為探討煤氧化后煤樣的微觀物理結(jié)構(gòu)變化特征,采用液氮吸附實驗分別對六家褐煤、四臺褐煤、同忻煙煤和白芨溝無煙煤進行比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)測試,得出煤樣比表面積、孔徑分布及孔體積等隨預(yù)氧化溫度和預(yù)氧化時間的變化規(guī)律。結(jié)果表明:各煤礦預(yù)氧化煤樣比表面積值具有相同的變化規(guī)律:50℃預(yù)氧化煤樣>原始煤樣>120℃預(yù)氧化煤樣>200℃預(yù)氧化煤樣,且預(yù)氧化溫度一定時,預(yù)氧化時間越長,煤樣比表面積越小;各煤礦預(yù)氧化煤樣孔徑均集中分布于2～10 nm范圍內(nèi),煤樣50-6（在50℃下預(yù)氧化6 h）具有最高的累計孔體積終值,而煤樣200-24（在200℃下預(yù)氧化24 h）累計孔體積終值最低;煤樣50-6內(nèi)部孔隙網(wǎng)絡(luò)最為發(fā)達(dá),同條件下更易與氧氣結(jié)合發(fā)生煤氧復(fù)合反應(yīng),自燃危險性最高,煤樣200-24則相反,自燃危險性最低。 

【文章來源】：煤礦安全. 2020,51(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

BET法測試原理圖

圖2中，四臺6 h代表經(jīng)預(yù)氧化處理6 h的四臺礦煤樣，四臺24 h代表經(jīng)預(yù)氧化處理24 h的四臺礦煤樣，其余同理。由表2可見，不同煤礦原煤比表面積存在較大差異，其原因在于不同煤礦原煤煤樣變質(zhì)程度不同。煤樣變質(zhì)程度由低到高可分為：褐煤、煙煤、無煙煤等。一般而言，煤樣變質(zhì)程度越高則其比表面積越小。六家礦原煤煤樣與四臺礦原煤煤樣同屬于低變質(zhì)程度的褐煤，白芨溝礦原煤煤樣屬于高變質(zhì)程度的無煙煤，同忻礦原煤則為介于褐煤與無煙煤之間的煙煤，故各煤礦原煤比表面積由大到小依次為：六家礦煤樣、四臺礦煤樣、同忻礦煤樣、白芨溝礦煤樣。就褐煤而言，由煤樣比表面積數(shù)值可以推斷，四臺礦原煤煤樣變質(zhì)程度高于六家礦原煤煤樣。不同煤礦原始煤樣比表面積雖然存在差異，但各煤礦預(yù)氧化煤樣比表面積隨氧化溫度的變化規(guī)律近乎一致。由圖2可知，六家礦新鮮原煤樣比表面積為5.7 m2/g，預(yù)氧化煤樣隨預(yù)氧化溫度升高，比表面積降低趨勢。預(yù)氧化時間為6 h時，氧化溫度50℃煤樣比表面積達(dá)7.9 m2/g，較原始煤樣增長39%；氧化溫度120℃煤樣比表面積值為5.4 m2/g，較原始煤樣下降5.26%；氧化溫度200℃煤樣比表面積為5.2m2/g，較原始煤樣降低8.77%。預(yù)氧化時間為24 h時，其比表面積值變化規(guī)律亦是隨氧化溫度降低，各預(yù)氧化溫度下煤樣比表面積值較與預(yù)氧化時間為6h明顯降低，當(dāng)預(yù)氧化溫度為200℃時，比表面積值為3.7 m2/g，較原始煤樣降低35.09%，較預(yù)氧化6 h煤樣降低28.85%。而當(dāng)預(yù)氧化溫度一定時，預(yù)氧化時間越長，煤樣比表面積越小，預(yù)氧化溫度為50℃時，預(yù)氧化24 h煤樣比表面積值為6.6 m2/g，較6 h降低16.46%；預(yù)氧化溫度為120℃時，預(yù)氧化24 h煤樣比表面積值為4.6 m2/g，較6 h下降14.81%；預(yù)氧化溫度為200℃時，預(yù)氧化24 h煤樣比表面積值為3.7 m2/g，較6 h下降28.85%。

孔徑分布是指粉體表面存在的微細(xì)孔的容積隨孔徑尺寸的變化，是表征物質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)之一。根據(jù)實驗測試結(jié)果得到不同礦區(qū)煤樣孔徑分布結(jié)果如圖3～圖6。圖中的d V/dd表示總孔容對孔直徑的微分，表征了孔體積密度分布函數(shù)，該曲線上突出的峰值代表所測煤樣中分布最集中的孔徑范圍，累計孔體積表示隨著孔徑增加，煤樣的累計孔體積。圖4 四臺煤樣孔徑分布圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于熱重紅外聯(lián)用的煤二次氧化自燃特性研究[J]. 張辛亥,盧苗苗,白亞娥,秦政.  礦業(yè)安全與環(huán)保. 2018(05)
[2]基于液氮吸附法的淮南煤田晚石炭世太原組灰?guī)r孔隙結(jié)構(gòu)特征研究[J]. 李江濤.  煤礦安全. 2018(05)
[3]遺煤二次氧化過程中自燃極限參數(shù)變化規(guī)律試驗[J]. 張辛亥,李青蔚,肖旸,魯軍輝,鄧軍.  安全與環(huán)境學(xué)報. 2016(04)
[4]不同變質(zhì)程度煤二次氧化自燃的微觀特性試驗[J]. 鄧軍,趙婧昱,張嬿妮,王彩萍.  煤炭學(xué)報. 2016(05)
[5]煤樣兩次程序升溫自燃特性對比實驗研究[J]. 鄧軍,趙婧昱,張嬿妮,王彩萍,王凱.  西安科技大學(xué)學(xué)報. 2016(02)
[6]基于液氮吸附法對煤的孔隙特征研究與應(yīng)用[J]. 藺亞兵,賈雪梅,馬東民.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2016(03)
[7]低變質(zhì)程度煤二次氧化自燃特性試驗[J]. 鄧軍,趙婧昱,張嬿妮,王彩萍,王凱.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2016(03)
[8]Characteristics of coal re-oxidation based on microstructural and spectral observation[J]. Liang Yuntao,Tian Fuchao,Luo Haizhu,Tang Hui.  International Journal of Mining Science and Technology. 2015(05)
[9]基于顯微CT技術(shù)的不同溫度下油頁巖孔隙結(jié)構(gòu)三維逾滲規(guī)律研究[J]. 康志勤,王瑋,趙陽升,梁衛(wèi)國,楊棟,趙靜,趙東.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2014(09)
[10]基于顯微CT的不同煤體結(jié)構(gòu)煤三維孔隙精細(xì)表征[J]. 李偉,要惠芳,劉鴻福,康志勤,宋曉夏,馮增朝.  煤炭學(xué)報. 2014(06)



本文編號：3468618