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升温速率对粘土矿物热效应特征的影响——以四川三台钙基膨润土为例 总被引：1，自引：1，他引：0
以四川三台钙基膨润土为例,采用热重(TG/DTG)、差示扫描量热(DSC/DDSC)同步热分析技术系统研究升温速率对粘土矿物加热过程中热效应特征的影响。根据实验结果,可将三台钙基膨润土的热分解过程可分为表面吸附水(114.1℃左右)和层间水(约181.9℃)失去,羟基的脱出(约651℃),蒙脱石晶体结构破坏(876.8℃)等3个阶段。证明升温速率对TG,DTG,DSC,DDSC等曲线热效应特征均有显著影响:(1)热失重(TG)是一种相对热失重,其结果与升温速率成反比,升温速率越慢,热失重越逼近绝对值,升温速率越快,热失重率越小。(2)加热温度≤400℃时,DTG,DSC曲线的分辨率与升温速率成反比,低升温速率有利于粘土矿物脱水反应类型的辨别;在400℃~900℃时,DTG,DSC的分辨率与升温速率成正比,提高升温速率有利于粘土矿物脱羟基反应的分辩。(3)加热温度≤400℃时,与TG,DTG,DSC等曲线相比,DDSC曲线中对粘土矿物脱水反应的分辨率最高;在400℃~1 100℃时,升温速率对粘土矿物脱羟、相变反应中DDSC曲线热效应特征的影响较为复杂。 相似文献
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《中国煤炭地质》2021,(4)
煤热解是一个复杂的物理化学变化过程,而煤在不同条件下的热解过程有所差异,对后期的成焦也有所影响。分析了淮北煤田任楼煤矿煤样在不同升温速率、不同粒径范围的条件下从温度30℃到1 000℃过程的热解特征。结果表明,升温速率从2K/min增大到40K/min时,煤样热解降解率从25%下降到20%;3种粒径范围的煤样热解变化曲线基本一致,最终失重率有微小的差别,两种实验条件的改变对煤样整个过程的降解趋势影响不大,热解速率都在450～500℃区间达到最大值。研究认为,不同的升温速率对煤热解的影响很大,而粒径对其影响较小;缓慢的升温速率、细小的粒径可以让煤样热解更充分,反应更完全,但成焦效果较差。该研究结果为烟煤的生产技术和利用效率提供了依据。 相似文献
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气候变化背景下青藏铁路沿线多年冻土变化特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
多年冻土是复杂地气系统的产物, 以升温为特征的气候变化不可避免地对其产生影响. 基于青藏铁路沿线8个天然场地2006-2011年的地温监测资料, 分析了气候变化背景下, 多年冻土升温特征及上限变化规律, 并对低、高温冻土的变化特征进行了对比分析. 结果表明: 2006-2011年监测期间, 铁路沿线多年冻土正在经历明显的升温趋势, 上限附近和15 m深处平均升温率分别为0.015 ℃·a-1和0.018 ℃·a-1, 其中, 低温冻土区在上述两个深度处升温均比高温冻土区显著; 多年冻土上限深度也表现出一定的增深趋势, 平均增深速率为4.7 cm·a-1, 其中, 高温冻土区增深速率大于低温冻土区. 低、高温冻土对气候变化的响应表现出了较大差异. 同时, 受局地因素的影响, 不同区域在升温和上限增深上也存在一定差异. 相似文献
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低温烧结成瓷实验中黄磷渣的热转变 总被引：3，自引：0，他引：3
利用X射线衍射和红外光谱分析研究黄磷渣及其与多种粘土配比样在室温至1230℃温度范围内的热转变规律,表明在成瓷温度范围内黄磷渣参与成瓷作用的主要矿物成分为环硅灰石,其次为硅酸钙（Ca8Si5O(18)和Ca2SiO4）及变针硅钙石;黄磷渣能在较低温度下与高岭石、伊利石等粘土矿物发生固相反应,生成钙长石、白榴石、方英石和变针硅钙石,这是黄磷渣被应用于低温快烧生产陶瓷墙外砖的理论依据,研究有利于揭示黄磷渣在陶瓷工业中获得应用的机理。 相似文献
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砂岩受到高温影响后,宏细观性质会发生不同程度的变化,400 ℃ 和1 000 ℃ 是砂岩宏细观性质变化的两个重要节点。为进一步研究升温速率对高温砂岩物理性质、力学特性以及内部微观破裂的影响,以350 ℃和 950 ℃为目标温度,开展了不同升温速率下砂岩的单轴压缩试验,单轴压缩全程采用声发射监测,采用扫描电镜分析了砂岩破坏后的细观形貌。研究结果表明：经不同升温速率处理后,350 ℃砂岩的质量、体积、密度以及纵波波速变化较小;950 ℃砂岩的质量、密度及纵波波速显著降低,体积明显增大,且升温速率越高变化率越小。350 ℃砂岩的应力−应变曲线、应力−体积应变曲线、抗压强度及弹性模量受升温速率的影响较小;950 ℃ 下砂岩试样应力−应变曲线随升温速率的增加向上偏移,抗压强度和弹性模量则先增加后达到恒定。350 ℃ 及 950 ℃砂岩的声发射振铃累计数都有随升温速率增大而减小的趋势,950 ℃ 下升温速率为1 ℃/min 时砂岩的振铃累计数最大,突发性声发射活动区域最多。对不同升温速率砂岩进行扫描电镜分析发现,升温速率对350 ℃ 砂岩的微观形貌影响较小,950
℃ 砂岩试件则会随着升温速率的下降出现微裂纹和微孔隙数量增多、体积扩大的情况。 相似文献
