FTIR和XRD在断层构造煤结构分析中的应用

摘要：

为探究断层构造作用对煤化学结构特征和微晶结构特征的影响,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)分析,对红庆梁矿和段王矿的原生煤及断层构造煤进行分析.结果表明,受断层构造作用影响,红庆梁、段王断层构造煤中苯环二取代、苯环四取代的含量明显大于原生煤,苯环三取代和苯环五取代的含量低于原生煤,断层构造煤中C—O—C伸缩振动、—CH2反对称弯曲振动、—CH3、—CH2和芳环—OH含量均多于原生煤,断层构造煤中醚C—O振动、芳烃C—C、—CH和OH—π含量低于原生煤.红庆梁、段王断层构造煤的芳碳率fa是原生煤的1.01和1.03倍,芳环缩合度DOC是原生煤的1.01倍和3.7倍,CH2/CH3值是原生煤样的0.933倍和0.94倍,芳香度I分别是原生煤样的1.01倍和1.34倍.说明断层构造作用促使官能团和脂肪链脱落,增加煤的缩聚程度,降低煤中脂肪侧链的长度,增大芳香结构含量.XRD测试结果表明,原生煤和断层构造煤具有相近的矿物组分,断层构造作用未对煤中矿物组分的类型产生明显的改变.在2θ=26°附近存在特征(002)带,表明存在少量的层状石墨结构,然而在2θ=45°附近并没有清楚地显示(100)带,说明煤中石墨结构的基面生长水平较低.红庆梁、段王断层构造煤的晶间间距d002值与原生煤相比变化很小,微晶堆积高度Lc值分别是原生煤的0.9045倍和0.9027倍,芳香度fa-XRD值分别是原生煤的1.1439倍和1.0669倍,晶体堆叠平均层数Nave值分别是原生煤的0.90945倍和0.92356倍.断层构造作用减小煤的芳香层片堆砌度,增大煤的芳香度,减少了煤微晶结构单元的堆叠层数,说明断层构造促进煤中非芳香化合物向芳香化合物的转化.断层构造煤的芳香度、成熟度更高,断层构造煤的燃烧反应性弱于原生煤.

关键词：煤结构分析、官能团、FTIR、XRD、断层构造

所属期刊栏目：43

分类号：X936(安全工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2023-03-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：657-664