紅外光譜定量研究不同煤階煤的化學結構

郝盼云，孟艷軍, 3*，曾凡桂，閆濤滔，徐光波

1. 太原理工大學地球科學與工程系，山西 太原 030024 2. 煤與煤系氣地質山西省重點實驗室，山西 太原 030024 3. 煤與煤層氣共采國家重點實驗室，山西 晉城 048000 4. 中國石油天然氣股份有限公司山西煤層氣勘探開發分公司，山西 晉城 048000

引 言

1 實驗部分

1.1 樣品采集

此次實驗的煤樣采自于山西省河曲礦區沙坪煤礦、柳林礦區沙曲煤礦與晉城礦區永紅煤礦，為典型的低、中、高階煤樣品。按《煤層煤樣采取方法》(GB/T 482—2008)規范，樣品采自礦井的新鮮采煤工作面，然后立即裝入采樣袋內，并將袋口扎緊，防止污染和氧化。在實驗室將采集的煤樣研磨至200目以下，放在試劑袋中，貼上標簽，密封保存，備用。

1.2 煤樣紅外光譜測定

用太原理工大學煤科學與技術重點實驗室的德國BEUKER公司生產的VERTEX70紅外光譜儀對樣品進行測定。步驟如下：(1)用稱量紙稱取溴化鉀約100 mg，置于瑪瑙研缽中，并加入少許煤樣(m煤樣∶mKBr為1∶100)，充分混合，磨細；(2)將其裝入模具內，并將模具置于壓片機上真空加壓至90 000 N·cm-2，受壓1 min；(3)用鑷子取出0.1～1.0 mm厚的透明圓形薄片置于樣品架中固定；(4)先掃描測量背景，再將樣品放入紅外光譜儀的樣品室測試，儀器累計掃描16次。

1.3 煤樣基礎數據

煤樣的工業分析和元素分析分別依據國標(GB/T212—2008)及(GB/T476—2008)測定，實驗在中科院煤化所完成，測試結果見表1。

由表1可知，隨著煤變質程度的加深，水分、揮發份含量減小，煤化過程是一個富碳、去氫、脫氧、去除雜原子的過程。

表1 不同煤階煤工業分析、元素分析Table 1 The proximate & ultimate analyses of coals with different ranks

2 結果與討論

2.1 樣品的紅外光譜圖

紅外光譜主要包含指紋區和官能團區，1 300～4 000 cm-1的區域稱之為官能團區；……