊松比随吸附量的增大呈线性增大;与不含甲烷的无烟煤相比,体积模量、杨氏模量和剪切模量最高降低了38.5%,24.4%和27.1%,表明吸附甲烷能够显著降低无烟煤的力学强度,其机理为无烟煤的体积和膨胀率随吸附量的增加呈指数增大,使得无烟煤基质之间的相互作用力降低,进而导致无烟煤的强度降低,抵抗变形的能力减弱。无烟煤的范德华能在吸附甲烷的过程中降幅最大,说明范德华能是保持煤体结构和力学性质稳定的主导因素。 展开更多

关键词 无烟煤 大分子结构模型 沁水盆地 吸附 蒙特卡洛 分子动力学

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伊敏褐煤不同组分相互作用的热重-质谱分析 被引量：3

8

作者 李美芬 邵燕 +2 位作者 李晔熙 范晶 曾凡桂 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期161-169,共9页

煤成烃及煤化作用一直是煤化学领域的核心问题,为深入理解煤成烃及煤化作用机制,选用伊敏原煤及其不同有机组分为研究对象,运用热重-质谱(TG-MS)联用系统,在详细分析伊敏煤6种不同有机组分的热解特征以及主要气态产物(CH_(2)、CH_(4)、C... 煤成烃及煤化作用一直是煤化学领域的核心问题,为深入理解煤成烃及煤化作用机制,选用伊敏原煤及其不同有机组分为研究对象,运用热重-质谱(TG-MS)联用系统,在详细分析伊敏煤6种不同有机组分的热解特征以及主要气态产物(CH_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(6)、CO_(2)和苯)的在线析出行为的基础上,对不同有机组分的相互作用机制进行了深入探讨。原煤的热失重曲线及产物的生成曲线不是其不同有机组分热失重曲线和产物生成曲线的简单加和,表现为峰的个数和形状均存在较大差异,表明在热解过程中煤中不同有机组分间存在着相互作用。为进一步理解其相互作用机制,对不同有机组分间互不影响时各产物的逸出速率曲线进行了计算,详细分析了不同有机组分对不同气态产物生成的影响,结果显示:煤中的矿物质对CH_(2)、CH_(4)及烷烃类的生成具有促进作用,对CO_(2)的生成具有抑制作用,而对苯的生成影响不显著;腐植酸的存在促进了C_(2)H_(6)的生成,抑制了CH_(2)、CH_(4)及苯的生成,对羧基裂解生成CO_(2)的反应有抑制作用,而对稳定含氧官能团裂解生成CO_(2)的反应有促进作用;沥青质对CO_(2)的生成具有促进作用,对C_(2)H_(6)的生成具有抑制作用,对苯的生成没有明显影响。 展开更多

关键词 伊敏褐煤 有机组分 热重-质谱 煤热解

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煤表面官能团对CH_(4)及CO_(2)吸附性能的影响规律研究 被引量：13

