【摘要】：煤層注水在防塵降塵,硬煤軟化提高頂煤冒放性和防治沖擊地壓以及防治煤與瓦斯突出等方面有重要作用,目前煤層注水的研究主要集中在注水參數(shù)和方式對(duì)煤層注水的影響,而在改變煤巖自身特性方面考慮較少。鑒此,本文對(duì)采自內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)酸刺溝煤礦的長(zhǎng)焰煤,采自山西華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲礦的焦煤和采自山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)有限公司寺河煤礦的無(wú)煙煤進(jìn)行了電化學(xué)改性實(shí)驗(yàn),并對(duì)電化學(xué)改性的效果進(jìn)行了分析,其主要工作和取得的結(jié)論如下:(1)測(cè)試了長(zhǎng)焰煤、焦煤和無(wú)煙煤的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、鏡質(zhì)組最大反射率、煤巖顯微組分、礦物質(zhì)、化學(xué)成分、元素組成、孔隙結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性。測(cè)試結(jié)果表明變質(zhì)程度較低的為長(zhǎng)煙煤,其內(nèi)、外生裂隙不發(fā)育,硬度低,脆性低,孔隙率較大,大孔結(jié)構(gòu)多,親水性較強(qiáng);中等變質(zhì)程度的為焦煤,其硬度較大,性質(zhì)較穩(wěn)定;無(wú)煙煤變質(zhì)程度最高,質(zhì)地堅(jiān)硬,脆性大,微孔發(fā)育,比表面積大,芳香化程度高。采用電導(dǎo)率法測(cè)得25℃時(shí)SDS的CMC為0.008 mol·L~(-1)。采用表/界面張力儀測(cè)得SDS溶液的表面張力隨溶液濃度變化的變化規(guī)律。(2)基于電化學(xué)的電滲電泳原理以及電化學(xué)氧化反應(yīng)原理,搭建電化學(xué)改性裝置,選用去離子水、0.05mol·L~(-1)Na_2SO_4和0.05mol·L~(-1)SDS分別作為電解液,設(shè)置電位梯度分別為0V·cm~(-1)、0.5V·cm~(-1)、1V·cm~(-1)、2V·cm~(-1)和4V·cm~(-1),對(duì)長(zhǎng)焰煤、焦煤和無(wú)煙煤分別進(jìn)行電化學(xué)改性實(shí)驗(yàn)。(3)測(cè)試了長(zhǎng)焰煤、焦煤和無(wú)煙煤改性前后的表面基團(tuán)、pH值、Zeta電位、煤/水動(dòng)態(tài)接觸角等表面特性。結(jié)果表明:隨著變質(zhì)程度的增加,自然煤樣的含氧官能團(tuán)減少。隨電位梯度增大,改性煤樣表面含氧官能團(tuán)的數(shù)量越多。3種煤的Zeta電位均為負(fù)電位,且隨著變質(zhì)程度的增加,電負(fù)性降低。經(jīng)電化學(xué)改性后,陽(yáng)極區(qū)域的改性煤樣/溶液分散系呈酸性,且pH值隨電位梯度的增大呈指數(shù)規(guī)律降低,Zeta電位隨電位梯度的增加呈線性規(guī)律向正方向移動(dòng);陰極區(qū)域的改性煤樣/溶液分散系呈堿性,且pH值隨著電位梯度的增大呈指數(shù)規(guī)律增加,Zeta電位隨電位梯度的增加呈指數(shù)規(guī)律向負(fù)方向移動(dòng)。陽(yáng)極區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng)生成H~+,陰極區(qū)域發(fā)生還原反應(yīng)生成OH~-,陽(yáng)極區(qū)域的酸性離子通過(guò)電滲方式對(duì)煤體的孔裂隙產(chǎn)生溶蝕疏導(dǎo)作用,堿性離子使黏土礦物脫離煤體,通過(guò)電泳方式向陽(yáng)極移動(dòng)�；诹W(xué)法測(cè)試煤/水動(dòng)態(tài)接觸角,避免因煤巖類材料的非均質(zhì)性導(dǎo)致通過(guò)光學(xué)法測(cè)量得出的結(jié)果存在較大偏差,不能準(zhǔn)確表征煤巖整體潤(rùn)濕性的缺點(diǎn)。隨著變質(zhì)程度的增加,煤樣的煤/水動(dòng)態(tài)接觸角增加。隨著變質(zhì)程度的增加,煤樣的Zeta電位向正電荷方向移動(dòng),煤/水動(dòng)態(tài)接觸角增加。隨著電位梯度的增大,煤/水動(dòng)態(tài)接觸角降低。(4)測(cè)試了3種不同變質(zhì)程度的煤樣改性前后的吸水率。結(jié)果表明,自然煤樣的飽和含水率隨著煤樣變質(zhì)程度的增加而降低。3種不同變質(zhì)程度的煤樣的吸水性有相似的塊度效應(yīng),隨著煤樣的塊度降低,煤樣的吸水速率越快,飽和吸水率越大。在塊度為0.3~0.5mm時(shí),長(zhǎng)焰煤自然煤樣的飽和吸水率為12.85%,焦煤自然煤樣的飽和吸水率為7.48%,無(wú)煙煤自然煤樣的飽和吸水率為5.99%。在塊度為45~50mm時(shí),長(zhǎng)焰煤自然煤樣的飽和吸水率為11.21%,焦煤自然煤樣的飽和吸水率為6.05%,無(wú)煙煤自然煤樣的飽和吸水率為4.75%。電化學(xué)改性作用改變了煤樣的飽和吸水率。去離子水作為電解質(zhì)的電化學(xué)改性作用提高了煤樣飽和吸水率,但改性提高作用較小。硫酸鈉作為電解質(zhì)的電化學(xué)改性作用降低了煤樣的飽和吸水率。SDS作為電解質(zhì)的電化學(xué)改性作用提高了煤樣的飽和吸水率。在塊度為45~50mm時(shí),SDS溶液電化學(xué)改性陽(yáng)極區(qū)域的改性長(zhǎng)焰煤樣的飽和吸水率增加了9.3%,改性焦煤的飽和吸水率增加了6.7%,改性無(wú)煙煤的飽和吸水率增加了5.14%;SDS溶液電化學(xué)改性陰極區(qū)域的改性長(zhǎng)焰煤樣的飽和吸水率增加了10.51%,改性焦煤的飽和吸水率增加了6.86%,改性無(wú)煙煤的飽和吸水率增加了5.67%。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ533
【圖文】：

