• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
不同脱气温度下低阶煤孔隙结构特征研究——以新疆吐哈盆地西山窑组褐煤为例
  • 作者

    李腾 王海超

  • 单位

    西安石油大学 石油工程学院新疆大学 地质与矿业工程学院

  • 摘要

    在开展低温氮气吸附实验时,样品脱气温度对低阶煤孔隙结构具有显著的影响,而适宜的低阶煤脱气温度尚无明确定论。对采集自新疆吐哈盆地的低阶煤样使用TriStar II Plus Series比表面与孔隙度分析仪,以30 ℃为步长,开展120~300 ℃不同脱气温度下的低阶煤样孔隙结构试验测试。结果表明:煤样质量随脱气温度的升高持续下降,在煤样脱气温度≤180 ℃时,煤样质量减少较为缓慢,随后煤样质量减少率有所增加,尤其是在脱气温度≥240 ℃时,煤样质量快速下降,这与高温作用下低阶煤样中挥发分的快速析出作用有关;随脱气温度的升高,煤样吸附/解吸滞后环呈逐渐减小的趋势,且在相对压力0.5时脱附曲线的拐点逐渐减小至消失,表明低阶煤样孔隙结构发生变化,且孔隙结构由复杂变的简单;随脱气温度的逐渐升高,煤岩的氮气最大吸附量和煤岩孔容呈现出三段式变化,煤岩孔比表面积则持续下降,这与升温过程中低阶煤样中部分孔隙热作用下的孔隙坍塌作用相关;煤岩阶段孔容和阶段孔比表面积随脱气温度的升高而持续下降,但其主要发生在孔径<20 nm的孔隙范围内,表明微孔和孔径<20 nm的介孔孔隙的坍塌作用对煤岩孔容和孔比表面积的控制作用显著,而由于孔径<20 nm孔隙的坍塌作用,微孔和部分介孔转变为更大孔径的介孔和大孔,低阶煤样的平均孔径呈逐渐增大的趋势。较高的脱气温度下,挥发分的析出作用及孔隙坍塌作用表明低阶煤孔隙结构已经失真,而在脱气温度≤150 ℃时,煤岩累积孔容和累积孔比表面积曲线差异最小,煤岩孔隙结构较为一致,较低预处理温度下低阶煤样孔隙结构未发生显著改变。因此,在利用低温氮气吸附法开展低阶煤孔隙结构特征研究时,脱气温度以不超过150 ℃为佳。

  • 关键词

    低阶煤脱气温度孔隙结构低温氮气吸附三段式变化

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金青年基金资助项目(41902171);陕西省自然科学基金资助项目(2019JQ-527);陕西省教育厅科研计划资助项目(20JS116)
  • 引用格式
    李腾,王海超.不同脱气温度下低阶煤孔隙结构特征——以新疆吐哈盆地西山窑组褐煤为例[J].煤炭学报,2021,46(S1):414-422.
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