9

作者 相建华 雷蕾 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期145-151,共7页

煤表面官能团对CH_(4)以及CO_(2)吸附性能的影响已得到印证,但不同官能团类型对2种气体吸附行为的具体促进与阻碍作用以及影响因素尚未有定论。利用密度泛函理论,通过计算不同官能团化结构对CH_(4)以及CO_(2)的吸附能数据,揭示了表面官... 煤表面官能团对CH_(4)以及CO_(2)吸附性能的影响已得到印证,但不同官能团类型对2种气体吸附行为的具体促进与阻碍作用以及影响因素尚未有定论。利用密度泛函理论,通过计算不同官能团化结构对CH_(4)以及CO_(2)的吸附能数据,揭示了表面官能团对CH_(4)以及CO_(2)吸附性能的作用规律。结果表明:无论是在经官能团修饰的结构中还是无官能团化碳-Layer结构中,CO_(2)的吸附能均大于CH_(4),表明CO_(2)与煤大分子结构间的作用均大于CH_(4)。CH_(4)在CH_(4)/CO_(2)竞争吸附的吸附能模拟中,吸附平衡距离大于单一CH_(4)分子吸附模拟平衡距离;CO_(2)在CH_(4)/CO_(2)竞争吸附的吸附能模拟中,吸附平衡距离小于单一CO_(2)分子吸附平衡距离,CO_(2)表现出竞争吸附优势。CH_(4)在不同含氧官能团化结构中吸附能大小的顺序为羰基-Layer结构(-23.64 kJ/mol)>羟基-Layer结构(-19.44 kJ/mol)>羧基-Layer结构(-18.28 kJ/mol),上述吸附能均都小于CH_(4)在无官能团化C-Layer结构中的吸附能(-25.37 kJ/mol);含氧官能团的存在削弱了煤体的CH_(4)吸附性能,且影响强弱与官能团的碱性与疏水性有关。CO_(2)在不同含氧官能团化结构中吸附能大小的顺序为羧基-Layer结构(-36.33 kJ/mol)>羟基-Layer结构(-34.06 kJ/mol)>羰基-Layer结构(-33.43 kJ/mol),上述吸附能均大于CO_(2)在无官能团化碳-Layer结构中的吸附能(-32.54 kJ/mol));含氧官能团的存在提高了煤体的CO_(2)吸附性能,且影响强弱与官能团的极性有关。吡啶氮官能团化结构中CH_(4)的吸附能为-31.00 kJ/mol,大于无官能团化碳-Layer结构中CH_(4)的吸附能;吡咯氮官能团化结构中CH_(4)的吸附能为-6.40 kJ/mol,,小于无官能团化碳-Layer结构中CH_(4)的吸附能。CO_(2)在吡啶氮官能团化结构与吡咯氮官能团化结构中的吸附能分别为-50.56 kJ/mol与-14.71 kJ/mol。含氮官能团对煤体结构吸附CH_(4)和CO_(2)的阻碍与促进作用具有相同的规律,即吡啶促进吸附而吡咯阻碍吸附。 展开更多

关键词 吸附机理 煤表面官能团 密度泛函理论 吸附能 甲烷 二氧化碳

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伊敏褐煤不同化学组分结构特征的红外光谱研究 被引量：31

10

作者 赵云刚 李美芬 +4 位作者 曾凡桂 梁虎珍 赵月圆 相建华 李二虎 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期546-554,共9页

借助傅里叶变换红外光谱仪对伊敏褐煤不同化学组分的结构特征进行了分析,并运用origin7.5软件对伊敏褐煤不同化学组分红外光谱曲线进行了分段分峰拟合,计算了伊敏褐煤不同化学组分的红外光谱结构参数。结果表明,脱灰后伊敏煤的羧基振动... 借助傅里叶变换红外光谱仪对伊敏褐煤不同化学组分的结构特征进行了分析,并运用origin7.5软件对伊敏褐煤不同化学组分红外光谱曲线进行了分段分峰拟合,计算了伊敏褐煤不同化学组分的红外光谱结构参数。结果表明,脱灰后伊敏煤的羧基振动强度增强,由原煤中的肩峰变为尖峰,脂肪CH和芳香CH的振动也均受到影响,表现为,苯环四取代增多,苯环二取代减少,脂肪CH_2振动减少,脂肪CH_3振动增加,结构参数I_1,I_2和A值均增大,表明其具有良好的潜在生烃能力;腐殖酸和沥青质中的羧酸及OH-π氢键含量较高,芳香结构中苯环四取代和苯环一取代较多,脂肪CH振动所占比例较高,而不对称CH_2振动所占比例较低,红外光谱结构参数的计算结果显示腐殖酸的脂肪氢浓度最大,说明腐殖酸和沥青质中含有的脂肪烃其长度较短,且支链化程度较高;残煤中的芳香C=C振动较大,脂肪烃以长链为主,且支链较短。 展开更多

关键词 伊敏褐煤 不同化学组分 红外光谱 结构 特征参数

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基于HRTEM的煤中不同聚集态结构表征 被引量：15

11

作者 王小令 李霞 +1 位作者 曾凡桂 边洁晶 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期749-759,共11页

