水浸干燥后煤的孔隙结构及瓦斯吸附特性变化规律

在富含水煤系或水力措施后的煤层中,受水溶液的浸泡,煤的孔隙结构及吸附特性发生改变,为了深入研究其变化规律,在实验室利用蒸馏水对2种不同变质程度煤样进行了长时间(60d)浸泡,采用低温N2吸附实验和CO2吸附实验测试水浸前后煤样的孔隙结构变化规律,采用高压容量法测试水浸前后煤样的瓦斯吸附特性.结果表明,水浸干燥后煤体孔容...     

水分和粒度对煤吸附甲烷性能的实验研究

为了研究水分含量和粒度对煤吸附甲烷性能的影响,取山西西山杜儿坪矿2号煤干燥样、平衡水样和注水样进行了等温吸附实验。基于分子间作用力对水含量影响机理进行分析,并运用维里方程拟合等温吸附实验结果来验证。实验结果发现,在未达到平衡水分之前,水含量对高煤级吸附能力影响小且注水煤样中的液态水影响增加了甲烷吸附量;同一种煤的高含水煤样对液态水的亲和能力要远比平衡水煤样对气态水的亲和能力强。     

煤中汞的测定

煤中Hg是一种有害元素,以无机化合物和有机Hg的形式存在于煤中。一般含量很低,可以采用冷原子吸收法测定。但由于煤中Hg及其化合物在分解过程中易挥发,试样的分解成了方法的关键。本文选择HNO_3-H_2SO_4分解煤样并加助溶剂V_2O_5,可以分解煤样中的碳及其有机化合物,使Hg定量转入待测溶液中,最后用冷原子吸收法完成Hg的测定。方法简单快速,灵敏度高,重现性好。实验部分一、仪器及主要试剂仪器:CH7601汞分析仪。V_2O_5经500℃灼烧30min后备用。     

海南红树林湿地可培养硫酸盐还原菌的垂直分布特征研究

利用厌氧微生物分离技术,对深度为1.2 m 的海南红树林湿地沉积物钻孔样品进行了分离培养,共获得11 株 厌氧sulfate-reducing bacteria（SRB） 菌株。经显微观察和16S rDNA序列分析,可归纳为6个属,其中已经报道有芽孢杆菌 属（Bacillus）、弧菌属（Vibrio） 和梭状芽胞杆菌属（Clostridium）,另外3个属分别为伯克霍尔德菌属（Burkholderia）、希瓦氏菌属（Shewanella） 和海杆菌属（Marinobacterium）。不同属的细菌对硫酸盐还原的速率最低为14.71%,最高可达 56.78%,并且以上6属11株菌都能将+6价的硫还原生成-2价硫,并与培养基中的Fe2+结合生成黑色FeS沉淀,而这些无定 形FeS沉淀是生成黄铁矿的前体。红树林湿地SRB种群数量随沉积物深度的增加而降低,结合沉积物的地球化学分析测试 结果表明,表层（0 cm） 水界面的沉积物由于处于氧化-还原界面,氧气的周期性输入在一定程度上抑制了SRB的生长;随着 深度增加（10~40 cm）,充足的有机质、偏中性的pH值以及厌氧环境的增强,使得SRB种类和数量明显增加;而60 cm以下 沉积物中因TOC含量降低,减少了微生物可利用的碳源,pH值明显降低,Na+和Ca2+离子浓度明显增加,这些因素都抑制了 SRB的生长,使得深部沉积物中SRB的种类和数量显著减少。     

湘中南龙潭煤系不同演化程度煤的煤岩学特征及有机地球化学特征

摘 要　 通过对湘中南龙潭煤系不同煤级煤样的煤岩学和有机地球化学研究‚概括了湘中南 龙潭煤系煤的有机显微组成和主要有机地球化学特征‚指出其中的气煤、肥煤和焦煤是具有 较高生烃潜力的烃源岩‚壳质组和基质镜质体是这一阶段煤中的主要生烃组分。     

鄂尔多斯盆地北缘—晋北区煤中微量元素赋存特征及其洁净潜势

基于采自鄂尔多斯盆地北缘—晋北区 16个原煤样中 43种元素的测试分析 ,通过因子分析、聚类分析研究了这些元素的赋存状态 ,并据 4个洗煤厂精煤样与两个模拟洗选实验精煤样的分析 ,探讨了煤中相对富集的有害元素的洗选洁净潜势。结果表明 :1Br与 Ba有较强的有机亲和性 ,Cd、Cs、Zn、Pb与 Hg部分与有机质有关 ,其他元素主要与矿物有关。元素 Mo、P、Pb、Zn、Cs及硫与两种主因子正相关 ,反映其赋存状态的复杂性。有些在其他岩类中被认为彼此关系不大的元素 ( Be与 S,Sb与碳酸盐矿物 ) ,在煤中却紧密共生。 2多数煤样中矿物主要由粘土矿…     

