111 / 2023-07-13 22:37:14

淮南矿区气-肥煤生物气模拟生成地球化学过程

气-肥煤；生物气；地球化学过程

生物成因煤层气具有重要的资源和能源意义，低煤阶煤因为分子结构的松散性而被认为具有较大生物气生成潜力。我国安徽淮南矿区气-肥煤为低灰分、高挥发分的低硫煤，碳元素含量高，氯仿沥青“A”含量大于2%，属于有利气源岩。项目组多年来利用淮南矿区气肥煤作为研究对象，开展煤层生物气生成模拟实验研究，目前对其生物气生成过程和机理取得认识如下。

异源菌（厌氧污泥提取）在35℃、中性培养基、50R/分的震荡培养条件下，淮南矿区气肥煤生物气生成量范围在5.65-10.67mL/g，平均为7.63 mL/g，生物气生成潜力大。模拟生物气生成过程整体可以分为两个阶段，前30天产气量达到峰值，30天以后产气量降低并趋于平缓。前30天以内样品间产气量差异较大，体现出煤层生物气生成过程的复杂性。模拟气体以CH₄和CO₂为主，CH₄和CO₂含量之间相对变化为此消彼长，而且变化幅度较小。利用手选+浮沉实验法富集煤中镜质组和惰质组开展模拟实验，产气量和产气速率都体现出镜质组＞原煤＞惰质组的特点，且不同有机显微组分的产气过程并不完全同步，镜质组对产气量贡献最大。基于XRD、FT-IR测试技术方法，研究了产气过程对淮南矿区气肥煤物化结构的影响特征。XRD结果表明，芳香层之间的距离(d₀₀₂)略有增加，而延伸度(L_c)、堆积度(L_a)和累积层数(N_c)均有所减少，说明煤的微晶结构受到了生物降解的破坏。FTIR结果显示，脂肪族烃和甲基官能团含量降低，含羟基和含氧官能团含量增加。这些结果表明，链状烃是生物降解的第一组分，该过程中产生的小分子化合物可以破坏煤的微晶结构。