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运用NETZSCH STA 409PC同步热分析仪针对新疆克拉玛依油田红浅扩大试验区中的稠油样品在氧化过程中高岭石的影响,分析测试。研究结果表明,高岭石的加入影响了稠油的低温及高温氧化反应,使稠油的低温氧化DTA峰值温度从437.6℃增加为455.4℃;高温氧化DTA峰面积显著减小,峰值从607.8℃减小为597.8℃;高岭石含量的增加,有利于降低稠油的低温,高温氧化的DTA峰值温度。随着升温速率的增加,混合样品中稠油的低温,高温氧化及高岭石脱羟基反应呈现为动力学过程。研究结果有助于深入认识原油的氧化过程,对提高采收率和推动稠油油藏的有效开发具有重要的意义。 相似文献
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泥炭的热模拟实验及其在煤层气研究中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
采用高温高压多冷阱热解实验装置,在温度和压力分别为336.8~600℃和 50MPa,升温速率为 20℃/h和 2℃/h条件下,对泥炭进行了热解生气的模拟实验,获得了烃类甲烷和C2-C5气体以及非烃二氧化碳、氢气和硫化氢气体的产率和体积分数数据,研究了热模拟产物气体的组分特征和热演化过程。结果表明,泥炭高温热解产物气体主要由非烃二氧化碳气体组成,其次为烃类甲烷和C2-C5气体。随着实验温度的增高,非烃气体体积分数呈下降趋势,烃类气体体积分数呈上升趋势。不同升温速率实验条件下,泥炭样品热解生气表现出不同的特征,主要体现了时间因素控制着泥炭的生烃过程和生烃量,这符合化学反应动力学时间与温度之间互补的原理。并且与煤岩热解生气特征进行了对比,表明泥炭比煤岩具有更高的产烃气能力。根据热模拟实验研究结果,探讨了煤层气形成方面的地球化学意义。 相似文献
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分步瞬时热解法可以有效的用于研究干酪根（或其他相关样品）结构组分随温度变化而演变的详细特征。利用分步瞬时热解法从300℃到600℃共分七个温度点,依次对绿河页岩干酪根样品进行热模拟分析。结果表明:在300℃时,绿河页岩干酪根样品基本没有热解产物,在350℃时可检测到少量吸附烃但含量极少;400℃、450℃和500℃是热解产物十分丰富的三个温度点,主要产物是成对出现的正构烷烃和直链烯烃,同时含有一定量的异构烷烃和姥鲛-1-烯;随着热解温度升高,异构烷烃和长链烃类的相对含量逐渐减少;姥鲛-1-烯在400℃和450℃一直占据主要地位;550℃出现了长碳链烷烃（C27~C32）,很有可能是绿河页岩干酪根样品中类似于绿藻等的组分经高温裂解产生的;600℃之后热解产物基本消失,说明在低温阶段干酪根裂解作用就基本完全。另外,绿河页岩干酪根样品在不同温度点的瞬时热解均给出了相应的产物组分构成,对比研究发现,其产物种类及相对含量具有逐渐变化的特征,由此将更有利于研究干酪根的热演化及其成烃机制。 相似文献
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为了研究不同煤化程度煤的热解气相产物、热解动力参数,采用热重-红外光谱-质谱（TG-IR-MS）联用技术对4种不同热演化程度的煤进行了热解实验。实时记录了4种煤样在30~1 100℃、10/min℃升温速率、氦气气氛下热解过程中释放的各种气体成分及其释放量的变化趋势。研究结果表明,随煤热演化程度升高,煤的失重率和最大失重速率逐渐降低,与煤的干燥无灰基挥发分呈正相关关系;随着热解温度的升高,煤中逐渐释放出水、甲烷、二氧化碳、氢气和二氧化硫等小分子气体,且随着煤化程度的升高,各种气体的释放峰逐渐向高温处偏移,说明煤的热稳定性逐渐升高。不同变质程度煤的热解动力学分析结果表明,随着煤变质程度增高,其活化能逐渐降低,说明其热效应强度和发生热解反应的能力在逐渐降低。 相似文献
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为提高轻质焦油和煤气产率，选取陕西红柳林烟煤为研究对象，采用固定床反应器对比分析N2气氛和弱氧气氛下（N2+O2）煤的热解产物产率分布及组成特性。结果表明:随着O2的加入，半焦和焦油产率显著降低，CO和CO2气体产率显著增大，导致总气体产率增大；由于发生氧化燃烧反应，随着热解气氛中氧含量的增大，H2、CH4和C2—C3产率逐渐降低，在此过程中水产率变化幅度较小；弱氧气氛下焦油分解温度大于N2气氛，酚类物、脂肪烃及苯系物在弱氧气氛下热解焦油中的相对含量较低，且多环芳烃相对含量明显大于N2气氛下热解焦油。当热解温度为800℃，过量空气系数ER=0.14时，焦油产率为6.22%，H2产率14.01 mg/L，焦油和H2产率达到最佳值。由于弱氧气氛下热解得到半焦的石墨化程度低于N2气氛下的热解半焦，导致弱氧气氛下半焦反应活性大于N2气氛。研究结果为固定床热解烟煤制备高值燃料提供基础数据。 相似文献
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为了实现IPCC 提出的控温1.5℃的目标，矿物封存因其具有长期稳定性和安全性的特点而成为研究热点，文章选取富镁尾矿作为封存原料进行研究。该尾矿为盐湖钾盐生产废弃物，由于无法利用，一直困扰当地产业。将其利用为封存二氧化碳的原料，可实现以废治废。文章通过实验研究不同反应温度（0、20、50、80℃） 下二氧化碳吸收和碳酸盐沉淀两个核心过程，探讨二氧化碳在MgCl2-NH3-H2O 体系中的反应路径和速率，发现二氧化碳在气—液界面的动力学反应速率常数
是限制CO2传质的重要因素，对温度和反应速率常数进行建模发现两者关系为： kapp=1.4857×105 exp(-1974/T) 。另外，通过对比不同温度下的二氧化碳吸收率和碳沉淀速率，提出最佳的实验温度条件，为富镁尾矿规模化封存二氧化碳提供参考。 相似文献
