基于X射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响

工程科学学报，第37卷，第12期：1535-1541,2015年12月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.12:1535-1541,December 2015 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2015.12.001:http://journals..ustb.edu.cn 基于X射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响 周 刚23》，薛娇”，程卫民”，聂文”四，王 果” 1)山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培有基地，青岛266590 2)安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教有部重点实验室，准南232001 3)澳大利亚联邦科学与工业研究组织能源研究分院，布里斯班4069，澳大利亚 ☒通信作者，E-mail:skdniewen@163.com 摘要为了研究煤尘堆垛结构对其润湿性的影响，对从全国选取的10种不同变质程度煤样进行X射线衍射实验，结合液一 固界面动态接触角测定结果，分析得到煤尘微晶参数与其润湿性之间的关系.结果表明，无机矿物种类随着煤样变质程度的 提高逐步减少，且原生矿物种类数量越多，润湿性则越好，次生矿物对煤尘润湿性的影响则较小.变质程度高的煤种晶态成 分较多，芳晶结构单元较大，芳香环缩合度较高：而中低变质程度煤种的非晶态成分较多，往往是一些亲水性的烷基小分子侧 链、含氧官能团等.随着堆砌度和延展度不断升高，面网间距逐渐减小，煤尘润湿性逐步变差.当煤尘X射线衍射的堆砌度为 18.5nm,延展度为41.7nm,面网间距为0.898nm时，煤尘润湿性最佳，其X射线衍射微晶参数越接近上述组合，润湿性越好. 关键词采煤：煤尘：润湿性：X射线衍射：微晶参数 分类号TD714 Effect of stacking structure on the wettability of coal dust based on X-ray diffraction experiment ZHOU Gang2,,XUE Jiao”,CHENG Wei--min》,NIE Wen)a,WANG Hao》 1)State Key Laboratory of Mining Disaster Prevention and Control Co-founded by Shandong Province and the Ministry of Science and Technology,Shan- dong University of Science and Technology,Qingdao 266590,China 2)Key Laboratory of Safety and High-efficiency Coal Mining of the Ministry of Education,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,China 3)Energy Flagship,Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization,Brisbane 4069,Australia Corresponding author,E-mail:skdniewen@163.com ABSTRACT To investigate the effect of stacking structure on the wettability of coal dust,ten selected coal samples from China's different regions with different metamorphic grades were analyzed by X-ray diffraction.In combination with the dynamic contact angle determination results of the liquid-solid interface,the relationship between microcrystalline parameters and the wettability of coal dust was deduced.The results show that the inorganic mineral types gradually decrease with increasing metamorphic grade,and the more the primary mineral types are,the better the wettability of coal dust is,but the secondary minerals have no significant influence on the wettability of coal dust.For different coal types,the higher the metamorphic grade of coal is,the more the crystalline component is, the bigger the structural unit of aromatic microcrystals is,and the higher the aromatic ring condensation degree will be.While the coals with low-medium metamorphic grades have more amorphous components,which include hydrophilic alkyl side chains of small mole- cules,oxygen-containing functional groups,etc.With increasing stack degree and spread degree,the plane spacing decreases gradual- 收稿日期：201406-17 基金项目：国家自然科学基金资助项目(U1261205,51474139,51204103):中国博士后科学基金资助项目(2015M570602):山东科技大学杰出 青年科技人才支持计划资助项目(2014JQH106):山东煤炭安全高效开采技术与装备协同创新中心资助项目：煤矿安全高效开采省部共建教 有部重点实验室开放研究基金资助项目(JYBSYS2014105):2014年度青岛市黄岛区科技资助项目(2014-1-30)

