大同煤田煤系高岭岩赋存特征和成矿机理研究

大同煤田含煤地层中富含具有工业价值的高岭岩资源,为了确定这些煤系高岭岩的赋存特征和成矿机理,本文以大同煤田晚古生代太原组的高岭岩矿床为研究对象,采用野外地质调查、室内显微镜鉴定、XRD分析和地球化学分析等研究方法,对煤系高岭岩的赋存层位、结构组成、岩石类型及成因进行研究。结果表明:研究区高岭岩主要赋存在9号煤底板、8号煤底板、3-5号煤底板、3-5号煤夹矸和2号煤底-3号煤顶层间5个层位;岩石主要矿物成分为高岭石(含量60%~90%),其次为石英,以及少量的长石、云母、菱铁矿、硬水铝石、锐钛矿等;高岭岩结构组分可划分为颗粒、高岭石晶粒、矿物碎屑和基质,岩石类型包括晶粒状高岭岩、隐晶质高岭岩、团块状高岭岩和砂质高岭岩;煤系高岭岩的成因主要为陆源搬运沉积形成和火山灰蚀变形成两种。

高岭土径厚比对丁苯橡胶复合材料动态性能的影响研究

利用不同产地高岭土存在径厚比的差异,将7个不同产地的高岭土通过乳液共混法制备了高岭土/丁苯橡胶复合材料,研究了径厚比对高岭土在丁苯橡胶中分散形态的影响。并结合橡胶分子链-高岭土3种作用模型,研究了"连续式"和"孤岛式"两种分散形态对复合材料动态性能的影响机理。研究表明,径厚比较大的高岭土倾向于在复合材料中形成"连续式"的分散网络,径厚比较小的高岭土则倾向于"孤岛式"分散。当高岭土在橡胶基体中呈现"连续式"分散网络时,板状高岭土将丁苯橡胶基体分割成彼此相互独立的单元,同时提高了复合材料的储能模量及损失模量。

二甲基甲酰胺对高岭石插层的分子动力学模拟

通过对高岭石-二甲基甲酰胺插层复合物随层间域中二甲基甲酰胺分子数逐渐增加的分子动力学模拟,发现高岭石层间距可被小分子的插层大幅度扩增,但需要借助外界条件克服插层能垒。通过对层间距为1.26 nm模型的界面结构和界面作用的计算,发现二甲基甲酰胺在高岭石层间域中呈单层分布。二甲基甲酰胺的分子平面斜交于层间域表面60°左右,其HC=O官能团的O原子作为质子受体与层间域铝氧面的羟基形成较强的氢键,而甲基则与硅氧面以疏水作用相结合。由于高岭石层间域的铝氧面具有反应活性较高的表面羟基,相比于硅氧面表现出对二甲基甲酰胺更强的亲和性。

大同煤田太原组9号煤底板高岭岩成因研究

利用偏光显微镜对大同煤田太原组9号煤层底板高岭岩的岩石学特征和成因进行了研究。在显微镜下识别出碎屑(包括陆源碎屑、火山石英晶屑、火山黑云母晶屑、脱玻化的"燧石状"玻屑)、隐晶高岭石团块、高岭石晶屑、高岭石基质四大结构组分;研究认为组成此层高岭岩的岩石类型主要为凝灰质团块状高岭岩,在顶部发育有薄层长石假象型晶粒高岭岩和凝灰质隐晶高岭岩,中间夹薄层凝灰质砂岩;该层高岭岩是经盆底水流改造的沉凝灰物质蚀变而成。特别是首次提出:该层高岭岩中大量发育的团块是由硅铝质玻屑蚀变而来的隐晶质高岭石集合体,由于经受了流水改造作用,其火山成因证据已经消失殆尽。

准格尔煤田高铝煤物质组成及成因

利用煤岩学、矿物学和地球化学等研究方法,在分析准格尔煤田的构造背景和聚煤环境的基础上,研究了准格尔煤田6号煤层的煤岩煤质特征、煤和夹矸中无机矿物组成、分布及赋存特征,并探讨其成因。研究表明,6号煤层有机显微组分中惰质组、镜质组、壳质组平均含量分别为59%、28%、13%,与华北其他地区晚古生代煤相比,其中的惰质组含量偏高,反映6号煤层形成时地表水供给充分;煤中无机显微组分及夹矸中主要矿物为高岭石和勃姆石,还有少量的石英、方解石、菱铁矿、黄铁矿、硬石膏、锐钛矿和磷锶铝矾等;6号煤层中部富集大量勃姆石,上部和下部则主要富集高岭石;高岭石成因主要有胶体沉积结晶、陆源搬运沉积和火山灰蚀变3种,勃姆石成因主要有氧化铝胶体沉淀结晶和高岭石脱硅蚀变2种。

沁水盆地北部中高煤阶煤结构的FTIR特征研究

为了研究中高煤阶煤中官能团的变化特征,以采自沁水盆地北部不同变质程度的10个煤样为研究对象,采用傅里叶变换红外光谱仪对样品进行了红外光谱(FTIR)分析。通过对FTIR曲线分峰拟合,可以获得煤中脂肪结构、含氧官能团和芳香结构的相对含量。研究结果表明:中高煤阶煤中,脂肪结构含量较低;芳香结构中,只有一个邻近氢原子的芳香环含量最高,芳香结构被替代的程度高;含氧官能团中,醚氧逐渐成为含量较高的含氧官能团,表明以醚氧形式存在的氧原子稳定性强。通过对煤样的最大镜质体反射率R_(max)进行测试,探讨样品红外结构参数与R_(max)的相关性,发现随R_(max)(1.1%～2.7%)的增大,芳香度增大,芳香结构的缩聚程度增加,反应生烃潜力的‘A’因子降低,表明在此阶段煤化作用的结果是芳香烃类物质增多。

不同种类石墨对丁苯橡胶应用性能的影响

研究超细煤系石墨、超细鳞片石墨对丁苯橡胶应用性能的影响,并与未填充、炭黑N660填充橡胶比较。结果表明,石墨填充丁苯橡胶的力学性能优于纯胶,气密性优于炭黑补强橡胶,但同时其滚动阻力较大。煤系石墨的比表面积大、表面粗糙,与橡胶存在更多交联点,使得煤系石墨橡胶复合材料的硫化、拉伸性能优于鳞片石墨。鳞片石墨片层尺寸和径厚比较大、在胶料中更易取向,使得鳞片石墨橡胶复合材料的撕裂性能和气密性优于煤系石墨填充橡胶。

哈尔乌素矿区6号煤FTIR特征

采用傅里叶变换红外光谱仪对采自哈尔乌素矿区6号煤层中的4个样品进行了红外光谱(FTIR)分析。通过对红外光谱曲线的分峰拟合,可以得到样品中官能团种类与含量的信息。结果表明:哈尔乌素矿区6号煤中苯环二取代是芳香烃的主要结构;亚甲基、甲基、次甲基含量依次降低,煤中烷基侧链较多,支链化程度高;羟基的主要存在形式是自缔合羟基氢键;在醚氧、羰基和羧基三种含氧官能团中,醚氧的含量最高。通过对样品红外结构参数和最大镜质体反射率之间相关性的探讨,发现红外结构参数的变化与煤化作用过程第一次跃变的发生存在密切关系。