淮北煤田煤中常量金属元素特征及其对煤成烃的影响

煤中常量金属元素是煤的重要组成,也是影响煤物理化学性质及加工利用的主要因素。通过测试淮北煤田16个煤样的4种常量金属元素（Fe、Ca、K和Ti）含量,分析其含量和赋存特征,并在此基础上,对去除铁元素的煤样和原煤样进行了热模拟实验。实验结果表明,4种元素含量的变异系数较大,元素来源具有多样性;钾元素主要以无机状态存在,其他元素以无机和有机结合态存在;去除铁元素的煤样热解烃含量的降低幅度较大。      

等压扩散下CO2对不同变质程度煤中CH4置换效应的影响

为了研究等压扩散条件下不同变质程度煤中CO₂置换CH₄特征规律,选择无烟煤、瘦煤和气肥煤3种煤样,进行了不同等压扩散压力下的等压扩散置换实验。实验结果表明:随着煤变质程度的增加煤吸附CH₄和CO₂的能力表现出逐渐增强的趋势,且CO₂的吸附量大于CH₄的吸附量;随着实验点扩散压力的增加,CO₂对CH₄的绝对置换量和置换率均随之增加,CO₂对CH₄的注置比却随之降低。在实验煤样变质程度范围内,CH₄置换率与煤变质程度和CO₂注置比均呈负相关关系。研究成果对井下注CO₂置换煤层CH₄的工程技术和理论具有指导意义。      

垃圾渗滤液与酸性矿山排水混合处理配比的优化

酸性矿山排水和垃圾渗滤液这两种废水均对环境污染严重,且对人类危害极大。垃圾渗滤液的突出特点是有机污染物种类多且浓度高、生物降解性差、氨氮浓度高。矿山酸性排水特点是水量大、p H较低(一般为2~3),硫酸盐和可溶性重金属离子的浓度高。生物法在对这两种废水处理中都有着广泛的应用,但目前对这两种废水都是采用单独处理方法,其工艺复杂且处理成本高。有国内学者以生活污水与酸性矿山排水进行混合厌氧处理的可行性探究,发现混合法处理比单独处理两种废水能实现污染物更好的去除。考虑到垃圾渗滤液中有机物含量高和氨氮浓度高等特点,理论上以垃圾渗滤液中有机物作为碳源,将垃圾渗滤液与酸性矿山排水混合后进行生物处理是可行的。因此本实验研究在不同m(COD)/m(SO2-4)配比下,即不同垃圾渗滤液和酸性矿山排水配比下,混合液中各种污染物的降解情况,主要是以硫酸盐和COD去除率为指标来优化两种废水的配比。本实验中所用垃圾渗滤液取自合肥市龙泉山垃圾填埋场渗滤液原液,酸性矿山排水取自马鞍山向山尾矿库的酸水坑。实验设计4组不同的配比,以只含垃圾渗滤液的实验组为对照组,其余3组将垃圾渗滤液和酸性矿山排水混合,使其m(COD)/m(SO2-4)比分别为0.5、1和3。实验以500 mL血清瓶作为反应器,每组做3个平行样以减少实验误差。两种废水混合后用1 mol/L的NaO H溶液调节p H至中性,鼓入氩气以置换瓶中的空气,使反应环境保持厌氧。所有实验组均置于35℃恒温培养箱培养,间隔一定时间进行产气情况及水质指标的测定,测试指标主要有CODCr、硫酸盐、氨氮和总氮等。实验结果表明,m(COD)/m(SO2-4)比显著影响混合液中硫酸盐的还原和有机物的厌氧消化效率。对比4个实验组的结果,发现所有实验组中的硫酸盐和COD都有所降解,但降解效果不同。只含垃圾渗滤液的对照组和m(COD)/m(SO2-4)分别为0.5、1、3的实验组中,硫酸盐去除率分别为和83.23%、12.62%、22.84%、60.31%,COD去除率分别为68.23%、43.35%、29.66%、66.04%。对照组中的硫酸盐去除率最大是因为垃圾渗滤液中硫酸盐含量低,硫酸盐还原生成的S2-相对也少,对体系的毒害作用就小,所以反应进行得相对彻底。m(COD)/m(SO2-4)值为3的实验组中硫酸盐去除率为60.31%,显著高于m(COD)/m(SO2-4)值为0.5和1的实验组。因此,确定在m(COD)/m(SO2-4)比为3的条件下,混合液中的硫酸盐和COD可以同时得到较好的去除。在本实验的厌氧消化体系中,存在多种厌氧微生物,如硫酸盐还原菌(SRB)和产甲烷菌(MPA)等。前人研究表明,在m(COD)/m(SO2-4)值大于2.7的情况下,MPA占优势,其受抑制作用小;m(COD)/m(SO2-4)值小于1.7的情况下,SRB占优势,而MPA受抑制作用大。m(COD)/m(SO2-4)值在1.7~2.7之间时,SRB与MPA之间存在着激烈的竞争,但相较而言,SRB比与MPA更具有竞争优势,因为:1)反应热力学有利于硫酸盐还原作用。硫酸盐还原反应比产甲烷过程更容易进行,因为硫酸盐还原作用所释放的能量比产甲烷反应所释放的能量要多;2)SRB对于产甲烷的前体H2和乙酸具有更高的亲和力,即较低的Km值;3)MPA反应过程中所要求的氧化还原电位比SRB更低。在本实验中,m(COD)/m(SO2-4)值为0.5和1的两个反应组,由于m(COD)/m(SO2-4)值小于1.7,因此SRB占优势,但硫酸盐还原率较低,可能的原因包括:1)SRB在与MPA的竞争中,虽有热力学优势,但它增殖速率缓慢,基质不足时需要较长时间才能成为优势菌种;2)发生SO2-4还原反应的理论m(COD)/m(SO2-4)值是0.67,该反应在SRB体内进行,但由于COD和SO2-4的渗透能力不同,使得在其体内要比体外的低,小于理论值0.67,所以SO2-4不能达到很高的还原率。3)反应体系中硫化物含量很高,对微生物有毒害作用。尤其以H2S对SRB的毒害作用最大,硫化物严重抑制了微生物在体系中的生长及作用。m(COD)/m(SO2-4)值为3的反应组,SO2-4去除效果较好,这说明在环境为SRB提供了充分基质的情况下,SRB也能在短时间内占优势。垃圾渗滤液与酸性矿山排水混合处理过程中的具体机制还需要进一步的深入研究。     

