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含水页岩甲烷吸附特性及热力学特征研究

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 95-105页

作者：杨竣淞李波波李建华高政宋浩晟段淑蕾贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

页岩储层普遍含水,水分对页岩气体吸附行为和地质储量评估具有显著影响。为探究水分对页岩吸附行为的影响规律,构建了考虑含水率影响的吸附模型,结合多组试验数据对新建模型的合理性进行验证,并进一步剖析了含水页岩的吸附行为。在此基... 详细信息

页岩储层普遍含水,水分对页岩气体吸附行为和地质储量评估具有显著影响。为探究水分对页岩吸附行为的影响规律,构建了考虑含水率影响的吸附模型,结合多组试验数据对新建模型的合理性进行验证,并进一步剖析了含水页岩的吸附行为。在此基础上,讨论了不同吸附机制对页岩中甲烷等温吸附的贡献,并通过热力学参数对比了干湿页岩中吸附热力学特性。结果表明:在气体压力变化过程中,甲烷气体吸附量呈典型的“三段式”变化。其中,水分对甲烷吸附量具有抑制作用,含水页岩吸附量显著低于干燥页岩,页岩吸附量随含水率的增大呈降低趋势。此外,温度同样对甲烷吸附具有抑制作用,当含水率恒定时,随温度升高页岩吸附能力呈降低趋势。同时,不同吸附机制对吸附量的贡献受到水分和压力的共同影响,压力和含水率越高,微孔填充吸附量对总吸附量的贡献率越低。热力学参数表明干燥页岩与含水页岩的甲烷吸附均为物理吸附,同一吸附量下,干燥页岩等量吸附热始终高于含水页岩。水分通过改变页岩非均一性占据高能吸附位点同时影响分子间作用力,综合作用下使得等量吸附热降低,进而导致含水页岩吸附能力降低。研究结果有助于页岩吸附气量的准确计算,并为页岩气藏开发方案和编制提供理论依据。

关键词：含水页岩吸附模型甲烷吸附量多重吸附机制热力学

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某锌矿中锌及稀散元素镓、锗的赋存状态

矿产综合利用 2024年第2期45卷 118-122,156页

作者：张莉莉李波梁冬云蒋英洪秋阳李美荣广东省科学院资源利用与稀土开发研究所稀有金属分离与综合利用国家重点实验室广东省矿产资源开发和综合利用重点实验室广东广州510650

这是一篇工艺矿物学领域的论文。采用化学分析、显微镜分析和MLA矿物自动定量检测技术,对国内某锌矿石中锌及伴生稀散元素镓、锗的赋存状态和主要载体矿物的嵌布特征进行详细研究。结果表明,该锌矿石中含Zn 4.87%、Ga 4.10 g/t、Ge 59.0... 详细信息

这是一篇工艺矿物学领域的论文。采用化学分析、显微镜分析和MLA矿物自动定量检测技术,对国内某锌矿石中锌及伴生稀散元素镓、锗的赋存状态和主要载体矿物的嵌布特征进行详细研究。结果表明,该锌矿石中含Zn 4.87%、Ga 4.10 g/t、Ge 59.00 g/t,未发现稀散元素镓、锗的独立矿物,镓、锗主要赋存在闪锌矿中。从该矿石中分选闪锌矿(包含异极矿),锌、镓、锗的理论回收率分别为95%、56%、93%左右。少部分微细粒状胶态闪锌矿不易获得解离,易损失于尾矿中,对锌的回收率有一定影响。

关键词：工艺矿物学锌矿稀散元素镓锗 MLA 赋存状态

考虑裂隙粗糙度的煤岩滑脱效应及渗透率演化机制研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：曾星艺李波波李建华段淑蕾丁云娜杨竣淞贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州大学矿业学院

为探究煤岩裂隙表面粗糙度对煤岩渗透特性的影响，选取贵州省六盘水地区煤样，首先开展了扫描电镜和低温氮气吸附试验联合表征煤岩孔裂隙结构，通过Hurst理论初步分析煤岩表面粗糙度；在此基础上，利用分形理论进一步定量表征煤岩裂隙... 详细信息

