峰峰煤田煤的X射线衍射分析

1973年作者在早古生代黑色页岩的研究工作中,开始探索用X射线衍射分析方法对煤及石煤的变质程度进行研究,初步小结了工作方法.近年来,我们在研究峰峰煤田煤的变质特征中,系统采集了峰峰煤田大煤煤层光亮煤样,并进行了X衍射分析测定,现将工作方法及研究的初步看法作一小结.整个工作都是在彭志忠教授的指导下进行的,在此表示感谢.用X射线衍射分析法研究煤及含炭物质,在国外已有几十年的历史,不少学者用此法探索煤的有机化学结构,研究煤在变质过程中有机质化学结构的变化以及确定煤的变质程度等.     

用XRD表征煤变质程度的改进方法

目前煤变质程度的X射线衡量方法存在γ带不好分峰、δ峰信息没有被使用、扣除背底不合理等问题,通过对比分析不同变质程度煤的X射线衍射图谱,提出在不扣除背底信息前提下,使用002峰斜率、延展半高宽和δ峰信息来修正变质系数公式。经过多组不同变质程度煤样X射线衍射（XRD）图谱的计算验证,表明该方法能够较好地表征煤的变质程度,避免了γ带不好分峰、δ峰有效信息没有使用和扣除背底不合理等问题,是一种简单可行而又较为准确的衡量煤变质程度的方法,建议在行业内推广使用。      

煤的结构与变质因素的关系

众所周知,温度、压力和时间是影响煤变质的重要因素。为了探索这些因素对煤变质的作用,我们利用X射线衍射仪等手段对煤的芳香核进行了结构测定（其原理和方法见本刊1980年第2期“煤的X射线分析”一文—编者）。首先单独研究温度或压力分别对煤结构的影响,然后再同时进行温度和压力复合因素的实验。为了结合实际,还研究了自然界各种变质类型煤的结构,以确定其变质与温度、压力的关系。从而对煤变质作用的机理和各种变质作用的影响因素,以及某些煤变质理论问题提出了一些看法。但实验尚属初步,有待进一步深化。      

煤变质程度的新指标——变质系数

通过对不同变质程度煤的Ｘ射线衍射分析，探讨了各种煤的结构特点，提出了考察煤变质程度的新指标－变质系数，不仅合理，而且能较精确地反映出煤的变质程度。     

构造煤的动力变质作用及其演化规津

采用X射线衍射分析、电子顺磁共振等方法研究了构造煤的动力变质作用特征和演化规律。构造煤与煤层的变形变质历史有关,动力变质作用形成的构造煤,其结构特征与其它变质类型煤不同,演化途径也不同,但它们的演化规律一致。      

试论煤中矿物质对煤反应性的影响

1 概述 煤的反应性是煤的重要工艺性质之一,它与煤的气化和燃烧有密切的关系。它是评价气化、动力以及冶金用煤的一个重要指标。因此,研究煤的反应性具有极其重要的意义。 以往,研究煤的反应性主要侧重于煤的有机组成部分,诸如煤的变质程度;煤的组成结构;煤的有机显微组分;煤及焦炭的表面微孔结构,以及煤经焦化后其光学各向异性组织的发达程度等等。而对煤中矿物质对煤的反应性的影响,则未引起足够的注意。特别是在国内尚未见到有关的报导。但是,国外不少学者对煤中矿物质,特别是某些金属化合物对煤反应性的影响进行了广泛深入的研究。他们通过热重分析、X射线衍射、扫描电镜等手段,研     

河南省平顶山一荥巩煤田不同变质程度煤的煤岩学特征

对不同变质程度的煤进行了手标本和显微镜下研究、物理性质测定、化学成分分析以及 X 射线、红外光谱和顺磁共振分析。阐明了煤化过程中不同变质程度煤所表现出的一系列特征;探讨了其中的变化规律,确定出煤化过程是不可逆的渐变过程,是非芳环结构不断破坏,芳环结构不断稠合的过程。内部结构的变化使煤的物理化学性质和岩石学特征发生相应的变化,并伴随围岩粘土矿物组合和含量的变化。     

接触变质作用对煤基石墨烯量子点的影响研究

为研究煤的接触变质作用对煤基石墨烯量子点性质的影响,以形成于深成变质、区域岩浆变质的煤为对比,采用氧化剥离法进行煤基石墨烯量子点的制备,并利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光光谱（PL）对原煤及制备产物的结构进行分析。实验结果表明,随煤级升高,脱灰煤的结构缺陷减少,芳香片层逐渐增大,晶体结构向有序化方向进行。以煤为碳源制备而成的量子点,粒度均一性良好,并随煤级升高粒径有更大的趋势。碳元素以 C-C/C-H 形式为主,氧主要存在于碳氧官能团中,C∶O≤7∶3,且氧含量随煤级升高而升高。在紫外光（λ=297 nm）的照射下,样品散发蓝色荧光,且在煤级较低时荧光强度较大,并随煤级升高逐渐降低。相较于深成变质、区域岩浆变质形成的煤,接触变质作用形成的煤,产物具有更多的 COO- 结构,而 C=O 键含量降低;荧光强度在煤级较低时的上升趋势更为明显,并在高阶烟煤达到最大;受接触变质作用影响的煤,具有更加规则的石墨化结构。     

