煤的微孔特征及其随煤级和煤样尺寸的变化

摘要

煤的微孔是煤层气吸附储存的主要场所,认识煤的微孔,特别是其封闭程度对评估煤层气储量和预测其产量十分重要.本文主要采用77K下N2吸附法和273K下CO2吸附法表征煤的表面积和孔体积,分析其随煤级和煤样尺寸的变化规律.发现CO2吸附法更适合表征煤的微孔特征.除最大尺寸(1.68mm～3.35mm)样品外,随着煤样尺寸减小,烟煤样品的微孔特征无变化,几乎全部为开放孔;而无烟煤和褐煤的微孔表面积和孔体积随煤样尺寸有明显变化,但规律性不明显.通过将毫米级尺度的原煤进行热处理和四氢呋喃萃取处理后发现其微孔体积和表面积都增加,这表明煤缩合芳环外围的烷基侧链和官能团可能占据或堵塞了孔口,造成了微孔的封闭.褐煤的烷基侧链长,各种官能团数量多,因此微孔封闭率最高.