工程科学学报，第 37 卷，第 12 期: 1535--1541，2015 年 12 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 12: 1535--1541，December 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 12． 001; http: / /journals． ustb． edu． cn 基于 X 射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响 周 刚1，2，3) ，薛 娇1) ，程卫民1) ，聂 文1) ，王 昊1) 1) 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地，青岛 266590 2) 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室，淮南 232001 3) 澳大利亚联邦科学与工业研究组织能源研究分院，布里斯班 4069，澳大利亚  通信作者，E-mail: skdniewen@ 163． com 摘 要 为了研究煤尘堆垛结构对其润湿性的影响，对从全国选取的 10 种不同变质程度煤样进行 X 射线衍射实验，结合液-- 固界面动态接触角测定结果，分析得到煤尘微晶参数与其润湿性之间的关系． 结果表明，无机矿物种类随着煤样变质程度的 提高逐步减少，且原生矿物种类数量越多，润湿性则越好，次生矿物对煤尘润湿性的影响则较小． 变质程度高的煤种晶态成 分较多，芳晶结构单元较大，芳香环缩合度较高; 而中低变质程度煤种的非晶态成分较多，往往是一些亲水性的烷基小分子侧 链、含氧官能团等． 随着堆砌度和延展度不断升高，面网间距逐渐减小，煤尘润湿性逐步变差． 当煤尘 X 射线衍射的堆砌度为 18. 5 nm，延展度为 41. 7 nm，面网间距为 0. 898 nm 时，煤尘润湿性最佳，其 X 射线衍射微晶参数越接近上述组合，润湿性越好． 关键词 采煤; 煤尘; 润湿性; X 射线衍射; 微晶参数 分类号 TD714 收稿日期: 2014--06--17 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( U1261205，51474139，51204103) ; 中国博士后科学基金资助项目( 2015M570602) ; 山东科技大学杰出 青年科技人才支持计划资助项目( 2014JQJH106) ; 山东煤炭安全高效开采技术与装备协同创新中心资助项目; 煤矿安全高效开采省部共建教 育部重点实验室开放研究基金资助项目( JYBSYS2014105) ; 2014 年度青岛市黄岛区科技资助项目( 2014--1--30) Effect of stacking structure on the wettability of coal dust based on X-ray diffraction experiment ZHOU Gang1，2，3) ，XUE Jiao1) ，CHENG Wei-min1) ，NIE Wen1)  ，WANG Hao1) 1) State Key Laboratory of Mining Disaster Prevention and Control Co-founded by Shandong Province and the Ministry of Science and Technology，Shan￾dong University of Science and Technology，Qingdao 266590，China 2) Key Laboratory of Safety and High-efficiency Coal Mining of the Ministry of Education，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China 3) Energy Flagship，Commonwealth Scientific and Industrial Ｒesearch Organization，Brisbane 4069，Australia  Corresponding author，E-mail: skdniewen@ 163． com ABSTＲACT To investigate the effect of stacking structure on the wettability of coal dust，ten selected coal samples from China’s different regions with different metamorphic grades were analyzed by X-ray diffraction． In combination with the dynamic contact angle determination results of the liquid--solid interface，the relationship between microcrystalline parameters and the wettability of coal dust was deduced． The results show that