对曹村2号煤的HRTEM图像观察发现,晶格条纹呈现出有序-无序的分布。通过对原始图像的不同区域划分,定义了3种不同类型的聚集态结构区域,分别为具有取向一致的条纹区域,类似环状的条纹区域,取向杂乱的条纹区域。基于HRTEM图像处理方法,... 对曹村2号煤的HRTEM图像观察发现,晶格条纹呈现出有序-无序的分布。通过对原始图像的不同区域划分,定义了3种不同类型的聚集态结构区域,分别为具有取向一致的条纹区域,类似环状的条纹区域,取向杂乱的条纹区域。基于HRTEM图像处理方法,对不同类型的聚集态结构进行定量表征,包括晶格条纹的长度及取向,以及曲率特征(分段角度,累积角度及曲折度)。结果表明:具有一致取向的条纹区域中,其单个晶格条纹表现出较大的弯曲,体现在分段角度较大,曲折度较大;对于类似环状的条纹区域,从取向上来看,玫瑰图表现出"十字型"分布的特点;而对于取向杂乱的条纹,却表现出单个条纹较好的线性度,体现在分段角度较小,曲折度较小。3者呈现了较为一致的长度分布,累积角度的分布显示出具有一致取向区域的条纹存在较大的曲率,且短条纹贡献了大部分的弯曲。此外,还对不同区域孔径分布进行了分析,得到3者均发育微孔,取向一致的条纹区域中孔径集中于0.4~0.5 nm,而在取向杂乱的条纹区域中孔径整体稍大。结合煤中不同区域晶格条纹特征、孔径分布,以及FTIR,Raman等分子结构参数探讨了煤中聚集态结构的形成机制:不同的芳香结构,脂肪结构及其他分子之间形成的大分子团,再加上分子团内部的缺陷,孔隙等相互作用的结果。 展开更多

关键词 煤 HRTEM 聚集态结构 晶格条纹特征 形成机制

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云南干河特高有机硫煤中铼的地球化学特征及富集成因探讨 被引量：4

12

作者 赵月圆 曾凡桂 +1 位作者 梁虎珍 唐跃刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2679-2687,共9页

利用高分辨率电感耦合等离子质谱(ICP-MS)结合微量元素地球化学指标参数和带能谱的场发射扫描电镜(SEM-EDS)对云南干河上二叠统吴家坪组3,4号特高有机硫煤(Sod=9.03%)中铼元素(Re)的地球化学特征和富集成因进行了探讨,结果表明:Re在干... 利用高分辨率电感耦合等离子质谱(ICP-MS)结合微量元素地球化学指标参数和带能谱的场发射扫描电镜(SEM-EDS)对云南干河上二叠统吴家坪组3,4号特高有机硫煤(Sod=9.03%)中铼元素(Re)的地球化学特征和富集成因进行了探讨,结果表明:Re在干河煤中高度富集,平均含量为229.14 ng/g,与世界硬煤中1 ng/g的平均含量相比,其富集系数达229.14。Re含量与灰分产率及常量元素含量的相关分析表明,3号煤层Re主要赋存于有机质中,而4号煤层除赋存在有机质中外,还存在于黏土矿物中。Sr/Ba,U/Th,Ni/Co和Vi/Ni+V地球化学指标参数表明,3,4号煤形成于受海水影响的强还原环境泥炭沼泽。干河煤中Re的富集可能更多的来自于后生阶段的热液流体,随海水入侵至煤层后被有机质还原,迁移能力减弱从而主要被有机质吸附、络合。3号煤中Re异常高富集煤分层(GH12-3,1 150 ng/g)同时也富集Co,Ni,Cu,Zn和Cd,这可能与该煤层的成煤环境和海洋微生物相关。 展开更多

关键词 铼 特高有机硫煤 地球化学特征 赋存形态

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中低阶煤纳米孔隙结构的小角X射线散射研究 被引量：5

13

作者 王尧 王传格 +1 位作者 曾凡桂 李晨雅 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期10-18,共9页

