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题名屯留矿煤分子孔隙重构及其表征与分析
被引量：5
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作者
孟筠青
张硕
曹子豪
王琛
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机构
中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院
中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室
中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第S01期160-170,共11页
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基金
国家自然科学基金联合基金重点资助项目(U1704242)
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2021YQAQ02)
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文摘
为定性和定量研究煤的分子孔隙分布情况,选取屯留矿区煤样为研究对象,通过元素分析、固体^(13)C核磁共振和X射线光电子能谱等实验测试并分析了屯留矿煤样的化学结构,构建了煤分子模型。利用分子模拟技术,重构了煤样的分子孔隙。采用最大球算法原理,对分子孔隙模型进行孔隙识别,基于提取的孔隙网络模型对孔隙结构参数进行简化计算,实现了对煤分子孔隙结构的三维可视化表征和定量分析。利用CO_(2)吸附法测试了煤样的孔径分布、比表面积和孔容等孔隙结构参数,与模型对应的孔隙分布特征进行了对比。结果表明,屯留煤样孔径小于1 nm的分子孔隙孔径分布曲线呈现双峰特征,第1峰范围内孔隙的孔径小于0.7 nm,属于极微孔,第2峰范围内孔隙的孔径大于0.7 nm,属于超微孔;孔径在0.40~0.65和0.70~0.89 nm的孔隙数量较多,比表面积和孔容较大;孔隙平均配位数为2.32,大多数孔隙由2个及以上的喉道连通,说明孔隙连通性较好;孔喉半径比主要在1.00~2.00,极少在4.50~7.50,说明煤样孔径小于1 nm的分子孔隙空间发育比较均匀,但在孔隙空间的局部区域存在较大尺寸变化;模型的孔隙分布特征与CO_(2)吸附法测试结果相比,孔径分布曲线趋势相似,数值相近,说明利用煤分子重构煤的分子孔隙并进行孔隙结构的表征与分析是可行的。
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关键词
煤分子
分子孔隙
最大球算法
孔径分布
孔喉半径比
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Keywords
coal molecule
molecular-scale pore
maximal ball method
pore size distribution
pore-throat radius ratio
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分类号
TQ533
[化学工程—煤化学工程]
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