the inorganic mineral types gradually decrease with increasing metamorphic grade，and the more the primary mineral types are，the better the wettability of coal dust is，but the secondary minerals have no significant influence on the wettability of coal dust． For different coal types，the higher the metamorphic grade of coal is，the more the crystalline component is， the bigger the structural unit of aromatic microcrystals is，and the higher the aromatic ring condensation degree will be． While the coals with low-medium metamorphic grades have more amorphous components，which include hydrophilic alkyl side chains of small mole￾cules，oxygen-containing functional groups，etc． With increasing stack degree and spread degree，the plane spacing decreases gradual-

·1536 工程科学学报，第37卷，第12期 ly,and the wettability of coal dust becomes worse.When the stack degree is 18.5 nm,the spread degree is 41.7 nm and the plane spacing is 0.898 nm,the wettability of coal dust will be the best.The closer the X-ray diffraction microcrystalline parameters are to the above combinations,the better the wettability of coal dust is. KEY WORDS coal mining:coal dust:wettability:X-ray diffraction;microcrystalline parameters 煤尘是煤炭生产过程中不可避免的产物，其对煤 表1煤尘接触角及灰分数据 矿的安全生产和矿工的身心健康造成严重威胁.然而 Table 1 Coal dust contact angles and ash content 我国大部分煤层的煤尘润湿性较差，导致喷雾降尘效 与蒸馏水 与自来水 灰分质量 编号 煤样 果不佳：因此，开展煤尘的微观润湿机理研究对于提 接触角/()接触角/() 分数/% 高煤尘降尘率、改善矿工的工作环境具有十分重要的 1 北皂褐煤 45.76 46.70 10.93 理论和现实意义.由于煤是短程有序、而长程无序的 大柳塔长焰煤 59.47 63.98 6.22 有机物，一方面，煤中的有机质主要由缩聚芳环、脂环、 3 亭南不黏煤 52.72 56.58 20.03 杂环和各种官能团支链组成-习：随着煤的变质程度 同家梁弱黏煤 53.12 64.70 2.78 增高，芳环族、脂环族等的数量、大小也随之发生规律 5* 榆树湾气煤 62.93 67.13 2.95 性变化.另一方面，由于成煤环境差异造成不同地 6* 白庄气肥煤 61.84 65.29 9.45 区煤种的无机物相特征差异较大.可见，煤尘的润 7 回坡底13焦煤 47.74 55.03 32.47 湿性同时受到有机结构和无机物相的影响，所以研究 8* 新巨龙肥煤 62.66 68.07 5.60 其芳香晶核的结构特征及所含无机物相与煤尘润湿性 9* 五沟焦煤 66.06 69.48 7.59 之间的关系十分重要.针对目前未将有机物、无机物 10 百善无烟煤 60.95 64.14 7.15 等因素统筹考虑进行煤尘润湿性研究的缺陷，本文采 用X射线衍射技术对选取的10种不同变质程度煤尘 2 进行堆垛结构微晶参数分析，并结合润湿接触角实验， 煤尘X射线衍射实验 得到不同煤种煤尘的微晶结构与无机物相对其润湿性 2.1X射线衍射谱图 的影响规律 煤的结构包括两个方面的内容：一是煤的物理结 1 煤尘润湿接触角分析 构即分子间的堆垛结构与孔隙结构，二是煤的化学结 构即煤的分子结构.煤的微晶结构主要是指芳香层间 实验选取10个地区的10种变质程度煤样，研磨 的层间隙，属于煤的堆垛结构重要的组成部分.从有 后过280目标准筛子作为样品.实验以灰分作为煤中 机结构方面看，脱矿处理后煤的X射线衍射图较为简 无机矿物量化总体宏观表征，参照国家标准GB/ 单，一般具有2~3个弥散的宽峰并出现在石墨主衍射 T212一2008《煤的工业分析方法》对煤样作灰分定量 峰附近，即著名的乱层结构模型(turbostratic mod- 测定.为了更好地还原井下煤尘润湿条件，考虑到矿 e)2-切.为了还原煤尘润湿过程，分析其润湿能力， 井水成分与实验水成分略有不同，分别选取自来水和 利用X Pert PROMPD型X射线衍射仪对本文I0种不 蒸馏水两种水作为实验用水，选用DSA1O0型光学法 同变质程度的煤样进行测试.采用背压法制作试片， 液滴形态分析系统测定成型煤粉和蒸馏水、自来水的 且试片应即时测定，以减少吸水性的影响.实验条件： 动态接触角0.利用仪器快速拍照，读出接触角数 Cu、Ni滤光片，发散狭缝为1°，散射狭缝为1°，接收狭 值.煤尘接触角及灰分数据如表1所示 缝为0.3mm,石墨弯晶单色器置于衍射束中，扫描范 一般认为，由低变质煤到高变质煤，煤中芳环相对 围20=5°~75°.