在不同温度下对煤炭微观结构的研究和定量碎形特征的研究

科学领域:

• 地质科学 地质科学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 物理化学 物理化学

背景情况:

• 地下煤炭火灾对地质构造产生重大影响.
• 了解煤炭对热量的反应对于资源管理和安全至关重要.
• 煤炭的孔隙和断裂网络决定了其物理和化学特性.

研究的目的:

• 调查高温对煤炭孔隙和断裂发展的影响.
• 分析温度,碎形维度和煤炭微观结构之间的关系.
• 评估模拟地下煤炭火灾对煤炭物理特性的影响.

主要方法:

• 侵入孔径测 (MIP) 用于确定孔径体积和分布.
• 扫描电子显微镜 (SEM) 用于可视化微观结构变化.
• 分数维度计算以量化复杂性和自我相似性.

主要成果:

• 煤孔和断裂体积在加热到200°C时增加,但在400°C时减少.
• 半孔和巨孔是体积变化的主要贡献者.
• 随着温度的升高,MIP碎形尺寸下降,这表明连接性有所改善.
• SEM分析证实在更高的温度下增强骨折和孔隙连接性.
• 随着温度的增加,SEM表面的碎形尺寸增加了,这表明表面复杂性更大.

结论:

• 煤炭微观结构在高温处理下经历了显著的变化,影响了孔积和连接性.
• 碎形维度分析提供了关于煤炭孔状结构复杂性和自我相似性的见解.
• 煤炭矩阵上的温度诱导应力影响了在体积和碎形维度中观察到的相反趋势.
• 这项研究揭示了在200°C (无序膨胀) 和400°C (规则状发育) 时显著的微观结构演变.