太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 Zeta 電位。宋金星[47]通過(guò)分析煤儲(chǔ)層的改性機(jī)理性減小，所以煤表面潤(rùn)濕性減弱；在堿性環(huán)境中，的潤(rùn)濕性也增強(qiáng)。潤(rùn)濕性效果的直接因素是煤的潤(rùn)濕性。煤水潤(rùn)濕性對(duì)煤層其它深加工都具有重要的意義。煤的水潤(rùn)濕性是指隙裂隙表面附著氣體的能力。煤的表面潤(rùn)濕性一出固-液-氣三相體系形成的煤/水動(dòng)態(tài)接觸角，若煤/水，小于 90°則說(shuō)明煤潤(rùn)濕性好。煤/水接觸角的主要測(cè)發(fā)展，文獻(xiàn)[37]研究了采用力學(xué)法測(cè)試煤/水動(dòng)態(tài)接隨溫度的變化規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文和山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)有限公司寺河煤礦的無(wú)煙煤為研究對(duì)象，通過(guò)電化究分析電化學(xué)改性作用不同變質(zhì)程度煤樣的吸水性的強(qiáng)化規(guī)律和機(jī)理。2) 對(duì)長(zhǎng)焰煤、焦煤和無(wú)煙煤這三種不同變質(zhì)程度煤樣的表面特性進(jìn)行測(cè)試紅外光譜法測(cè)試煤樣改性前后的表面基團(tuán)，采用電泳儀測(cè)試煤樣的改性前。采用力學(xué)法測(cè)試改性前后的煤/水動(dòng)態(tài)接觸角。3) 采用電化學(xué)改性試驗(yàn)對(duì)比研究分析電化學(xué)改性作用對(duì)不同變質(zhì)程度煤樣度效應(yīng)影響規(guī)律。究的技術(shù)路線見(jiàn)圖 1-2。

煤樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 夏春華;;有關(guān)氫氧化鈉變質(zhì)問(wèn)題的探究[J];報(bào)刊薈萃;2017年07期

2 李家鑄;;用熱解—?dú)庀嗌V技術(shù)判別煤的變質(zhì)程度和粘結(jié)性能[J];煤炭分析及利用;1988年03期

3 A.Г.艾魯尼 ,B.A.鮑賓 ,A.A.高爾曼洛夫 ,曾慶陽(yáng);煤體中CH_4與CO_2平衡吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析[J];煤炭工程師;1988年05期

4 葉朝輝,R.Wind,G.Maciel;中國(guó)煤的磁共振研究[J];中國(guó)科學(xué)(A輯 數(shù)學(xué) 物理學(xué) 天文學(xué) 技術(shù)科學(xué));1988年02期

5 唐亞蘭;;河南省平頂山—滎鞏煤田不同變質(zhì)程度煤的煤巖學(xué)特征[J];礦床地質(zhì);1988年03期

6 陳明秀;;用固體交叉極化魔角自旋(CP/MAS)和偶極去相核磁共振光譜對(duì)煤的研究[J];煤炭分析及利用;1989年03期

7 Б.г.蘇維夫契夫 ,安志雄;根據(jù)地球物理數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)煤層突出危險(xiǎn)性的應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)及其功能[J];煤礦安全;1989年09期

