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利用SAXS表征不同变质程度煤纳米孔隙特征

         
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文章通过小角X射线散射(SAXS)的方法研究了自然演化系列不同煤级煤的纳米孔隙结构和分布特征.结果表明,随着煤级的增高,孔隙表面分形呈多阶段变化:Ro<0.89％,壳质组开始逐渐液化,发育大量孔隙,分形维数不断增大;Ro为0.9％～1.5％,因挥发分生油充填孔隙和原油沥青的芳构化等作用,而使微孔表面平整光滑,分形维数减小;Ro为1.5％～3.5％,镜质组裂解生气发育了大量纳米孔隙,分形维数再次增大;随后逐渐石墨化,表面分形再次降低.煤中纳米级孔隙主要集中在50～100 nm范围内.其中细介孔(2～10 nm)体积百分比占0.21％～3.12％,中介孔(10～25 nm)体积百分比占5.06％～11.28％,粗介孔(25～50 nm)体积百分比占21.06％～26.36％,大孔(50～100 nm)所占体积百分比最大,高达64.63％～68.36％.随着煤级升高,煤样的最可几孔径不断减小,最可几孔径由80 nm减小到10 nm,减小的速度由缓到快;中介孔和细介孔体积百分比不断增大,与成熟度分别呈对数和线性关系;粗介孔和大孔百分比不断减少,与成熟度呈对数关系.最可几孔径变化也十分明显,在低煤化烟煤阶段时,随煤化程度增高最可几孔径略有下降(峰值处的孔径范围在75～71 nm内),中高煤化烟煤阶段时,随煤化程度的增高最可几孔径呈较明显的下降趋势(峰值处的孔径范围在78～53 nm内),到无烟煤阶段时,其孔径则快速下降(峰值处的孔径范围在72～9 nm).

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