为探究煤岩裂隙表面粗糙度对煤岩渗透特性的影响，选取贵州省六盘水地区煤样，首先开展了扫描电镜和低温氮气吸附试验联合表征煤岩孔裂隙结构，通过Hurst理论初步分析煤岩表面粗糙度；在此基础上，利用分形理论进一步定量表征煤岩裂隙表面相对粗糙度，建立综合考虑应力、滑脱效应及裂隙表面相对粗糙度的煤岩表观渗透率理论模型，并探讨了裂隙表面相对粗糙度对气体滑脱因子的影响，通过煤岩渗透率的实验室测试结果进行验证和分析。研究结果表明：（1）通过扫描电镜试验观测到孔裂隙结构表面存在粗糙微元，同时低温氮气吸附试验结果表明，煤岩孔裂隙结构发育，存在分形特征且非均质性较强。（2）煤岩裂隙表面相对粗糙度随粗糙微元分形维数的增大而增大。当粗糙微元分形维数恒定时，裂隙表面相对粗糙度随粗糙微元的尺度比例ε的增大而减小，煤岩裂隙开度b越小，裂隙表面相对粗糙度对裂隙开度越敏感。（3）随着裂隙表面相对粗糙度的增大，滑脱效应增强。（4）在初始滑脱因子相同时，随着孔隙压力的增大，煤岩表观渗透率逐步降低而趋向平缓。滑脱效应对煤岩渗透起促进作用，滑脱系数越大，其作用效应越强。

关键词：六盘水煤矿吸附模型粗糙度滑脱效应渗透率模型

考虑气、水吸附及应力的各向异性渗透率模型研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：张小雨李波波李建华贾荔丹丁云娜宋浩晟贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州大学矿业学院

煤层气作为非常规天然气资源，合理的开发利用有利于减少瓦斯涌出推进清洁能源低碳化发展，消除重大瓦斯事故隐患。然而，由于煤岩内部结构的各向异性及其所处的气水共存环境使瓦斯渗流行为变得十分复杂。为探究抽采过程中瓦斯渗流规律... 详细信息

煤层气作为非常规天然气资源，合理的开发利用有利于减少瓦斯涌出推进清洁能源低碳化发展，消除重大瓦斯事故隐患。然而，由于煤岩内部结构的各向异性及其所处的气水共存环境使瓦斯渗流行为变得十分复杂。为探究抽采过程中瓦斯渗流规律，本文基于煤岩各向异性的结构特征及立方定律，构建考虑含水率、气体压力和应力多因素影响的各向异性渗透率模型。提出吸气膨胀参数Cs和吸水膨胀参数Cθ，对基质吸附气体诱导的膨胀变形和基质吸附水分诱导的膨胀变形进行量化。利用公开发表的试验数据与本文渗透率模型的计算值进行对比，模型计算结果与试验数据变化规律一致，所建模型较好地反映气、水吸附与应力协同作用下瓦斯渗流特性。研究结果表明：在真三轴应力作用下，不同方向的渗透率存在差异，气体渗流表现出较强的各向异性；恒定气体压力及外应力下，渗透率随含水率的增大呈减小的变化趋势；渗透率随含水率的变化与Cθ随含水率的变化呈相反的趋势，与Cs随气体压力的变化呈相同的趋势；在敏感性分析中，分别对吸气膨胀参数Cs、吸水膨胀参数Cθ及孔隙度φ进行10%的正负扰动，发现Cθ对煤岩渗透率演化的影响最大，孔隙度φ对煤岩渗透率演化的影响最小。研究结果可为准确评估煤岩渗透率提供理论依据，同时也为提高瓦斯抽采率提供理论指导。

关键词：各向异性渗透率含水率应力瓦斯抽采

铁同位素分馏机理以及在镁铁-超镁铁质岩浆作用和成矿作用中的应用

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岩石矿物学杂志 2024年第4期43卷 1034-1051页

作者：邱坦汤庆艳杨皓辰黎卓明张燕刘玮赵驰王晓伟兰州大学地质科学与矿产资源学院甘肃省西部矿产资源重点实验室自然资源部黄河上游战略性矿产资源重点实验室甘肃兰州730000 包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用全国重点实验室内蒙古包头014030 甘肃省地质调查院甘肃兰州730000