以7种煤样(镜质组最大反射率R_(o,max)范围为0.30%~2.23%)为研究对象,对其进行低温氮吸附和小角X射线散射(SAXS)测试,分析了散射强度校正后煤样的q-I(q)曲线及Guinier曲线特征,并对得到的最可几孔径、比表面积及表面分形维数(D_(S))的... 以7种煤样(镜质组最大反射率R_(o,max)范围为0.30%~2.23%)为研究对象,对其进行低温氮吸附和小角X射线散射(SAXS)测试,分析了散射强度校正后煤样的q-I(q)曲线及Guinier曲线特征,并对得到的最可几孔径、比表面积及表面分形维数(D_(S))的变化规律进行研究。结果表明:伊敏16号煤30 nm以上的孔隙数量最多,平朔9号煤4 nm~30 nm孔隙最发育,其余5种煤样微孔的发育程度随煤阶的增高而增大;随着变质程度增高,SAXS法和低温氮吸附法得到的最可几孔径均呈下降趋势;平朔9号煤因微孔大量发育,其最可几孔径最小;低温氮吸附得到的平均孔径、孔体积与最可几孔径的变化趋势一致,反映了随着煤化程度的提高,煤的物理结构逐渐趋于紧密化;随着变质程度增高,SAXS法所得煤样的比表面积呈先急剧减小后缓慢增大的趋势,褐煤和气煤比表面积较大,焦煤比表面积较小;当R_(o,max)<1.5%时,低温液氮吸附法所得比表面积的变化趋势与SAXS法相近,当R_(o,max)>1.5%时,呈相反趋势,这与封闭孔含量增多有关;随变质程度增高,两种测试手段所得表面分形维数均呈“N”字型变化趋势。 展开更多

关键词 中低阶煤 低温氮吸附 小角X射线散射 最可几孔径 比表面积 分形维数

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聚集态结构热模拟演化特征HRTEM分析——以内蒙古伊敏煤为例 被引量：4

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作者 范晶 李美芬 +3 位作者 曾凡桂 赵云刚 王小令 邵燕 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1978-1984,共7页

以伊敏煤为研究对象,利用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)对伊敏煤热模拟后4个不同温度点(384,456,528和600℃)产物的聚集态结构特征进行了研究,并利用热重质谱联用(TG-MS)实验分析了伊敏煤热解过程中主要气态产物的析出特征。研究结果表... 以伊敏煤为研究对象,利用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)对伊敏煤热模拟后4个不同温度点(384,456,528和600℃)产物的聚集态结构特征进行了研究,并利用热重质谱联用(TG-MS)实验分析了伊敏煤热解过程中主要气态产物的析出特征。研究结果表明,伊敏煤热模拟过程中,芳香层片的长度、弯曲度、有序性、层间距及堆垛高度等均随温度增加发生了阶段性变化,并与热解过程中气态产物的生成密切相关;384~456℃阶段,1×1芳香层片增多,而较大尺寸的芳香层片减少,弯曲度为1.0~1.2的芳香层片增多,较大弯曲度的芳香层片减少,有序性变好,这些现象均与芳香结构内羧基或其他含氧杂环裂解有关,与此同时芳香层片层间距减小,堆垛高度增加;456~528℃阶段,体系内芳香甲基或芳香甲基醚键断裂生成甲烷,新形成的芳香结构聚合,导致1×1芳香层片减少,较大尺寸芳香层片增多,弯曲度为1.0~1.2的芳香层片减少,较大弯曲度的芳香层片增多,有序性变好,同时芳香层片层间距减小,堆垛高度增加;528~600℃阶段,煤热解以小芳香层片的缩聚反应生成大量H_(2)占主导地位,因此1×1芳香层片大幅减少,较大尺寸芳香层片大幅增多,弯曲度为1.0~1.2的芳香层片减少,较大弯曲度的芳香层片增多,芳香层片有序性变差,芳香层片层间距略有增大,堆垛高度显著增加。 展开更多

关键词 伊敏褐煤 热模拟 高分辨透射电子显微镜 聚集态结构

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西山煤田石炭—二叠纪岩相古地理演化特征分析 被引量：3

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作者 朱伟鹏 宋公社 +1 位作者 陈强 周安朝 《西北地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期20-33,共14页

