油页岩有机结构特征的研究摘要
油页岩是储量巨大的矿物质能源,可以有效弥补石油资源的短缺,但由于自身高灰分、低热值的限制,其利用效率较低、利用范围小,但全世界分布较广,各国储量较大又使它得到较多研究。对油页岩的有机成分与结构研究,是使其高效、充分利用的理论依据,具有重要的科学意义和指导意义。本文选择酸洗正交实验方法,脱除油页岩中的矿物质以得到有机成分。实验结果分析得到在粒度0~0.2mm、固液比1:10、HF浓度40%、浸泡时间5h条件下,油页岩脱矿物质率最高,能使矿物质脱除率在90%以上,可以有效得到油页岩的有机油母质。对油页岩和脱矿物质后的有机质进行表征:从SEM和XRD分析可知油页岩表面凸凹不平,所含矿物质主要是由黏土类、黄铁矿和方解石组成,其主要成分是含Si、Fe、Al、Ca和Mg的氧化物,当脱除矿物质后,出现了大量的碳物质弥散峰,得到了有机质聚集的油母质结构;热重实验分析,油页岩在脱矿物质后有机质DTG曲线显著增大,但TG曲线趋势一致,说明脱矿物质使热解更充分,但油页岩整体骨架没受矿物质的脱除影响;通过氮吸附仪分析,油页岩自身结构紧密,含孔率小,但有机质结构疏松,孔径较大,比表面积和孔容相对于油页岩自身有所增大,有利于油页岩热解;傅里叶红外测试分析,油页岩主要无机质成分是含Si氧化物,而有机质成分主要是脂肪族CH、CH2和CH3和芳香族的C=C结构,以及C-O-C、C=O含氧官能团,对油页岩及其脱矿物质后所得有机质干馏所得页岩油进行GC/MS分析,得到页岩油主要是由烷烃和烯烃组成的脂肪族化合物、芳香族化合物以及含氮、含氧、含硫等杂原子化合物组成,有机质所得页岩油中成分更复杂,尤其是含氧化合物和芳香族化合物含量增加。
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