晋城无烟煤热解过程中孔裂隙结构的温度演化及其影响

本文主要探讨了晋城无烟煤在不同温度条件下的热解过程，特别是在微细观孔裂隙结构方面的演化规律。研究采用高精度显微CT技术对7毫米×10毫米的无烟煤样品进行了详尽的观察和分析。在低温热解（从常温到600℃）过程中，研究发现： 1. 在200℃之前，由于热破裂的影响，孔裂隙结构的变化较为缓慢。随着温度上升至200℃，无烟煤开始经历热解过程，此时孔径大于1000μm的裂隙数量呈现出先增加后减少的趋势，同时单条裂隙的最大直径和体积也逐渐增大。 2. 当温度达到300℃时，裂隙数量达到峰值，表明此时裂隙的形成和扩展最为活跃。而当温度升至600℃时，裂隙相互连接并形成连通路径，裂隙数量显著减少，但单条裂隙的尺寸和体积都达到最大，这表示裂隙已发育贯通，连通性显著增强。 3. 随着温度的上升，晋城无烟煤的孔隙度呈现出上升趋势，其中100～200℃和400～600℃期间孔隙度增加尤为明显。此外，分形维数则表现出三个阶段的变化：常温至300℃期间分形维数迅速增大，随后在300～500℃阶段趋于稳定，而500～600℃期间再次增大。 4. 300℃被视为低温热解过程的一个关键转折点，此时孔隙度高达36.7%，孔裂隙的表面积分形维数达到最大值2.236，表明其渗透性已经达到了完全渗透的标准。因此，对于无烟煤的注热增渗优化，研究者建议考虑将加热温度控制在300℃左右。 本文通过精确的实验数据和三维重构技术，揭示了晋城无烟煤微细观孔裂隙结构随温度变化的复杂规律，为煤炭热解过程中的结构演变及后续的热处理工艺优化提供了科学依据。这对于煤炭开采、能源利用以及环境保护等领域具有重要意义。