构造煤萃取物光谱特征与排烃层析效应.pdf

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1、第39卷第2期煤炭转化Vo1．39No．22016年4月C0ALC0NVERS10NApr．2016构造煤萃取物光谱特征与排烃层析效应麻志浩D阳虹张玉贵。范云场摘要基于“相似相溶”原理，采用三氯甲烷溶剂萃取方法对不同煤级原生结构煤和共生构造煤进行超声一微波协同萃取，借助红外光谱、柱层析和色谱一质谱测试手段，对萃取物结构组成进行分析．研究表明：随煤级的增加，原生结构煤的萃取率全部小于共生构造煤，原生结构煤萃取率呈减少趋势，构造煤萃取率呈增加趋势，主要取决于演化过程中煤体结构的变化；萃取物呈阶段性、爆发性溶出，脂肪族类

2、物质表现尤为明显，这与不同煤级煤中小分子的赋存形式有关；色谱一质谱测定与红外光谱分析预测结果基本一致，各煤级萃取物脂肪烃较多，芳香烃较少．从微观成烃理论和化学动力学原理对煤成烃成因进行探讨，用层析理论对烃类运移进行了描述．关键词构造煤，红外光谱，色谱一质谱，层析效应中图分类号TQ531．4，TQ531．5一方面为预测煤与瓦斯突出寻求新指标，指导研究0引言地壳演化史，以及煤成气、煤成油的勘探．本实验以众所周知，煤与瓦斯突出多发生在构造煤较发不同煤级原生结构煤(rawcoal，简称RC)和共生构育区域．作为地球应力记录

3、的构造煤具有瓦斯含量造煤(tectoniccoal，简称TC)为研究对象，在超声一高、解吸速度快、强度低及渗透性弱等特点，控制着微波环境中用三氯甲烷对其进行萃取，用柱层析方煤与瓦斯突出的发生，制约着煤层气的开发，因此，法对萃取物进行馏分分离，同时，采用傅立叶变换红构造煤是瓦斯地质学科研究的主题．E12]基于瓦斯地外光谱(FTIR)及气相色谱一质谱(GC—MS)联用技术质是瓦斯治理的基础，研究构造煤是瓦斯地质核心分析研究萃取物和族组分的化学组成和结构，以得的共识，了解与掌握构造煤的分子结构特征是研究到煤族组分及成分随

4、煤级的变化规律，进一步了解构造煤性质的基础，是预防煤与瓦斯突出的前与掌握构造煤的结构组成及特性．提．[3_5]有关煤的化学研究已有很长的历史，涉及内容包括化学结构和物理结构的煤结构模型_6；煤的1实验部分热解机理和特性，以及不同因素对产物收率和析出1．1煤样制备与煤质分析规律的影响；通过探索优良溶煤特性溶剂，研究煤的萃取机理，进而反馈煤的结构信息[8；研究煤的选用不同煤级(淮北邹庄气煤Q，平顶山肥煤氧化解聚，揭示煤中有机质的大分子结构。等．然F，焦煤J)的RC和TC作为研究对象，将煤样粉碎而仍有许多问题亟待解决，如

5、构造煤大分子结构中至80目以下，放于8O。C的真空干燥箱中干燥24h小分子相的赋存形式对煤与瓦斯突出的影响等．在后备用．所得煤样的工业分析和元素分析结果见第温和条件下对煤进行溶剂萃取是有效分离煤中化合12页表1．物、研究煤化学结构的重要途径．口2J对构造煤进行1．2实验方法溶剂萃取，研究其萃取机理，一方面为构造煤组成与结构研究提供理论参考，揭示构造煤的形成机制；另称取每种煤样2g左右，加入三氯甲烷溶剂，于*国家“十二五”科技重大专项项目(2011ZX05040—005)、高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20

6、134116110006)、河南省教育厅科学技术重点研究项目(14A440008)、河南省高校科技创新团队支持计划项目(14IRTSTHN002)和河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室一省部共建国家重点实验室培育基地外部开放基金资助项目(WS2013A11)．1)硕士生；4)副教授，河南理工大学物理化学学院，454000河南焦作；2)副教授(通信作者)，河南理工大学物理化学学院，454000河南焦作；中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心，454000河南焦作；河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室一省部共建国家重点

7、实验室培育基地，河南理工大学，454000河南焦作；3)教授、博士生导师，中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心，454000河南焦作；河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室一省部共建国家重点实验室培育基地，河南理工大学，454000河南焦作收稿日期：2015—03—30；修回El期：2015—10～10煤炭转化表1煤的工业分析和元素分析(空气干燥基)取率见表2．Table1Proximateandultimateanalysisofcoal(ad)由表2得知，RC的萃取率远小于TC的萃取率，随煤级的增加，TC的萃

8、取率增大，与文献[15]研究结果一致，且低煤化度RC的萃取率要高于高煤化度RC的萃取率，这与煤中小分子化合物含量随变质程度的增加而减少密切相关．表2各煤样总萃取率Table2ExtractionyieldofcoalsampleCW-2OOO型超声一微波协同萃取／反应仪中进行分次QRC萃取，间隔2．25h取样，长颈漏斗过滤后，更换新鲜FRC溶剂继续萃取，到无