《煤中微細粒礦物的賦存與演化特徵》是依託中國礦業大學，由王文峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：煤中微細粒礦物的賦存與演化特徵
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王文峰
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
煤中微細粒礦物是煤重要的無機組分，由於其顆粒尺度小並與煤有機本體形成複雜的結構關係，不僅難以表征，選煤過程中難以脫除，也對燃煤細顆粒物的生成貢獻巨大。本項目面向我國大氣環境污染防治的重大需求，擬運用XPS、FE-SEM、CT、FIB-SEM等多種分析方法以及人工煤化實驗、燃燒實驗等手段，研究微細粒礦物在煤中的賦存以及在煤利用過程中演化特徵：（1）煤中微細粒礦物的組成、晶面結構、發育程度、嵌布方式等賦存特徵以及地質成因；（2）煤中微細粒礦物的物理化學特性及其與煤有機本體的結構關係；（3）煤中微細粒礦物的微尺度效應及其在選煤過程中的回響規律；（4）煤中微細粒礦物的成灰機理及其與燃煤大氣細顆粒物的成因聯繫。研究成果試圖為煤炭資源的高效潔淨利用、燃煤大氣細顆粒的減排與空氣品質改善提供科學依據。
結題摘要
項目基於貴州、山西、雲南、內蒙古不同煤級煤煤的洗選、低溫灰化、熱解等實驗，並使用XPS、FE-SEM、CT、FIB-SEM等多種分析方法，研究了微細粒礦物在煤中的賦存以及在煤利用過程中演化特徵，發表論文8篇，其中SCI收錄6篇，達到了預期的成果:（1）揭示煤中微細粒礦物的賦存特徵與地質成因。發現粒度＜50μm的微細礦物占礦物總體的體積一般小於10%，在煤中分布比較均勻，且煤中普遍存在微球粒礦物（＜5μm），多為膠體成因，主要是作為高嶺石前驅物的水鋁石英，其脫水後最終會形成難選的浸染黏土礦物；（2）明確微細粒礦物的物理化學特性及其與煤有機本體的結構關係。發現的煤（特別是低煤級煤）中有機礦物的存在（草酸鈣、腐殖酸鈉等）是礦物與有機質間存在物理化學作用的直接證據，隨著煤化作用增強，煤中有機礦物顯著減少；煤源高嶺石中有機質的含量高於非煤源的礦系高嶺石，而且有機質含量越高高嶺石的結晶度越好，故煤源高嶺石的結晶度高於礦系高嶺石；煤中微細粒黃鐵礦表面含有更多的有機官能團，在一定的條件下黃鐵礦硫與有機硫可以相互轉化；（3）揭示了微細粒礦物在煤炭分選過程中的分配規律。發現煤中難選礦物主要為浸染狀黏土礦物（主要是高嶺石）與微細粒礦物（主要是黃鐵礦），38μm為浮選尺度效應臨界點，小於此粒度黏土礦物受泥化作用影響較大，精煤灰分增加；（4）揭示煤中微細粒礦物的成灰機理及其與燃煤細顆粒的成因聯繫。發現燃煤產生的粉煤灰富鋁貧矽且有較高的K2O含量，其顆粒分布在0.5-300μm之間，平均粒徑在20μm左右，不同粒度級的粉煤灰有著相似的物相組成；除了煤中成灰礦物外，參與煤中有機質結構的無機組分以及嵌布於煤基質中的內在礦物（多是亞微米、納米矽鋁酸鹽礦物）同樣能在煤燃燒過程中產生約4%的灰分。研究成果為燃煤大氣細顆粒的減排與空氣品質改善提供科學依據，對發展煤炭資源的高效潔淨利用的新工藝提供新的啟示。
