刘阳, 姚素平, 汤中一
LIU Yang,YAO Suping,TANG Zhongyi
摘要: 文章通过小角X 射线散射(SAXS) 的方法研究了自然演化系列不同煤级煤的纳米孔隙结构和分布特征。结果表明,
随着煤级的增高,孔隙表面分形呈多阶段变化: Ro<0.89%,壳质组开始逐渐液化,发育大量孔隙,分形维数不断增大;
Ro 为0.9%~1.5%,因挥发分生油充填孔隙和原油沥青的芳构化等作用,而使微孔表面平整光滑,分形维数减小;Ro 为1.5%
~3.5%,镜质组裂解生气发育了大量纳米孔隙,分形维数再次增大;随后逐渐石墨化,表面分形再次降低。煤中纳米级孔
隙主要集中在50~100 nm 范围内。其中细介孔(2~10 nm) 体积百分比占0.21%~3.12%,中介孔(10~25 nm) 体积百分比占
5.06%~11.28%,粗介孔(25~50 nm) 体积百分比占21.06%~26.36%,大孔(50~100 nm) 所占体积百分比最大,高达
64.63%~68.36%。随着煤级升高,煤样的最可几孔径不断减小,最可几孔径由80 nm 减小到10 nm,减小的速度由缓到快;
中介孔和细介孔体积百分比不断增大,与成熟度分别呈对数和线性关系;粗介孔和大孔百分比不断减少,与成熟度呈对数
关系。最可几孔径变化也十分明显,在低煤化烟煤阶段时,随煤化程度增高最可几孔径略有下降(峰值处的孔径范围在
75~71 nm 内),中高煤化烟煤阶段时,随煤化程度的增高最可几孔径呈较明显的下降趋势(峰值处的孔径范围在78~53 nm
内),到无烟煤阶段时,其孔径则快速下降(峰值处的孔径范围在72~9 nm)。