通过解译钻孔岩心数据对西山煤田石炭一二叠纪含煤地层沉积环境进行分析,识别出3种主要的沉积体系及若干沉积亚环境和微环境类型。晚石炭世本溪组沉积期主要发育碳酸盐台地-潟湖-潮坪沉积体系;晚石炭世一早二叠世太原组沉积期主要发育... 通过解译钻孔岩心数据对西山煤田石炭一二叠纪含煤地层沉积环境进行分析,识别出3种主要的沉积体系及若干沉积亚环境和微环境类型。晚石炭世本溪组沉积期主要发育碳酸盐台地-潟湖-潮坪沉积体系;晚石炭世一早二叠世太原组沉积期主要发育碳酸盐台地-障壁岛-潟湖-潮坪沉积体系。早二叠世山西组沉积期开始,西山煤田地区发生区域性海退,开始发育以浅水三角洲为典型特征的沉积体系。区域沉积环境由早期的陆表海到中期的海陆过渡,晚期演化为河控三角洲。聚煤作用发生于太原组和山西组沉积期,潟湖、潮坪和三角洲平原是最为有利的聚煤场所。太原组煤层产于潟湖-潮坪,砂岩厚的区域则煤层厚;而山西组煤层产于三角洲平原,泥岩厚的区域则煤层厚。 展开更多

关键词 西山煤田 石炭—二叠纪 岩相古地理演化

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伊敏煤热解过程中化学结构演化特征的原位拉曼光谱 被引量：5

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作者 李美芬 李晔熙 +4 位作者 邵燕 陈小珍 崔曦 左家琦 蒋恒宇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4313-4322,共10页

我国低煤阶煤储量丰富,因此实现低煤阶煤的高效利用是当前我国能源产业发展的重要方向。近年来的研究发现,利用低煤阶煤制备石墨可能是低煤阶煤高效利用的途径之一,而低煤阶煤化学结构在线演化特征的深刻理解是低煤阶煤石墨化机制了解... 我国低煤阶煤储量丰富,因此实现低煤阶煤的高效利用是当前我国能源产业发展的重要方向。近年来的研究发现,利用低煤阶煤制备石墨可能是低煤阶煤高效利用的途径之一,而低煤阶煤化学结构在线演化特征的深刻理解是低煤阶煤石墨化机制了解的基础。基于此,以伊敏煤为研究对象,对其进行了原位拉曼光谱(Raman)及热重/质谱联用(TG/MS)测试,并运用分峰拟合软件对各原位拉曼光谱谱图进行了分峰拟合,在此基础上计算了拉曼结构参数。结果表明,随温度升高,拉曼参数表现出明显的阶段性变化特征,而且与热解产物的生成密切相关。当热解温度低于300℃时,拉曼参数AS/AAll明显减小,A_((GR+VL+VR))/AG,FWHM-D,FWHM-G与AD/AG增加,这是由于煤热解在这一阶段以煤中物理吸附的水、气体的膨胀及氢键的断裂为主,导致大量无定形结构暴露,结构有序度降低;第2阶段为300~700℃,此阶段体系中发生剧烈的解聚和分解反应,CO_(2)及烃类产物大量生成,拉曼参数FWHM-D,FWHM-G,AS/AAll和AD/AG急剧减小,而A_((GR+VL+VR))/AD和A_((GR+VL+VR))/AG增大,表明芳香族取代基的脱落以及连接大芳香环间的各种桥键断裂导致大芳香环结构减少,而小芳环结构增多,同时因缺陷结构大量减少导致结构有序度增加;第3阶段发生在700℃后,FWHM-D,FWHM-G,A_((GR+VL+VR))/AD和A_((GR+VL+VR))/AG减小,AD/AG和AS/AAll值增加,该阶段煤热解以芳环缩聚脱氢为主,导致6个或6个以上稠环比例相对增加,交联密度增大,且由于缺陷结构的大量脱除,微晶结构定向排列明显增加,无定形碳结构向有序性转化。这些结果是深入理解低煤阶煤变质作用及石墨化作用机制的基础。 展开更多

