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西安科技大学学报2024年第05期:宁夏煤的分子结构演化特征

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作者:夏炎;许睿;路学忠;郭伟勇;杨小兵;李焕同;何亮;毛兴军;

单位:宁夏回族自治区煤炭地质局;南京大学污染控制与资源化研究国家重点实验室;南京大学地球关键带科学与技术国际研究中心;西安科技大学地质与环境学院;

摘要:以宁夏宁东、贺兰山、宁南和香山等四大煤田不同矿区典型煤样为研究对象,采用X射线衍射、拉曼光谱和傅里叶红外光谱对煤结构进行表征,结合分峰拟合来获取煤结构参数及变化规律。结果表明:低-中煤阶煤光学性质是各向同性的,芳香层片尺寸较小,任意取向;随着煤级的增加,芳香层间距d_(002)值以最快的速率减小,延展度L_a则加快增长,在R_(max)大于2.0%后,d_(002)值变化幅度减缓与堆砌度L_c值增大相对应;在d_(002)<0.348 0 nm,拉曼参数I_(D1)/I_G、A_(D1)/A_(D1+G)开始线性减小,煤的分子结构中芳香层片尺寸增大,定向性增强,光学性质在平行和垂直于芳香层片方向上呈现各向异性,结构有序化程度增大;随着煤化程度的增高,红外光谱显示脂肪结构含量较低,芳香结构吸收带显著,芳香度参数迅速增大,脂肪烃侧链快速脱落,生烃潜力参数‘A’变小;贺兰山煤田和香山煤田煤叠加了岩浆热作用,变质温度较高,导致芳香环缩合程度增强,芳香烃类物质增多。研究结果对煤的结构演化与煤炭清洁高效利用有一定指导意义。

关键词:中-低煤阶煤;;X射线衍射;;拉曼光谱;;傅里叶红外光谱;;煤分子结构

基金资助:宁夏回族自治区重点研发计划项目(2021BEG02015);; 宁夏回族自治区非常规天然气勘查开发创新团队项目(2022BSB03105)