硫酸盐对磁赤铁矿—磁铁矿厌氧转化过程的影响

磁赤铁矿可以在厌氧微生物作用下固相转化为磁铁矿,这种转化过程具有重要的矿物学及环境磁学意义。文章通过开展硫酸盐还原菌（SRB） —磁赤铁矿交互作用实验,重点探讨了SRB 活性对磁赤铁矿—磁铁矿固相转化速率的影响。在31 d 培养期内,SO₄^2-+SRB+磁赤铁矿体系中SRB 的生长导致16.7%的SO₄^2-转化为酸可挥发性硫（AVS）,部分还原释放的Fe（II） 与AVS 反应生成单硫化物、双硫化物和多硫化物,同时铁氧化物因溶解作用粒径减小;在无SO₄^2-的SRB+磁赤铁矿体系中, SRB 还原产生的Fe （II） 主要存在于铁氧化物中,没有次生沉淀产生。X 射线衍射和穆斯堡尔谱分析结果表明在SRB 作用下纳米磁赤铁矿逐渐向磁铁矿转化,加入SO₄^2-时转化速率加快,与矿物接触的SRB 菌体的数量及其向磁赤铁矿传递电子的能力均得到了增强。在天然或人工厌氧条件下,SO₄^2-是制约磁赤铁矿向磁铁矿转化的重要因素。     

硫酸盐还原菌粘附作用对硬石膏分解的影响

硫酸盐还原菌(SRB)分解硫酸盐矿物对C、S、Fe、Sr、Ba等元素的循环起着重要制约作用,二者相互作用机制的阐明具有重要的矿物学、地球化学及地质微生物学意义。通过设计厌氧实验,本文探讨了SRB与硬石膏的作用过程及机理。结果表明,较之无菌体系,SRB体系中氧化还原电位(EORP)显著降低;可挥发性硫(AVS)与蛋白质浓度则不断增大;硬石膏中总溶出硫含量增加;硬石膏表面SRB粘附位置出现明显溶蚀现象。分析表明SRB通过两种机制促进硬石膏分解:SRB还原代谢消耗溶解态SO42-,降低SO42-浓度,进而促使硬石膏持续溶解;SRB粘附于硬石膏表面,其自身及代谢产物通过络合硬石膏中的Ca加速矿物分解,此种机制在前人的研究中被普遍忽略,而通过此机制SRB亦可促进难溶硫酸盐(天青石、重晶石等)及铁氧化物的溶解,进而制约相关元素的地球化学行为。     