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原油在储层介质中的加水裂解生气模拟实验 总被引：5，自引：2，他引：5
采用高温高压热模拟实验方法,开展了原油在砂岩和火成岩储层介质中的加水裂解生气模拟实验研究.结果表明,原油开始大量裂解的温度是400℃,随模拟温度增加,甲烷相对含量增大,乙烷以上重烃气尤其是丙烷相对含量减小.其中砂岩的油水混合物裂解生气主要发生在450～500℃之间,生气窗范围小,对应的烃气产率高,火成岩的油水混合物裂解生气主要发生在450～600℃之间,生气窗范围大,对应的烃气产率小.模拟烃气的组分碳同位素分馏显著,随模拟温度增加呈变重趋势.在裂解生气过程中,水解加氢和催化作用对烃气的组成、产率和碳同位素分布有重要影响。 相似文献
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天然气成因机理复杂，鉴于在高-过成熟阶段烷烃气碳同位素系列倒转普遍存在，而高-过成熟阶段有机质中常富含芳环结构，利用芳香烃（甲苯）热裂解实验探讨高-过成熟阶段烷烃气碳同位素系列倒转成因.甲苯热裂解实验表明随着模拟温度的增加，烷烃气产率逐渐增大；模拟产物中H2产率也随着模拟温度的增加而增加.甲苯裂解产物中δ13C1、δ13C2和δ13C3分布区间分别为-31.8‰~-27.7‰，-31.0‰~-20.4‰和-31.0‰~-20.4‰.在甲苯热模拟实验450℃时，出现了烷烃气碳同位素系列的部分倒转（δ13C1>δ13C2 < δ13C3）.发现无论是煤成气还是油型气，在高-过成熟阶段都会出现烷烃气碳同位素系列的倒转，结合本次模拟实验结果，认为芳香烃脱甲基作用可能是烷烃气高-过成熟阶段出现碳同位素系列倒转的一个重要原因. 相似文献
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塔里木盆地侏罗系煤岩热模拟生物标志化合物特征研究 总被引：9，自引：0，他引：9
通过对塔里木盆地侏罗系煤岩热模拟实验研究,其结果表明生物标志化合物的组成不仅受其母质的控制,而且还受热成熟度和生油岩的岩性影响。这与生油岩中生物标志化合物先质在不同演化阶段释放出不同碳数生物标志化合物的强度有关。同时,在烃源岩热演化过程中时,不能仅依靠OEP值作为热成熟度的判识指标;正构烷烃峰型在整个热演化过程中呈现出双峰型,前驼峰的主峰碳主要集中在nC16-nC18,而后驼峰则随着模拟温度的升高逐渐增大;煤岩的ΣC21-/ΣC22+值与热模拟温度之间呈现出规律性变化;原始煤岩的Pr/Ph值随热模拟温度由250℃～550℃升高,总体呈逐渐降低的趋势。 相似文献
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生物炭对土壤理化性质影响的研究进展简 总被引：10，自引：0，他引：10
Biochar is an organic material with high carbon content, most aromatic structure and great stability resulting from high temperature thermal conversion (usually < 700 ℃) of organic materials under the completely or in part anoxic condition. Due to its stable chemical properties, biochar has received widely attention as a strategy to reduce greenhouse gas emissions. In addition, biochar shows great potential in soil improvement and environmental pollution remediation, and provides a comprehensive solution for the global climate change, food crisis and ecological pollution remediation. Biochar is a carbon rich material, in association with porous characteristics and high surface area which are favorable to accumulating soil moisture, to increasing the porosity, to reducing density and bulk density, and to promoting the formation of soil aggregation. All the above soil physical improvement can provide a good environment for the growth of plants. Furthermore, biochar is an ideal acidic soil amendment which can improve the pH of acidic soil. It contains nutrient element which can be directly released into soil, and its surface charge and functional groups are conducive to soil nutrient retention, such as the reduced leaching of NH+4 and NO-3, PO3-4, therefore improve the efficiency of