不同变质变形煤储层孔隙特征与煤层气可采性

煤储层孔隙是煤层气的主要聚集场所和运移通道,煤储层孔隙结构不仅制约着煤层气的含气量,而且对其可采性也有重要影响。文中选取淮北煤田和沁水盆地不同矿区有代表性的煤样,通过对研究区不同变质与变形煤样的宏微观构造观测、镜质组反射率与孔隙度测试以及压汞实验分析,研究了不同变质变形煤储层孔隙结构特征及其对煤层气可采性的制约。研究结果表明,按照不同的变质变形特征将研究区煤储层主要划分为5类,即:高变质较强至强变形程度煤储层(Ⅰ类)、高变质较弱变形程度煤储层(Ⅱ类)、中变质较强变形程度煤储层(Ⅲ类)、中变质较弱变形程度煤储层(Ⅳ类)及低变质强变形程度煤储层(Ⅴ类)。不同变质变形煤储层的孔隙结构具有以下特征:Ⅰ类和Ⅱ类煤储层吸附孔占主导,Ⅰ类煤储层孔隙连通性差,Ⅱ类煤储层因后期叠加了构造裂隙,孔隙连通性变好;Ⅲ类煤储层中孔、大孔增多,但有效孔隙少,孔隙连通性变差;Ⅳ类煤储层吸附孔较多,中孔、大孔中等,且煤储层内生裂隙发育,孔隙具有较好的连通性,渗透性明显变好;Ⅴ类煤储层吸附孔含量较低,中孔较发育,大孔不太发育,有效孔隙少,孔隙连通性差。由此,变质程度高且叠加了一定构造变形的煤储层(Ⅱ类)以及中等变质程度变形较弱且内生裂隙发育的煤储层(Ⅳ类),其煤层气有较好的渗透性,可采性较好。     

淮南煤田潘三煤矿4-2煤中矿物对岩浆侵入的响应

以淮南煤田潘三煤矿4-2煤层中的岩浆岩、天然焦和煤样品为研究对象,利用X射线衍射仪和X射线荧光光谱仪测试其矿物组成和主量元素含量,研究地下岩浆侵入对煤中矿物成分的影响。结果表明:煤变质成天然焦后,其总的矿物含量增多,并伴随着后生矿物如微斜长石和镁绿泥石的出现。天然焦中后生矿物的组成元素可能来源于岩浆或热液中的主量元素如Si、Al、Na、K、Fe和Mg。     

接触变质作用对煤基石墨烯量子点的影响研究

为研究煤的接触变质作用对煤基石墨烯量子点性质的影响,以形成于深成变质、区域岩浆变质的煤为对比,采用氧化剥离法进行煤基石墨烯量子点的制备,并利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光光谱（PL）对原煤及制备产物的结构进行分析。实验结果表明,随煤级升高,脱灰煤的结构缺陷减少,芳香片层逐渐增大,晶体结构向有序化方向进行。以煤为碳源制备而成的量子点,粒度均一性良好,并随煤级升高粒径有更大的趋势。碳元素以 C—C/C—H 形式为主,氧主要存在于碳氧官能团中,C∶O≤7∶3,且氧含量随煤级升高而升高。在紫外光（λ=297 nm）的照射下,样品散发蓝色荧光,且在煤级较低时荧光强度较大,并随煤级升高逐渐降低。相较于深成变质、区域岩浆变质形成的煤,接触变质作用形成的煤,产物具有更多的 COO— 结构,而 C==O 键含量降低;荧光强度在煤级较低时的上升趋势更为明显,并在高阶烟煤达到最大;受接触变质作用影响的煤,具有更加规则的石墨化结构。     

煤结构与煤变质程度关系初探

本文研究了煤大分子结构的芳香性和缩合程度,查明了由褐煤到低变质烟煤,从低变质烟煤到高变质烟煤,再到无烟煤,煤结构变化有不同的特征,从而可以根据化学组成和结构特征划分煤变质阶段。      

广西东罗晚二叠世煤的地球化学及化学结构特征

东罗晚二叠世煤的变质作用以深成变质为主,后期叠加的大气降水热液对煤变质影响不大。古植物生长具＂喜基性成分＂的特征。煤中外源碎屑的大量加入,对煤灰化学成分尤其是ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＲＥＥ等产生较大影响。随煤变质程度升高,Ｘ射线衍射、红外光谱和拉曼光谱表现出不同的特征,而碳同位素基本不发生分馏。     