镁铁-超镁铁质侵入体包含了大量来自地球深部的信息,与其具有成因联系的岩浆矿床具有重要的经济价值。铁作为直接参与成矿的元素,其同位素组成在示踪成矿物质来源与反演成矿过程方面有着天然的优势。近年来,随着MC-ICP-MS的出现与发展,... 详细信息

镁铁-超镁铁质侵入体包含了大量来自地球深部的信息,与其具有成因联系的岩浆矿床具有重要的经济价值。铁作为直接参与成矿的元素,其同位素组成在示踪成矿物质来源与反演成矿过程方面有着天然的优势。近年来,随着MC-ICP-MS的出现与发展,诸多学者对镁铁-超镁铁质侵入体及相关的岩浆矿床开展了一系列铁同位素研究,并取得了重要的研究进展。本文通过总结镁铁-超镁铁质岩浆作用及成矿作用中铁同位素的组成,探讨了镁铁-超镁铁质侵入体中铁同位素的分馏机制。研究表明不同地质储库的铁同位素组成不同,其中球粒陨石代表地球最初始的铁同位素组成,其他岩体均因遭受不同程度的后期地质作用的改造而产生铁同位素分馏。铁同位素的分馏机制包括热力学平衡分馏和动力学分馏,在自然界矿物中,Fe3+形成的化学键一般强于Fe2+,因此富Fe3+的矿物相(如磁铁矿)相对于富Fe2+的矿物相(如磁黄铁矿、镍黄铁矿)更富集重同位素。多种动力学过程包括部分熔融、分离结晶、氧化还原过程和扩散等均会导致铁同位素产生动力学分馏。由于其独特的地球化学性质,铁同位素在与镁铁-超镁铁质侵入体相关的铜镍铂族元素硫化物矿床、钒钛磁铁矿矿床和铬铁矿矿床等领域有着非常广泛的应用及前景。与其他稳定同位素,如锂、硫、镁、镍同位素等相结合,可以有效地用来示踪沉积物质的同化作用,反演硫化物熔体冷凝结晶过程和揭示矿床成因。

关键词：镁铁-超镁铁质侵入体 Fe同位素分馏行为成矿作用

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考虑虚拟边界与应力耦合的页岩渗透率模型

大庆石油地质与开发 2024年第5期 166-174页

作者：叶平平李波波吴学海宋浩晟段淑蕾成巧耘贵州大学矿业学院喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室

为探讨页岩气开采过程中页岩渗透率的变化情况，基于毛细管层序模型，采用虚拟边界与应力耦合相结合的方法，按照一定权重系数将应力推导黏性流动和克努森扩散相加，建立了页岩纳米孔体相气体传输模型。结果表明：新建渗透率模型计算曲... 详细信息

为探讨页岩气开采过程中页岩渗透率的变化情况，基于毛细管层序模型，采用虚拟边界与应力耦合相结合的方法，按照一定权重系数将应力推导黏性流动和克努森扩散相加，建立了页岩纳米孔体相气体传输模型。结果表明：新建渗透率模型计算曲线与试验实测值吻合较好，可以较好揭示页岩纳米孔体相气体流动情况；与Lu模型和S&D模型相比，新建模型考虑虚拟边界与应力的耦合，表观渗透率模型计算曲线与试验结果更为吻合，且能很好地反映实测值与孔隙压力所呈现的变化规律，具有较好的优越性；页岩力学参数（弹性模量、泊松比）、Langmuir应变常数及裂隙压缩系数对页岩渗透率起抑制作用，主要表现为其值越大，页岩渗透率越小；初始渗透率对页岩渗透率起促进作用，表现为其值越大，页岩渗透率越大。研究成果可为页岩气开发提供理论支撑。

关键词：页岩气开采渗透率虚拟边界层序模型应力/应变黏性流动克努森扩散

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金属离子对蒙脱石颗粒水化作用影响及机理

矿产综合利用 2024年第3期45卷 37-42,85页

作者：杨咏莉程伟黄雯昊贵州大学矿业学院喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

这是一篇矿业工程领域的论文。蒙脱石是对煤泥水沉降影响显著的黏土矿物,其表面带电和易发生水化作用等特性阻碍颗粒间的聚团,使悬浮液保持分散性,恶化煤泥水沉降。基于沉降实验,考查了煤泥水中常见金属离子Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^... 详细信息

