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《煤炭学报》录用首发稿:2019年4月12日

2019-04-12   《煤炭学报》毕永华供稿

  题目水岩反应中泥质夹层生成固相微粒的实验研究

  作者:姚征 曹代勇 魏迎春 熊先钺 李宁 王喆

  摘要:为查明复杂煤层结构对煤层气开发中固相微粒生成规律的影响,应用单相液流岩心驱替仪开展了水岩反应物理模拟实验,对比分析了在不同浓度的KCl溶液条件下泥质夹层与煤层生成固相微粒的数量、类型、运移特征及其对玻璃珠层导流能力的伤害程度。结果表明:与煤层相比,泥质夹层在水岩反应中易于生成更多的粘土矿物型固相微粒;KCl溶液浓度影响着泥质夹层产出固相微粒的规律,低浓度的KCl溶液与泥质夹层会发生高强度的水岩反应,从而使固相微粒的生成量和迁移率增大;固相微粒的粘滞状态会伤害玻璃珠层的导流能力,随着溶液浓度升高,固相微粒的生成强度和运移距离减小,渗透率降低幅度的波动变化持续时间相应变短。结合韩城区块煤层气开发实践,认为以复杂结构煤层为生产开发层会使煤中夹矸的层数增加、厚度变大、岩性多样和矿物复杂,这将导致泥质夹层等敏感岩层的组构稳定性在应力破坏和水岩反应中降低,进而加剧固相微粒的生成和运移。 


  题目基于反射光谱的煤岩感知实验研究

  作者:杨恩 王世博 葛世荣 向阳

  摘要:根据岩石的反射光谱含有其丰富成分信息的基本原理,同时受反射光谱技术在岩石地物遥感探测和岩矿成分分析两类领域应用的启发,本文通过实验验证了反射光谱技术用于原位煤岩区分的可行性。为研究利用反射光谱进行煤岩感知识别,收集了同一综采工作面煤层与顶板交界处外观较为相似的碳质页岩和烟煤块状试样75个,在实验室搭建了由近红外分光光谱仪、卤钨光源、光纤准直镜、Y型光纤等部件组成的煤岩反射光谱采集实验装置。根据常见顶板高度,设置光纤准直镜与试样距离为3米,采集了试样表面近红外波段(1000~2500nm)反射光谱,然后测定了试样表面光谱采集区域的灰分产率。使用一阶微分(FD)、二阶微分(SD)、连续统去除(CR)、标准正态变量变换(SNV)四种方法对13点Savitzky-Golay(SG)卷积去噪后的试样光谱反射率曲线进行了预处理,对其中50个煤岩试样的灰分产率与其预处理后光谱进行了相关性分析,得到最大相关系数为0.777,由连续统去除预处理方法获得,其所在波长点为1698nm,位于与煤岩主要有机成分有关的1700nm光谱带附近。取此50个试样最大相关系数波长点1698nm左右区间[1693nm, 1703nm]共11个波长点处的连续统去除预处理光谱值,及其灰分产率、煤岩类型,建立了支持向量煤岩灰分回归(SVR)、支持向量煤岩分类(SVC)模型,两种原位煤岩感知识别模型对其余25个测试煤岩试样的预测精度分别为92%、96%,同时对单个样本识别总耗时均小于0.1s,其中,支持向量煤岩灰分回归模型对此25个测试煤岩试样表面灰分产率的预测均方根误差(RMSE)达到了5%,决定系数达到0.88。本文的原位煤岩反射光谱感知实验和识别方法,为研制具有远距离、准确、快速、低成本等优势的井下煤岩识别系统提供了思路。


  题目Desulfuromonas alkenivorans S-7联合稻壳处理酸性重金属废水

  作者:佘臣杰 唐婕琳 何环 张朦 童丽 唐俊 陶秀祥

  摘要:为了研究硫酸盐还原菌和稻壳联合生物反应器在重金属废水处理中作用及机理。利用实验室前期分离鉴定的硫酸盐还原菌Desulfuromonas alkenivorans S-7联合填充稻壳柱式生物反应器处理人工合成酸性重金属(Fe3+,Mn2+,Cr6+)废水。比较了废水处理过程中理化特性(pH,Eh,Ec)及三种重金属离子变化规律,并利用FT-IR光谱仪分析了微生物和稻壳联合处理作用下重金属离子去除特性。研究结果表明:S-7能够明显提高酸性废水的pH,20 d后pH最终稳定在6.20左右,也能使反应体系维持在较高的还原环境并降低体系的电导率。S-7菌株对三种代表性离子都有一定的处理效果,对Fe、Mn、Cr三种金属离子的去除效率分别为Fe>Mn>Cr。反应器处理前期废水中离子的去除速率较快,后期由于离子共存对废水处理的影响使废水中金属离子浓度趋于平衡,出现动态制约平衡,S-7菌株对三种重金属离子的去除机制可能存在差异。处理后期由于Cr6+浓度上升明显,增大了SRB反应器中的重金属含量,明显影响SRB反应器的稳定性能;稻壳填充对S-7菌株生长能够稳定维持SRB反应器的厌氧环境,并且稻壳对金属离子去除也存在一定程度的物理吸附作用。FT-IR分析表明:S-7菌体处理废水时会吸附Fe、Mn、Cr离子,其中羟基、胺基、酰胺基及羧基是发生吸附作用重要的官能团;稻壳在处理重金属废水前后,稻壳的Si-O-Si和羰基在处理重金属废水中可能发挥了作用。


  往期首发录用稿:


  《煤炭学报》录用首发稿:2019年4月4日


  责任编辑:宫在芹

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