河南省石炭-二叠纪煤类分布及煤变质特征

为系统研究河南省石炭-二叠纪煤的变质作用类型及变质演化规律,采用野外钻探、测试分析、统计、计算机模拟等方法,对石炭-二叠纪煤类、煤的变质程度、变质作用类型等进行研究。结果表明,石炭-二叠纪煤变质程度总体较高,以焦煤-无烟煤为主,可采煤层的变质程度以及煤类在平面上近似呈环带状分布。煤的变质作用主要为深成变质作用、动力变质作用、接触变质作用和区域岩浆热变质作用。深成变质作用对石炭-二叠纪煤的变质具有普遍控制作用。煤的变质演化历程表明,经历了印支期三叠纪深成变质作用;燕山期侏罗纪,煤系处于高温低压带环境,岩浆活动强烈,区域岩浆变质作用使煤级剧增,叠加动力变质作用、接触变质作用后,局部煤级进一步增加,形成了现今石炭-二叠纪煤变质分带,其后不同时期各类变质作用对煤级的影响已经非常微弱。     

煤岩学与油气资源评价

一、煤的还原程度由于根源植物、沉积环境、变质条件等的不同,煤的物理性质和化学结构也各有特点。过去往往仅根据煤的结构或构造的差异,来研究成煤过程的影响因素。在具体技术方法上,一般多基于利用煤化程度及显微镜下的组构成分,以及结合其他某些定性指标予以研究。近年来,苏联学者提出了“还原程度”(degree of Reduction)这个新概念,用来解释煤在生成时,由于沉积条件和变质条件所支配的煤化学结构的差异。     

沁水盆地南部煤储层显微裂隙发育的影响因素

为研究沁水盆地南部3号和15号煤储层显微裂隙的发育情况,借助扫描电镜显微裂隙分析、荧光显微镜显微裂隙统计、X射线衍射分析等手段,总结了地应力、煤岩显微组分、煤变质程度、煤中矿物质与显微裂隙发育的关系,探讨了影响煤储层显微裂隙发育主要因素。结果表明,该区煤储层显微裂隙较为发育,显微裂隙密度一般为7~59条/9 cm2,以C型和D型裂隙为主,扫描电镜下常见张性裂隙、剪性裂隙,对煤储层渗透性贡献较大,内生裂隙较少见。显微裂隙通常发育于镜质组中,裂隙密度随变质程度的升高表现出降低的趋势,煤中矿物的充填作用对于显微裂隙的发育影响较大,对煤样渗透性造成了直接破坏作用,地应力场的方向和大小控制着外生显微裂隙的开合程度,进而对煤储层的渗透性产生影响。因此认为,地应力和煤中矿物是影响该区煤储层显微裂隙发育的主要因素。      

湖南新化煤系石墨结构演化及其热反应行为

为了探究煤系石墨形成过程中结构演化及不同石墨化程度无烟煤和石墨的热反应行为,选取湖南新化系列变质程度无烟煤和煤系石墨为研究对象,通过X射线衍射（XRD）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）对其结构进行表征,并结合程序控制升温法（TPO）分析不同变质程度无烟煤和煤系石墨的热反应行为。结果表明,随变质程度的增加,碳结构由无烟煤中的无定形态转变成石墨的三维有序C原子点阵。系列石墨化煤是由多种有序度不同的碳结构相组成,体现了其结构非均质性,碳结构相含量及分布随变质程度而逐渐变化,石墨化程度最高的煤系石墨中主要为石墨微晶集合体,但依旧含有结构缺陷。无烟煤和煤系石墨中碳结构的多相性和不均匀分布是影响其热反应行为的重要原因。      

构造煤的动力变质作用及其演化规律

采用Ｘ射线衍射分析，电子顺磁共振等方法研究了构造煤的动力变质作用特征和演化规律。构造煤与煤层的变形变质历史有关，动力变质作用形成的构造煤，其结构特征与其它变质类型煤不同，演化途径也不同，但它们的演化规律一致。     

京西羊屎沟变质矿物组合及变质带

接触热变质带的划分对变质岩变质过程的研究提供了有力的依据。基于京西羊屎沟地区地层中变质矿物组合及其空间分布情况,对该区的接触热变质带进行划分,并分析变质作用的形成阶段。由于燕山期房山岩浆岩体侵入,使围岩发生不同程度的接触热变质作用,形成各种特征变质矿物。在特定岩石类型中,特征变质矿物有规律的组合。采用偏光显微镜透射法和X射线衍射分析,分为透辉石-透闪石带、二云母带、红柱石白云母带和绢云母带,表明距离岩体由近至远,岩石变质程度由高到低呈分带现象。伴随着岩浆侵入不同阶段形成不同的特征变质矿物,将接触热变质作用分为5个渐进的阶段。      

晋城矿区无烟煤层中泥岩夹矸的变化特征及成因探讨

通过研究无烟煤层中泥岩夹矸的岩石矿物学特征，探讨其主要成分高岭石发生转化的主要方向及影响因素。对晋城矿区实地观测，并采集一定量的标本，通过显微镜下鉴定、差热分析、X射线粉晶衍射分析、红外吸收光谱分析等研究，发现无烟煤层泥岩夹矸中高岭石主要向伊利石转化，并有伊利石-蒙脱石(I／M)混层矿物及蒙脱石出现。煤的变质程度升高、夹矸矿物转化的主要原因是区域变质作用及周围介质条件的影响。