含水饱和度对中阶煤储层应力敏感性影响实验

为了查明含水饱和度对中阶煤储层应力敏感性的影响,对煤层气井储层改造及排采工作提供指导,利用自主设计的实验装置开展了黔西松河矿龙潭组1+3号、15号煤干燥、含水及饱水条件下液测、气测渗透率应力敏感性实验,分析了煤样渗透率、渗透率损害率、渗透率不可逆损害率、应力敏感性系数变化特征。研究结果表明:随着含水饱和度升高,中阶煤液测渗透率应力敏感性增强,加卸载造成的渗透率不可逆损害率增大。含水饱和度升高导致初始气测渗透率降低,干燥煤样孔裂隙闭合程度高,饱水煤样因束缚水饱和度高,具有较强的气测渗透率应力敏感性。干燥煤样、含水煤样适宜采用幂函数表征无因次气测渗透率与有效应力的关系,饱水煤样则更适合采用负指数函数表征两者关系。中阶煤储层压裂及排采过程中应重视储层保护,当煤储层含水性较弱时,应优先考虑采用CO₂或N₂泡沫压裂方式进行储层改造。      

硅酸盐细菌煤炭脱硫实验研究

煤炭生物脱硫技术是目前和将来的重要研究内容之一.采用生长在含高硫煤培养基中的硅酸盐细菌来去除煤炭中的硫.研究结果表明,硅酸盐细菌对所用高硫煤样有脱硫效果,全硫含量从原煤样的5.45%降至处理后的3.45%,全硫脱除率达36.70%,其中细菌有效脱除率达9.91%.摇床培养的硅酸盐细菌比静止培养的硅酸盐细菌对煤炭脱硫效果更好.含氮培养基培养的硅酸盐细菌比无氮培养基培养的硅酸盐细菌脱硫效果要好.初步研究结果显示,硅酸盐细菌不仅对煤中硫化铁硫存在氧化作用,同时也对煤中有机硫和无机硫存在吸收与代谢转化作用.认为硅酸盐细菌对煤炭的脱硫作用存在两种机理:①硅酸盐细菌及其代谢产物对煤中硫产生氧化作用;②硅酸盐细菌对煤中硫进行了吸收与代谢转化.两种机理同时存在,且作用对象包括煤中所有形态的硫.该实验结果显示硅酸盐细菌在脱硫研究中有潜在应用前景.     

煤储层纳米孔隙结构及其瓦斯扩散特征

研究煤复杂发育的孔隙结构对揭示煤层气体赋存机理及扩散运移规律有重要意义.为了研究煤的纳米孔隙结构,利用SEM、液氮吸附、小角X射线研究了不同煤阶煤的纳米孔隙在形式和分布上的非均匀性.实验煤样煤基质中的孔呈多峰分布,且孔径范围主要集中在2~10 nm.煤样低温液氮吸附实验测得煤样的吸附量为3.676 cm3/g,煤样的比表面积为1.416 m2/g.以最可几孔径作为研究对象,在实验压力范围内,吸附压力越大,最可几孔径变大的越多;瓦斯气体在纳米级孔隙结构中的扩散模式以过渡型扩散为主,微孔更发达的煤样中,扩散更接近Knudsen型扩散,中孔更发达的煤样中,扩散更接近Fick型扩散;Knudsen数与温度呈负相关关系,温度高于250 K后,Knudsen数趋于稳定,与压强呈正相关关系,压强越大,扩散越容易.      

淮北许疃矿构造煤孔隙结构及压敏效应

为了探究构造煤的孔隙结构及压敏效应,采取淮北许疃矿煤样,利用扫描电子显微镜、压汞实验、含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流装置进行相关参数测试,研究构造煤的孔隙结构以及有效应力对煤样渗透率渗透系数的影响。实验结果表明:碎裂结构煤裂隙规则、平直,连通性较好;原生结构煤中主要以微孔为主,构造煤中以微孔和过渡孔占主导。韧性变形系列构造煤的有效应力与渗透率呈抛物线关系;有效应力小于4 MPa时,煤体渗透率敏感性显著,大于4 MPa时其渗透率敏感性弱。该趋势是有效应力和解吸效应共同作用的结果;由于解吸和有效围压的共同作用,渗透率存在最小值。与沁水盆地相比,许疃矿煤样部分渗透率损害系数较高。      