nutrient elements. However, the effect of biochar amendments highly influenced by raw materials and pyrolysis conditions is of inconsistent and sometimes even contrast results can be concluded. In this paper, we summarize the current status and knowledge gaps about the effect of biochar amendments on soil physical and chemical properties and some suggestions are also strengthened. Finally, some possible negative impacts of biochar application and research suggestions are discussed in order to better use of biochar in agriculture. 相似文献
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固市凹陷非常规水溶甲烷气成因及来源 总被引：1，自引：0，他引：1
针对渭河盆地固市凹陷水溶甲烷气的成因类型进行分析研究。对地层水溶甲烷气碳同位素δ13C1及重烃的含量研究发现,不同层位的水溶甲烷气成因类型不同。新近系张家坡组水溶甲烷气主要为有机成因的生物气,来源于本层含碳质较高的灰黑色泥灰岩生物分解,为自生自储式;下部蓝田—灞河组水溶甲烷气以未成熟的煤型热解气（煤型腐殖型）为主,来源于下部地层。对CO2碳同位素的分布范围和含量进行分析得出,δ13CCO2 < -10‰,为典型的壳源型有机成因,证明蓝田—灞河组水溶甲烷气和CO2来源于下部地层的混合型气,结合乙烷碳同位素分析,得出下部地层可能存在有机成因的煤型热解气层系。 相似文献
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油页岩原位转化开采加热的最终温度、加热时间和最终油气转化率与原位开采的经济成本息息相关。利用Rock-Eval 6型岩石热解分析仪分别获取不同升温速率下的油页岩烃产率-转化率和烃产率-活化能之间的关系,以烃产率为桥梁,建立活化能与转化率的对应关系;在此基础上,依据化学动力学反应原理,将油页岩有机质（干酪根）演化生成油气的过程近似为具一级反应特征的热裂解反应,获取不同转化率条件下温度倒数（1/T）与时间对数（ln t）的关系式,建立油页岩原位转化温度-时间-转化率关系图。以广东茂名盆地油柑窝组油页岩为例,通过上述方法建立了油页岩原位转化开采温度-时间-转化率关系图。由判识关系图可知：加热至350℃开采该区油页岩,转化率达90%需要98 a;加热至200℃开采该区油页岩,在不采取其他措施的情况下即使转化10%也需要147 a。实际情况下,地下油页岩原位受热具有非均质性,加热开采能耗大,通过添加催化剂降低油页岩原位油气转化所需的温度、改善油气产物品质可能是油页岩原位开采技术的一种发展方向。 相似文献
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Huang Sijing Li Xiaoning Wu Wenhui Zhang Meng Hu Zuowei Liu Sibing Huang Keke Zhong Yijiang 《地球科学进展》2015,30(11):1185-1197
Carbon isotopic composition of marine carbonates is a record for various important geological events in the process of earth development and evolution. The carbonates of Carboniferous, Permian and Triassic, as the transition from Paleozoic to Mesozoic-Cenozoic have very high 13C value. Taking this as the main point, and combined with the oxygen, strontium isotopic composition in carbonates, distribution of carbonate basin area through geologic time, the correlation of carbon isotopic composition of marine carbonates to sea level change, organic carbon burial flux, exchange of CO2 content in atmosphere and ocean, and long cycle evolution of the earth ecosystems were approached. The results are shown as follows: ①The interval of 13C >3‰ during Phanerozoic was concentrated in Carboniferous, Permian and the beginning of Triassic, but the beginning of Triassic was characterized by higher frequency and