预氧化对煤比表面积及孔径分布影响的实验研究
发布时间：2021-10-31 18:17
为探讨煤氧化后煤样的微观物理结构变化特征,采用液氮吸附实验分别对六家褐煤、四台褐煤、同忻烟煤和白芨沟无烟煤进行比表面积和孔隙结构测试,得出煤样比表面积、孔径分布及孔体积等随预氧化温度和预氧化时间的变化规律。结果表明:各煤矿预氧化煤样比表面积值具有相同的变化规律:50℃预氧化煤样>原始煤样>120℃预氧化煤样>200℃预氧化煤样,且预氧化温度一定时,预氧化时间越长,煤样比表面积越小;各煤矿预氧化煤样孔径均集中分布于2～10 nm范围内,煤样50-6（在50℃下预氧化6 h）具有最高的累计孔体积终值,而煤样200-24（在200℃下预氧化24 h）累计孔体积终值最低;煤样50-6内部孔隙网络最为发达,同条件下更易与氧气结合发生煤氧复合反应,自燃危险性最高,煤样200-24则相反,自燃危险性最低。
【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
BET法测试原理图
图2中，四台6 h代表经预氧化处理6 h的四台矿煤样，四台24 h代表经预氧化处理24 h的四台矿煤样，其余同理。由表2可见，不同煤矿原煤比表面积存在较大差异，其原因在于不同煤矿原煤煤样变质程度不同。煤样变质程度由低到高可分为：褐煤、烟煤、无烟煤等。一般而言，煤样变质程度越高则其比表面积越小。六家矿原煤煤样与四台矿原煤煤样同属于低变质程度的褐煤，白芨沟矿原煤煤样属于高变质程度的无烟煤，同忻矿原煤则为介于褐煤与无烟煤之间的烟煤，故各煤矿原煤比表面积由大到小依次为：六家矿煤样、四台矿煤样、同忻矿煤样、白芨沟矿煤样。就褐煤而言，由煤样比表面积数值可以推断，四台矿原煤煤样变质程度高于六家矿原煤煤样。不同煤矿原始煤样比表面积虽然存在差异，但各煤矿预氧化煤样比表面积随氧化温度的变化规律近乎一致。由图2可知，六家矿新鲜原煤样比表面积为5.7 m2/g，预氧化煤样随预氧化温度升高，比表面积降低趋势。预氧化时间为6 h时，氧化温度50℃煤样比表面积达7.9 m2/g，较原始煤样增长39%；氧化温度120℃煤样比表面积值为5.4 m2/g，较原始煤样下降5.26%；氧化温度200℃煤样比表面积为5.2m2/g，较原始煤样降低8.77%。预氧化时间为24 h时，其比表面积值变化规律亦是随氧化温度降低，各预氧化温度下煤样比表面积值较与预氧化时间为6h明显降低，当预氧化温度为200℃时，比表面积值为3.7 m2/g，较原始煤样降低35.09%，较预氧化6 h煤样降低28.85%。而当预氧化温度一定时，预氧化时间越长，煤样比表面积越小，预氧化温度为50℃时，预氧化24 h煤样比表面积值为6.6 m2/g，较6 h降低16.46%；预氧化温度为120℃时，预氧化24 h煤样比表面积值为4.6 m2/g，较6 h下降14.81%；预氧化温度为200℃时，预氧化24 h煤样比表面积值为3.7 m2/g，较6 h下降28.85%。
孔径分布是指粉体表面存在的微细孔的容积随孔径尺寸的变化，是表征物质孔隙结构的重要参数之一。根据实验测试结果得到不同矿区煤样孔径分布结果如图3～图6。图中的d V/dd表示总孔容对孔直径的微分，表征了孔体积密度分布函数，该曲线上突出的峰值代表所测煤样中分布最集中的孔径范围，累计孔体积表示随着孔径增加，煤样的累计孔体积。图4 四台煤样孔径分布图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热重红外联用的煤二次氧化自燃特性研究[J]. 张辛亥,卢苗苗,白亚娥,秦政. 矿业安全与环保. 2018(05)
[2]基于液氮吸附法的淮南煤田晚石炭世太原组灰岩孔隙结构特征研究[J]. 李江涛. 煤矿安全. 2018(05)
[3]遗煤二次氧化过程中自燃极限参数变化规律试验[J]. 张辛亥,李青蔚,肖旸,鲁军辉,邓军. 安全与环境学报. 2016(04)
[4]不同变质程度煤二次氧化自燃的微观特性试验[J]. 邓军,赵婧昱,张嬿妮,王彩萍. 煤炭学报. 2016(05)
[5]煤样两次程序升温自燃特性对比实验研究[J]. 邓军,赵婧昱,张嬿妮,王彩萍,王凯. 西安科技大学学报. 2016(02)
[6]基于液氮吸附法对煤的孔隙特征研究与应用[J]. 蔺亚兵,贾雪梅,马东民. 煤炭科学技术. 2016(03)
[7]低变质程度煤二次氧化自燃特性试验[J]. 邓军,赵婧昱,张嬿妮,王彩萍,王凯. 煤炭科学技术. 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]基于显微CT技术的不同温度下油页岩孔隙结构三维逾渗规律研究[J]. 康志勤,王玮,赵阳升,梁卫国,杨栋,赵静,赵东. 岩石力学与工程学报. 2014(09)