这是一篇矿业工程领域的论文。蒙脱石是对煤泥水沉降影响显著的黏土矿物,其表面带电和易发生水化作用等特性阻碍颗粒间的聚团,使悬浮液保持分散性,恶化煤泥水沉降。基于沉降实验,考查了煤泥水中常见金属离子Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)及Al^(3+)对蒙脱石沉降特性的影响,并采用微量热仪、Zeta电位分析仪及红外光谱仪等表征手段揭示金属离子对蒙脱石水化作用及沉降行为的影响机理。结果表明,与Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)相比,蒙脱石悬浮液或含蒙脱石煤泥水在加入Al^(3+)、Ca^(2+)后,可获得较小的沉降压缩层体积和上清液浊度,沉降效果较好。机理分析表明,加入金属离子可压缩蒙脱石表面双电层厚度,抑制蒙脱石水化作用,有利于蒙脱石聚团沉降。研究结果对处理含蒙脱石煤泥水具有一定指导意义。

关键词：矿业工程蒙脱石煤泥水水化作用 Zeta电位分析微量热仪

烷基硅烷化Silicalite-1分子筛膜的醇水分离性能

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硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2275-2285页

作者：赵业昊吴红丹周志辉赵尧武汉科技大学资源与环境工程学院冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室武汉430081

Silicalite-1分子筛膜因其疏水特性在低浓度有机物/水分离中得到广泛应用。但膜面硅羟基(Si—OH)的存在会严重影响其分离效果。以Silicalite-1分子筛膜为基膜,表面接枝正辛基三乙氧基硅烷(OTES)来消除Si—OH,进一步改善疏水性,提高其分... 详细信息

Silicalite-1分子筛膜因其疏水特性在低浓度有机物/水分离中得到广泛应用。但膜面硅羟基(Si—OH)的存在会严重影响其分离效果。以Silicalite-1分子筛膜为基膜,表面接枝正辛基三乙氧基硅烷(OTES)来消除Si—OH,进一步改善疏水性,提高其分离能力。系统考察OTES浓度、反应温度和修饰时间对于膜改性效果的影响,分析改性机理,并对比改性前后Silicalite-1分子筛膜的渗透汽化稳定性。结果表明,烷基硅烷的接枝能有效提高膜疏水性、分离性能与长期稳定性。当OTES的质量分数为3%、温度为60℃、时间为10 h时,所制备的膜在70℃分离3.5%±0.1%(质量分数)的乙醇水溶液,膜通量为0.92 kg·m^(–2)·h^(–1),分离因子达到30.4,且能够在连续120 h的渗透汽化过程中,保持良好的稳定性。烷基硅烷接枝优化了Silicalite-1分子筛膜的表面结构,在渗透汽化法回收有机组分领域具有广阔的应用前景。

关键词： Silicalite-1分子筛膜烷基硅烷接枝改性醇水分离渗透汽化

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微细粒锡石浮选及金属离子作用机理研究进展

中国有色金属学报 2024年

作者：汪泰刘殿文申培伦崔振坤李沛伦姚艳清广东省科学院资源利用与稀土开发研究所昆明理工大学云南省战略金属矿产资源绿色分离与富集重点实验室稀有金属分离与综合利用国家重点实验室广东省矿产资源开发与综合利用重点实验室西南联合研究生院中南大学资源加工与生物工程学院

锡是我国战略金属，但供需矛盾突出。锡石具有“性脆易碎、容易泥化”特点，如何实现微细粒锡石的高效回收一直是研究热点与难点。本文综述了微细粒锡石浮选工艺和浮选药剂的研究进展；对锡石浮选过程中难免离子进行溯源分析，从锡石矿... 详细信息

锡是我国战略金属，但供需矛盾突出。锡石具有“性脆易碎、容易泥化”特点，如何实现微细粒锡石的高效回收一直是研究热点与难点。本文综述了微细粒锡石浮选工艺和浮选药剂的研究进展；对锡石浮选过程中难免离子进行溯源分析，从锡石矿物表面、药剂结构等方面系统剖析了不同金属离子体系下对锡石浮选行为的影响规律；最后从锡矿泥浮选工艺、药剂性质、安全环保、浮选装备等因素预测了未来微细粒锡石浮选的发展方向。

关键词：微细粒锡石浮选工艺浮选药剂离子活化