关键词 原位拉曼光谱 结构演化 低煤阶煤 石墨化作用 热重-质谱

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基于HRTEM表征煤中晶格条纹定向性及曲率的方法——以曹村2号煤为例（英文） 被引量：1

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作者 王小令 李霞 +1 位作者 曾凡桂 边洁晶 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期8-16,共9页

利用ArcGIS提取了曹村2号煤的HRTEM图像的晶格条纹,计算了条纹长度和取向,利用Matlab绘制了玫瑰图。基于对每个晶格条纹分段点的控制,通过自编Python语言处理分段点坐标,针对不同长度的晶格条纹进行了一系列曲率表征,包括分段角度、累... 利用ArcGIS提取了曹村2号煤的HRTEM图像的晶格条纹,计算了条纹长度和取向,利用Matlab绘制了玫瑰图。基于对每个晶格条纹分段点的控制,通过自编Python语言处理分段点坐标,针对不同长度的晶格条纹进行了一系列曲率表征,包括分段角度、累积角度和弯曲度等。结果表明:曹村2号煤主要以短的萘条纹为主,0.3 nm^1.14 nm长度的晶格条纹占条纹总数的90%以上,多核芳环数为2~4。晶格条纹方向集中在110°~120°之间,表现出良好的结构定向性。条纹中0°~20°的分段角度占总分段角的一半左右,侧面体现其结构定向性。对于0.3 nm^1.14 nm长度的条纹,累积角度主要集中在4°~160°。弯曲度在1.0~1.1范围内的条纹,约占条纹总数的92%以上。此外,短条纹表现出更大的曲率,这对芳香结构中的非六元环及晶格缺陷的位置和频率有着重要影响。 展开更多

关键词 晶格条纹 定向性 曲率表征 HRTEM

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中煤阶煤结构演化的Raman光谱表征 被引量：2

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作者 邵燕 陈小珍 +4 位作者 李晔熙 左家琦 崔曦 蒋恒宇 李美芬 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期295-303,共9页

发生在中煤阶阶段的第二次煤化作用跃变导致煤的许多物理化学性质出现了转折性变化,而聚集态结构变化可能是导致这种转折性变化的根本原因。为详尽研究中煤阶煤结构演化特征及其与第二次煤化作用跃变的关系,选取了6个跨越第二次煤化作... 发生在中煤阶阶段的第二次煤化作用跃变导致煤的许多物理化学性质出现了转折性变化,而聚集态结构变化可能是导致这种转折性变化的根本原因。为详尽研究中煤阶煤结构演化特征及其与第二次煤化作用跃变的关系,选取了6个跨越第二次煤化作用跃变的中煤阶煤样(R_(o,max)=1.10%~1.63%),应用拉曼光谱法(Raman)对其进行结构表征,并利用分峰拟合软件分别对其一级模和二级模光谱曲线进行分峰拟合,在此基础上计算了相关结构参数。结果表明:Raman结构参数随R_(o,max)的演化不是线性的,反映煤结构演化的复杂性,据Raman结构参数的演化特征,可以将R_(o,max)=1.10%~1.63%阶段的煤化作用分为3个阶段,转折点分别位于R_(o,max)=1.30%和R_(o,max)=1.50%附近,正好与前人发现的第2次和第3次煤化作用跃变发生的位置相当,说明Raman结构参数可以反映煤化作用跃变的发生,同时也表明Raman光谱是一种研究煤结构的有效手段。第1阶段为R_(o,max)=1.10%~1.30%,以长链脂肪族结构裂解生成液相物质为主,同时断裂后的较短链的脂肪烃及芳环上的脂肪族取代基会形成脂肪环结构,煤结构的支链化程度增加,阻碍了芳香体系之间的定向排列,芳香体系排列有序度达到最差,表现为WG最小(G峰位置),FG/D最大(F为两峰半高宽比),A_(D)/A_(G)最小(A为峰面积),AS/A1增加,A_((2G)R)/A_(2)大幅减小;第2阶段为R_(o,max)=1.30%~1.50%,上一阶段形成的脂肪环发生芳香化作用,导致芳香C—H结构含量增加,无定形碳含量达到最少,芳香化程度及芳香结构有序度均增加,表现为A_((GR+VL+VR))/A_(D)、A_((GR+VL+VR))/A_(G)和FG/D大幅减小,A_(D)/A_(G)增加,WG及d(G-D)快速增加;第3阶段为R_(o,max)=1.50%~1.63%,一方面,第二阶段形成的芳香环之间发生缩聚反应,导致A_((2G)R)/A_(2)减小,另一方面,芳香环体系间的各种桥键继续断裂,导致一些小尺寸芳香结构的生成,表现为A_((2G)R)/A_(2)减小,WG小幅减小,A_((GR+VL+VR))/A_(D)和A_((GR+VL+VR))/A_(G)增加。这些结果是深入理解煤化作用跃变机制及煤化作用机制的基础。 展开更多

