利用SAXS表征不同变质程度煤纳米孔隙特征

论文摘要

文章通过小角X射线散射(SAXS)的方法研究了自然演化系列不同煤级煤的纳米孔隙结构和分布特征。结果表明,随着煤级的增高,孔隙表面分形呈多阶段变化:Ro<0.89%,壳质组开始逐渐液化,发育大量孔隙,分形维数不断增大;Ro为0.9%～1.5%,因挥发分生油充填孔隙和原油沥青的芳构化等作用,而使微孔表面平整光滑,分形维数减小;Ro为1.5%～3.5%,镜质组裂解生气发育了大量纳米孔隙,分形维数再次增大;随后逐渐石墨化,表面分形再次降低。煤中纳米级孔隙主要集中在50～100 nm范围内。其中细介孔(2～10 nm)体积百分比占0.21%～3.12%,中介孔(10～25 nm)体积百分比占5.06%～11.28%,粗介孔(25～50 nm)体积百分比占21.06%～26.36%,大孔(50～100 nm)所占体积百分比最大,高达64.63%～68.36%。随着煤级升高,煤样的最可几孔径不断减小,最可几孔径由80 nm减小到10 nm,减小的速度由缓到快;中介孔和细介孔体积百分比不断增大,与成熟度分别呈对数和线性关系;粗介孔和大孔百分比不断减少,与成熟度呈对数关系。最可几孔径变化也十分明显,在低煤化烟煤阶段时,随煤化程度增高最可几孔径略有下降(峰值处的孔径范围在75～71 nm内),中高煤化烟煤阶段时,随煤化程度的增高最可几孔径呈较明显的下降趋势(峰值处的孔径范围在78～53 nm内),到无烟煤阶段时,其孔径则快速下降(峰值处的孔径范围在72～9 nm)。

论文目录

• 1 样品和方法
•   1.1 实验样品
•   1.2 SAXS的测定及分形维数计算方法
• 2 结果与讨论
•   2.1 孔隙分形特征
•   2.2 纳米孔隙孔径分布特征
•     2.2.1 不同煤介煤孔隙体积分布特征
•     2.2.2 不同煤阶煤最可几孔径分布特征
•     2.2.3 不同煤阶煤纳米孔隙分布特征
•   2.3 煤纳米孔隙的演化特征
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘阳,姚素平,汤中一

关键词: 小角散射,纳米孔隙,孔径分布

来源: 高校地质学报 2019年01期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,石油天然气工业

单位: 南京大学地球科学与工程学院

基金: 国家自然科学基金面上项目(41372127)

分类号: P618.13

DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2018072

页码: 108-115

总页数: 8

文件大小: 1253K

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