8 戴中蜀;;不同變質(zhì)程度煤的煤巖特征及其加熱動(dòng)態(tài)[J];武漢鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1989年02期

9 劉宇帥;;不同變質(zhì)程度煤自燃特性實(shí)驗(yàn)研究[J];煤礦安全;2019年02期

10 張雪;趙明;白雪峰;;幾種不同變質(zhì)程度煤的熱重分析研究[J];化學(xué)與黏合;2016年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王峗;申振華;成聯(lián)正;;煤巖變質(zhì)程度、活化能與吸附氣體能力的關(guān)系探索[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第13屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

2 陳君安;;粒度對(duì)高變質(zhì)程度煤結(jié)焦性影響的研究[A];2012冀蘇魯皖贛五省金屬（冶金）學(xué)會(huì)第十六屆焦化學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

3 趙巧靜;唐躍剛;;不同變質(zhì)程度的高硫煤的有機(jī)地球化學(xué)特征[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第14屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要專輯[C];2013年

4 黃紹勝;;低變質(zhì)程度煙煤(型煤)生球干燥研究[A];煤炭工業(yè)節(jié)能減排與循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展論文集[C];2012年

5 李娜;甄明;馮偉;趙斌;宋銀敏;智科端;劉全生;;不同變質(zhì)程度煤燃燒反應(yīng)性及FT-IR分析其熱解過(guò)程結(jié)構(gòu)變化[A];第二屆能源轉(zhuǎn)化化學(xué)與技術(shù)研討會(huì)會(huì)議指南2015[C];2015年

6 孫章;倪志強(qiáng);魏清波;梁英華;;不同變質(zhì)程度鏡質(zhì)組的熱解特性[A];第二屆能源轉(zhuǎn)化化學(xué)與技術(shù)研討會(huì)會(huì)議指南2015[C];2015年

7 章新喜;何京敏;錢海軍;趙衛(wèi)彬;杜煥銅;張賢賢;;煤粉及伴生礦物顆粒的介電性質(zhì)研究[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)2004年年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)會(huì)議文集[C];2004年

8 劉思遠(yuǎn);張建良;王廣偉;徐潤(rùn)生;宋騰飛;王海洋;;蘭炭燃燒性能研究[A];“第十屆中國(guó)鋼鐵年會(huì)”暨“第六屆寶鋼學(xué)術(shù)年會(huì)”論文集[C];2015年

9 湯秋林;楊明;;影響煤揮發(fā)分測(cè)定結(jié)果主要因素的分析[A];2012’中國(guó)選煤發(fā)展論壇論文集[C];2012年

10 羅海珠;楊宏民;梁運(yùn)濤;楊廣文;;低變質(zhì)程度褐煤常溫下一氧化碳產(chǎn)生規(guī)律的探討[A];2003年中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)、“安全健康：全面建設(shè)小康社會(huì)”專題交流會(huì)、全國(guó)第三次安全科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 通訊員　王洪濤 孔繁鋒 記者　常素莉;我國(guó)首個(gè)洗選高變質(zhì)程度無(wú)煙煤重介洗煤廠投產(chǎn)[N];河北經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張磊;開(kāi)灤煤顯微組分分離及其富集物的特性研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 汪李龍;電化學(xué)作用對(duì)煤表面特性及吸水性影響的實(shí)驗(yàn)研究[D];太原理工大學(xué);2019年

2 張強(qiáng);變質(zhì)程度對(duì)突出煤體瓦斯吸附/解吸特性影響研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2018年

3 齊健;不同煤種潤(rùn)濕性與可浮性規(guī)律研究[D];太原理工大學(xué);2017年

4 李旭;不同變質(zhì)程度煤比表面積與吸附特征關(guān)系的研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2007年

5 施玉佳;基于光譜技術(shù)的牛奶品質(zhì)及其變質(zhì)程度的鑒定方法研究[D];重慶理工大學(xué);2014年

6 黃山秀;低變質(zhì)程度煙煤制取氣化型煤的研究[D];河南理工大學(xué);2011年

7 王宇航;煤的變質(zhì)程度對(duì)壓塊活性孔結(jié)構(gòu)的影響研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2016年

8 劉濤;不同變質(zhì)程度煤的熱解特性及其共炭化研究[D];安徽工業(yè)大學(xué);2013年

9 魏清波;煉焦煤中鏡質(zhì)組的光學(xué)特性和化學(xué)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系[D];華北理工大學(xué);2015年

10 段春雷;低中變質(zhì)程度煤的結(jié)構(gòu)特征及熱解過(guò)程中甲烷、氫氣的生成機(jī)理[D];太原理工大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2792365