关键词 中煤阶煤 RAMAN光谱 结构演化 聚集态结构 煤化作用跃变

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晋城高硫煤大分子结构表征及模型构建 被引量：2

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作者 靳亮亮 相建华 +1 位作者 相兴华 常天翼 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第12期48-55,共8页

从分子水平上认识、表征高硫煤的结构特征对于清洁高效利用高硫煤具有关键意义。利用工业元素分析、高分辨率透射电镜、激光解吸飞行时间质谱、13C核磁共振波谱和X射线光电子能谱技术对晋城高硫煤的分子结构进行表征。结果表明:晋城高... 从分子水平上认识、表征高硫煤的结构特征对于清洁高效利用高硫煤具有关键意义。利用工业元素分析、高分辨率透射电镜、激光解吸飞行时间质谱、13C核磁共振波谱和X射线光电子能谱技术对晋城高硫煤的分子结构进行表征。结果表明:晋城高硫煤中的芳香层片长度分布范围较宽,且以2×2和3×3形式居多;杂原子结构中氮原子以吡啶氮和吡咯氮为主,硫原子的存在形式包含硫醇、硫醚、噻吩、亚砜和砜等多种结构,氧原子主要存在于羟基、羰基、和醚氧中,同时,结构中脂肪侧链长度较短,且支链化程度较低。根据高分辨图像提供的芳香碳骨架信息,从中选取327个芳香层片作为结构模型的基本骨架,在依次实现脂肪结构和杂原子官能团的添加后对其进行优化,得到了与上述实验数据吻合的高硫煤分子结构模型,模型由95个单体分子组成,原子数量为18882个,分子式为C_(12119)H_(6279)O_(214)N_(118)S_(152),分子量为161647Da。通过构建的分子结构模型可应用于进一步研究高硫煤的物理化学性质及反应性等。 展开更多

关键词 高硫煤 结构特征 基本骨架 大分子结构 分子结构模型

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基于核磁共振和分子模拟方法的柳林3~#煤抽提物结构研究 被引量：1

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作者 李二虎 《煤炭技术》 CAS 2018年第8期295-297,共3页

采用核磁共振、分子力学及分子动力学等方法构建并模拟了柳林3~#煤吡啶抽提物大分子结构模型。结果表明:抽提物大分子结构模型中芳香结构单元以3环的蒽为主,脂肪碳主要存在形式为-CH_4和环烷烃,氧原子存在形式为羰基和酚,氮原子存在形... 采用核磁共振、分子力学及分子动力学等方法构建并模拟了柳林3~#煤吡啶抽提物大分子结构模型。结果表明:抽提物大分子结构模型中芳香结构单元以3环的蒽为主,脂肪碳主要存在形式为-CH_4和环烷烃,氧原子存在形式为羰基和酚,氮原子存在形式为吡咯;稳定后结构模型的价电子能和非成键能大幅降低,键伸缩能和键反转能降低,键角能和扭转能增大,结构模型势能的变化是其由二维平面结构转变为三维立体构型的基础。结构模型的稳定性主要受分子间范德华能的影响。 展开更多

关键词 吡啶抽提 核磁共振 结构模型 分子模拟

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