安徽滁河断裂带温泉的水化学和同位素特征及成因分析

笔者等以安徽滁河断裂带内的6个温泉为主要研究对象,分析了水样的水化学特征,利用氢氧同位素对温泉的补给方程进行估算,并提出温泉的成因模式。研究区温泉阳离子以Ca2+和Mg2+为主,根据SO2-4和HCO-3的相对含量的不同,可以将水样分为两组,A组水样（富HCO-3）的主要离子的质量浓度均低于B组（富SO2-4）水样,A组水样的水化学类型为HCO-3—Ca2+·Mg2+; B组水样的（除AH16 4为SO2-4—Ca2+外）水化学类型为SO2+4—Ca2+·Mg2+。A组水样的稀土元素含量高于B组,二者均在NASC标准化图解上表现出平坦型的配分模式,且都表现出轻稀土富集和Eu正异常的特征。水样的氢氧稳定同位素组成表明温泉的补给来源都是大气降水,补给区温度约为13~15 ℃。A组温泉的补给高程为120~160 m低于B组温泉的200~260 m,且A组温泉的热储温度为45~70℃,低于B组温泉的热储温度70~105 ℃。地下水经历深循环获得大地热流加热后沿断裂带上升出地表。     

基于综合勘查的煤系矿产资源组合类型研究

含煤岩系矿产资源综合勘查和协同开发是当前煤炭领域关注的热点和前沿方向。通过系统收集整理相关资料、现场调研、以及专题会议研讨,重点考虑不同煤系矿产资源的赋存、相态、综合勘查评价要求等特征,从综合勘查角度,对煤系矿产资源所具有的共性进行梳理,提炼划分出3种煤系矿产资源组合类型,包括煤与煤系异体固体矿产组合、煤与煤系同体固体矿产组合、煤与煤系气组合,可为含煤岩系矿产综合勘查工程方案的制定提供理论指导。      

煤样粒度对煤的视相对密度测定影响探讨

煤是由有机物质和无机物质混合组成,由于自身的特殊性质,影响煤的视相对密度测定因素很多,如样品制备、温度控制、空白试验等。按照GB/T6949-1998《煤的视相对密度测定方法》要求,煤样粒度采用10~13mm,即使严格按照国标制样化验,仍出现化验数据与实际情况不符的现象。大量的对比实验表明:煤样粒度对测试结果影响明显,其中采用4~6mm和6~10mm2个粒级进行煤视相对密度测定实验,结果发现重复性限好。考虑到4~6mm粒度的煤样在涂蜡时容易崩解破裂并易粘蜡屑等缺点,故建议用6~10mm粒度代替国标中的10~13mm粒度进行煤视相对密度的测定。     

老虎台矿泥浆环境煤的瓦斯解吸机制研究

为了研究老虎台矿泥浆环境煤的瓦斯解吸机制,探讨了泥浆钻孔取心过程煤的瓦斯解吸状态,按照煤心管内的煤的瓦斯压力与管壁泥浆压力大小关系得出瓦斯解吸的四个阶段,并系统研究了相应阶段煤的瓦斯解吸特征;在此基础上研究了影响老虎台矿泥浆环境煤的瓦斯解吸控制因素,从提钻速率、瓦斯压力和粒径等因子深入分析了对泥浆环境煤的瓦斯解吸的影响,得出提钻速率愈小,泥浆环境下瓦斯逸散量愈大;在相同瓦斯压力条件下,煤样瓦斯解吸Q-t曲线呈"S"形态,一定时间后,瓦斯解吸量将不再增加,且瓦斯逸散量与瓦斯压力具有同步增大的趋势;煤样粒径在增加的同时,煤样瓦斯解吸初速度呈现不断减小的趋势,且粒径达到某一数值后,曲线收敛,煤样瓦斯解吸初速度趋于稳定。最后对老虎台矿煤样,在泥浆压力6.00MPa,瓦斯压力2.00MPa,提钻速率0.2m/s条件下开展瓦斯解吸实验,得出煤层瓦斯解吸规律曲线呈"S"形态展布,经多项式拟合得出瓦斯解吸规律Q-t模型。研究结果为地勘时期煤的瓦斯解吸测试,分析瓦斯逸散提供指导。     

煤的比表面积 孔体积及其对煤吸附能力的影响

在液氮温度下，通过测试煤样在气体饱和蒸气压力范围内对N2的吸附过程及吸附量，用BET降BJH理论模型计算出煤的孔体积和孔表面积。同时，对煤样进行等温吸附CH4试验，根据试验结果,探讨了煤的孔体积，孔比表面积及与孔类型的关系，及其对煤吸附能力的影响，即煤对CH4的吸附能力与总孔体积，总孔比表面积，微孔比表面积呈正相关。