[10]基于显微CT的不同煤体结构煤三维孔隙精细表征[J]. 李伟,要惠芳,刘鸿福,康志勤,宋晓夏,冯增朝. 煤炭学报. 2014(06)
本文编号：3468618
【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
BET法测试原理图
图2中，四台6 h代表经预氧化处理6 h的四台矿煤样，四台24 h代表经预氧化处理24 h的四台矿煤样，其余同理。由表2可见，不同煤矿原煤比表面积存在较大差异，其原因在于不同煤矿原煤煤样变质程度不同。煤样变质程度由低到高可分为：褐煤、烟煤、无烟煤等。一般而言，煤样变质程度越高则其比表面积越小。六家矿原煤煤样与四台矿原煤煤样同属于低变质程度的褐煤，白芨沟矿原煤煤样属于高变质程度的无烟煤，同忻矿原煤则为介于褐煤与无烟煤之间的烟煤，故各煤矿原煤比表面积由大到小依次为：六家矿煤样、四台矿煤样、同忻矿煤样、白芨沟矿煤样。就褐煤而言，由煤样比表面积数值可以推断，四台矿原煤煤样变质程度高于六家矿原煤煤样。不同煤矿原始煤样比表面积虽然存在差异，但各煤矿预氧化煤样比表面积随氧化温度的变化规律近乎一致。由图2可知，六家矿新鲜原煤样比表面积为5.7 m2/g，预氧化煤样随预氧化温度升高，比表面积降低趋势。预氧化时间为6 h时，氧化温度50℃煤样比表面积达7.9 m2/g，较原始煤样增长39%；氧化温度120℃煤样比表面积值为5.4 m2/g，较原始煤样下降5.26%；氧化温度200℃煤样比表面积为5.2m2/g，较原始煤样降低8.77%。预氧化时间为24 h时，其比表面积值变化规律亦是随氧化温度降低，各预氧化温度下煤样比表面积值较与预氧化时间为6h明显降低，当预氧化温度为200℃时，比表面积值为3.7 m2/g，较原始煤样降低35.09%，较预氧化6 h煤样降低28.85%。而当预氧化温度一定时，预氧化时间越长，煤样比表面积越小，预氧化温度为50℃时，预氧化24 h煤样比表面积值为6.6 m2/g，较6 h降低16.46%；预氧化温度为120℃时，预氧化24 h煤样比表面积值为4.6 m2/g，较6 h下降14.81%；预氧化温度为200℃时，预氧化24 h煤样比表面积值为3.7 m2/g，较6 h下降28.85%。
孔径分布是指粉体表面存在的微细孔的容积随孔径尺寸的变化，是表征物质孔隙结构的重要参数之一。根据实验测试结果得到不同矿区煤样孔径分布结果如图3～图6。图中的d V/dd表示总孔容对孔直径的微分，表征了孔体积密度分布函数，该曲线上突出的峰值代表所测煤样中分布最集中的孔径范围，累计孔体积表示随着孔径增加，煤样的累计孔体积。图4 四台煤样孔径分布图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热重红外联用的煤二次氧化自燃特性研究[J]. 张辛亥,卢苗苗,白亚娥,秦政. 矿业安全与环保. 2018(05)
[2]基于液氮吸附法的淮南煤田晚石炭世太原组灰岩孔隙结构特征研究[J]. 李江涛. 煤矿安全. 2018(05)
[3]遗煤二次氧化过程中自燃极限参数变化规律试验[J]. 张辛亥,李青蔚,肖旸,鲁军辉,邓军. 安全与环境学报. 2016(04)
[4]不同变质程度煤二次氧化自燃的微观特性试验[J]. 邓军,赵婧昱,张嬿妮,王彩萍. 煤炭学报. 2016(05)
[5]煤样两次程序升温自燃特性对比实验研究[J]. 邓军,赵婧昱,张嬿妮,王彩萍,王凯. 西安科技大学学报. 2016(02)
[6]基于液氮吸附法对煤的孔隙特征研究与应用[J]. 蔺亚兵,贾雪梅,马东民. 煤炭科学技术. 2016(03)
[7]低变质程度煤二次氧化自燃特性试验[J]. 邓军,赵婧昱,张嬿妮,王彩萍,王凯. 煤炭科学技术. 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]基于显微CT技术的不同温度下油页岩孔隙结构三维逾渗规律研究[J]. 康志勤,王玮,赵阳升,梁卫国,杨栋,赵静,赵东. 岩石力学与工程学报. 2014(09)
[10]基于显微CT的不同煤体结构煤三维孔隙精细表征[J]. 李伟,要惠芳,刘鸿福,康志勤,宋晓夏,冯增朝. 煤炭学报. 2014(06)
本文编号：3468618
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