PDF《甲醇萃取对大雁褐煤孔隙结构的影响'》

2)硕士生;

4)教授、博士生导师,中国矿业大学,100083北京;

3)工程师,中石化胜利油田东辛采油厂.257049 山东 东营 收稿日期:2009―07―14;

修回日期:2009―08―23 万方数据 煤炭转化 的煤块)和实验对照煤块(未经甲醇萃取的煤块)利 用压汞法和氮气吸附容量法分析,得出甲醇萃取前 后煤的孑L隙结构等的变化. 用作溶剂的甲醇为市售分析纯,经重蒸精制后 使用.

2 结果与讨论 2.1 甲醇萃取对煤比表面积和孔容及孔隙率的影响 面张力为480 erg/cm2,汞接触角为140.,测量的孔 径范围为3.5 nm'

---,239.3弘m.在氮气吸附容量法实 验中用测出各煤样中孔的孔径范围为3 am~

80 nm,不包括大孔.煤及甲醇萃取余物中孔的孑L隙 结构变化见表2.表2中A为萃取前,B为萃取后, 氮气吸附的总孔表面积为BJH面积,微孔的孔面积 由差减法获得;

氮气吸附总孔容等于相对压力为 p/p.=O.980 20时样品吸附的液氮体积,即假定此 时为吸附剂内孔已全部填满吸附液体的总吸附 量[4],微孔的孔体积由差减法求得. 压汞测试所用仪器为pore masterGT60,汞表 从表2可看出,大雁褐煤总体孔隙率增加了 表2 甲醇萃取后煤的空隙结构变化 Table

2 Pore structures variation of coal pre and post extraction by methanol Nitrogen adsorption Mercury intrusion method A 2.590 0.008 3.972 8.82 14.29 20.00 0.13 37.01 16.04 B 9.327 0.024 3.765 10.18 13.85 18.17 0.20 57.60 18.53 15.52%,在3 nm~80 nm的微孔径范围内,比表面 积增加了2.6倍,孔容增加了2倍,微孔的比表面积 和孔容增加的幅度,数倍于压汞法测得的大孔径范 围内两者增加的幅度,说明总比表面积和总孔容增 大的主要原因是微孔数增多造成的.分析认为,煤经 甲醇萃取处理后,游离或镶嵌于煤大分子主体结构 中的一些小分子化合物被溶解,有效地增大了煤中 孔孔隙率. 2.2 甲醇萃取对煤微孔孔径分布的影响 甲醇萃取前后,在3 nm--一80 nm孔径范围内微 孔孔容随孔径的分布曲线见图1. S '

壹查兰耋司图1 甲醇萃取前后煤中微孔孔容随孔径分布关系 Fig.1 Relation between pore volume and radius of coal and remnant 由图1可看出,在3 am~80 nm孔径范围内, 原煤和萃余物的孔容增量曲线频度大,意味着煤样中 不同孔径大小的孔隙均有分布,并且孔容增量(WAt) 分布的极值点随着孔径增加呈现出下降趋势,表明孔 容的变化随着对应孔径段的孔径增加而减小.[53 在该孔径范围内,煤的甲醇萃余物微孔的孔容 较原煤有较大的增加,但随孔径却具有相似的分布规 律,即孔径在3啪~4.3 nm范围内孔容在煤样总孔 容中所占比例较大,最可几孑L径均出现在3.7 nm左右,且相同孔径范围孔的孔容均有较大的增加,表明 甲醇萃取并没有显著地改变煤中微孔孔径的分布, 煤孔容增大主要可能是各孔径范围孑L数量增多的结 果.这在一定程度上证明溶剂萃取并不能破坏煤基 本结构单元以化学交联键为主形成的空间网络结 构,在本质上仍然属于物理作用.[6] 煤的胶态分子团结构模型认为,煤的基本结构 单元为球形胶粒,假设煤的这些结构单元大小相等, 并以紧密堆砌的方式堆积,则其间形成的空隙应为 煤中孔隙赋存的主要方式,煤中的小分子物质也应 该镶嵌在这些孔隙结构中(见图2).因此,孔隙孔径 Spherical gtue nuclear body interstices and soluble smllll molecular substance she nuclear body 图2煤胶态分子团结构模型 Fig.2 Colloidal group structure model of the coal molecule 及小分子物质大小应与煤样中孔的最可几孔径是一 致的,根据该最可几孔径值,可以初步确定煤的基本 结构单元的胶核大小.Ⅲ由该观点计算出大雁褐煤 万方数据 第4期 李文军等 甲醇萃取对大雁褐煤孔隙结构的影响