larger fluctuations in 13C value during a short time, whereas the Carboniferous-Permian presented a continuously stable high 13C value, indicating a larger amount of organic carbon accumulation in this time interval. Relatively high 18O values during this time was also observed, showing a long time of glaciations and cold climate, which suggest a connection among rapid organic carbon burial, cold climate, as well as pCO2 and pO2 states of atmosphere. ②The over consumption of atmosphere CO2 by green plants during the time with high 13C of seawater forced CO2 being transferred from ocean to atmosphere for the balance, but the decrease in the seawater amount and water column pressure caused by the global cooling could weaken dissolution capacity of CO2 in seawater and carbon storage of marine carbonates, and also reduce the carbonate sedimentary rate and decrease the carbonate basin area globally from Devonian to Carboniferous and Permian. During the middle-late Permian carbonate was widely replaced by siliceous sediments even though in shallow carbonate platform, which resulted in the decrease of marine invertebrates, suggesting the Permian chert event should be global. ③The Phanerozoic 87Sr/86Sr trend of seawater showed a sharp fall in Permian and drop to a minimum at the end of the Permian, indicting input of strontium from the submarine hydrothermal systems (mantle flux). Such process should accompany with a supplement of CO2 from deep earth to atmosphere and ocean system, but the process associated with widespread volcanism and rises of earth’s surface temperature pricked up the mass extinction during the time of end Permian. ④Cold climate and increase of continental icecap volume, the amalgamation of northern Africa and Laurentia continentals were the main reasons responsible for the sea level drop, but the water consumption result from the significantly increased accumulation of organic carbon should also be one of the reasons for the sea level drop on the order of tens of meters. ⑤The mass extinction at the end Permian was an inevitable event in the process of earth system adjustment. It was difficult for marine invertebrates to survive because of the continuously rapid burial of organic carbon, and of the decrease of sea water amount and its dissolution ability to CO2. At last, at the end of Paleozoic, the supplement of CO2 to atmosphere and ocean by widely magma activities resulted in a high temperature of earth surface and intensified mass extinction. 相似文献