我国煤系地层高岭岩综合利用的问题与对策

本文简述了我国煤系地层高岭岩的分布、储量及重要性等,指出了综合利用的基本方向,对目前存在的问题进行了讨论,提出了对策。     

煤系高岭岩加工利用现状分析

煤系高岭岩资源十分丰富，其储量约为180Gt，在煤系共伴生资源综合利用中占有重要位置，过去由于部门分割，使得这些宝贵的资源一直没能得到很好的开发与利用。改革开放以来，煤系高岭岩加工利用技术有很大进展，主要表现在以下几个方面。     

温压条件下不同含水高岭石对NH4+吸附的分子模拟

为研究高岭石对NH₄⁺吸附的微观情况,通过Material Studio软件对高岭石单胞进行收敛性测试后构建了4×2×1不同水化程度高岭石模型,采用量子力学和经典力学方法对模型晶胞进行了理论计算和吸附实验研究.结果显示,在交换关联泛函GGA-PW91,K点4×3×2,截断能600eV条件下,得到了高岭石稳定结构模型（误差<2%）;高岭石对NH₄⁺的吸附受温度影响明显,随温度升高,吸附量逐渐减少,与吸附实验结果一致;动力学结果显示吸附类型主要为物理吸附,吸附作用力为范德华力和库仑力.     

SO2和NO2在高岭石表面的反应和协同效应

高岭石是一种含铝的层状硅酸盐矿物,研究大气中常见的气体在其表面的非均相反应具有一定的实际意义,在一定程度上可揭示大气环境中化学反应过程。文章采用自行搭建的原位漫反射红外傅里叶光谱(DRIFTS)检测系统,考察了在干态和湿态条件下,对照SO_2和NO_2分别在高岭石颗粒物表面发生的非均相反应过程,以及SO_2和NO_2协同反应效应。实验结果表明,SO_2与高岭石颗粒物的非均相反应均较弱,仅在干态下检测到亚硫酸盐物种,并且存在较大的CO_2的红外吸收峰。NO_2在干态和湿态条件下均检出了硝酸盐物种,适宜的湿度有利于硝酸盐的生成。在SO_2和NO_2共同与高岭石反应的过程中,发现四氧化二氮(N_2O_4)取代了亚硝酸盐成为反应的中间体,同时亚硫酸盐被氧化为硫酸盐。SO_2和NO_2在高岭石颗粒物表面的反应中相互影响,协同作用。     

煤系“三气”合采产出水多元膜回用的预处理优化

以煤层气、致密砂岩气和页岩气共存为特征的煤系"三气"是一类重要的非常规天然气资源。针对鄂尔多斯盆地东北缘临兴区块煤系"三气"合采产出水的超高盐度和高浊度等特点,首先研究了原位水样的处理工艺,然后采用加载絮凝-微电解-纳滤-反渗透方法进行了中试处理,并对预处理阶段进行了优化试验。研究结果表明:加载絮凝单元出水浊度和ρ（COD）分别为11.66 NTU和1711 mg/L,去除率分别为98.9%和34.57%;微电解单元的COD去除率为66.9%,出水电导率为52.5 mS/cm。再经过纳滤-反渗透处理后,出水可达到GB 5084—2005《农田灌溉水质标准》旱作标准。