实验中同时收集无样品时的散射强 增多、增大，脂环和含氧官能团支链相应减少，到无烟 度，用于扣除样品架和空气背景散射.10种煤样X射 煤时，则主要由缩聚的芳环所组成，变质程度继续增 线衍射对比谱图如图1所示. 高，达超无烟煤时，则呈现出类石墨结构.也就是 2.2实验结果分析 说按照煤的有机结构特征分析，煤的疏水性与煤阶理 2.2.1煤尘无机矿物物相分析 论上正相关，变质程度越高，表现为疏水性的煤大分子 结合图1所示的煤尘X射线衍射谱图，借助于X' 结构在煤中所占比例越大，煤的润湿性越差.从表1 Pert HighScore Plus软件和PDF2数据库对测试得到的 中发现，煤的润湿接触角总体趋势符合以上分析结果， 衍射数据进行处理和分析.图2为五沟焦煤物相定性 但是有时也会出现不一致的现象.结合工业分析灰分 分析图及结果.所有样品的定性分析结果见表2 定量数据发现，无机矿物对煤的润湿性也有一定影响， 由表2可知：煤中主要矿物种类数量与其变质程 当灰分含量增加时，接触角会有所降低. 度有着一定关系，在变质程度较低的煤样里，其无机矿

工程科学学报，第 37 卷，第 12 期 ly，and the wettability of coal dust becomes worse． When the stack degree is 18. 5 nm，the spread degree is 41. 7 nm and the plane spacing is 0. 898 nm，the wettability of coal dust will be the best． The closer the X-ray diffraction microcrystalline parameters are to the above combinations，the better the wettability of coal dust is． KEY WOＲDS coal mining; coal dust; wettability; X-ray diffraction; microcrystalline parameters 煤尘是煤炭生产过程中不可避免的产物，其对煤 矿的安全生产和矿工的身心健康造成严重威胁． 然而 我国大部分煤层的煤尘润湿性较差，导致喷雾降尘效 果不佳． 因此，开展煤尘的微观润湿机理研究对于提 高煤尘降尘率、改善矿工的工作环境具有十分重要的 理论和现实意义． 由于煤是短程有序、而长程无序的 有机物，一方面，煤中的有机质主要由缩聚芳环、脂环、 杂环和各种官能团支链组成［1--3］; 随着煤的变质程度 增高，芳环族、脂环族等的数量、大小也随之发生规律 性变化［4--6］． 另一方面，由于成煤环境差异造成不同地 区煤种的无机物相特征差异较大［7--8］． 可见，煤尘的润 湿性同时受到有机结构和无机物相的影响，所以研究 其芳香晶核的结构特征及所含无机物相与煤尘润湿性 之间的关系十分重要． 针对目前未将有机物、无机物 等因素统筹考虑进行煤尘润湿性研究的缺陷，本文采 用 X 射线衍射技术对选取的 10 种不同变质程度煤尘 进行堆垛结构微晶参数分析，并结合润湿接触角实验， 得到不同煤种煤尘的微晶结构与无机物相对其润湿性 的影响规律． 1 煤尘润湿接触角分析 实验选取 10 个地区的 10 种变质程度煤样，研磨 后过 280 目标准筛子作为样品． 实验以灰分作为煤中 无机矿 物 量 化 总 体 宏 观 表 征，参 照 国 家 标 准 GB / T212—2008《煤的工业分析方法》对煤样作灰分定量 测定． 为了更好地还原井下煤尘润湿条件，考虑到矿 井水成分与实验水成分略有不同，分别选取自来水和 蒸馏水两种水作为实验用水，选用 DSA100 型光学法 液滴形态分析系统测定成型煤粉和蒸馏水、自来水的 动态接触角［9--10］． 利用仪器快速拍照，读出接触角数 值． 煤尘接触角及灰分数据如表 1 所示． 一般认为，由低变质煤到高变质煤，煤中芳环相对 增多、增大，脂环和含氧官能团支链相应减少，到无烟 煤时，则主要由缩聚的芳环所组成，变质程度继续增 高，达超无烟煤时，则呈现出类石墨结构［11］． 也就是 说按照煤的有机结构特征分析，煤的疏水性与煤阶理 论上正相关，变质程度越高，表现为疏水性的煤大分子 结构在煤中所占比例越大，煤的润湿性越差． 从表 1 中发现，煤的润湿接触角总体趋势符合以上分析结果， 但是有时也会出现不一致的现象． 结合工业分析灰分 定量数据发现，无机矿物对煤的润湿性也有一定影响， 当灰分含量增加时，接触角会有所降低． 表 1 煤尘接触角及灰分数据 Table 1 Coal dust contact angles and ash content 编号 煤样 与蒸馏水 接触角/( °) 与自来水 接触角/( °) 灰分质量 分数/% 1# 北皂褐煤 45. 76 46. 70 10. 93 2# 大柳塔长焰煤 59. 47 63. 98 6. 22 3# 亭南不黏煤 52. 72 56. 58 20. 03 4# 同家梁弱黏煤 53. 12 64. 70 2. 78 5# 榆树湾气煤 62. 93 67. 13 2. 95 6# 白庄气肥煤 61. 84 65. 29 9. 45 7# 回坡底 1 /3 焦煤 47. 74 55. 03 32. 47 8# 新巨龙肥煤 62. 66 68. 07 5. 60 9# 五沟焦煤 66. 06 69. 48 7. 59 10# 百善无烟煤 60. 95 64. 14 7. 15 2 煤尘 X 射线衍射实验 2. 1 X 射线衍射谱图 煤的结构包括两个方面的内容: 一是煤的物理结 构即分子间的堆垛结构与孔隙结构，二是煤的化学结 构即煤的分子结构． 煤的微晶结构主要是指芳香层间 的层间隙，属于煤的堆垛结构重要的组成部分． 从有 机结构方面看，脱矿处理后煤的 X 射线衍射图较为简 单，一般具有 2 ～ 3 个弥散的宽峰并出现在石墨主衍射 峰附 近，即 著 名 的 乱 层 结 构 模 型 ( turbostratic mod￾el) ［12--13］． 为了还原煤尘润湿过程，分析其润湿能力， 利用 X Pert PＲOMPD 型 X 射线衍射仪对本文 10 种不 同变质程度的煤样进行测试． 采用背压法制作试片， 且试片应即时测定，以减少吸水性的影响． 实验条件: Cu、Ni 滤光片，发散狭缝为 1°，散射狭缝为 1°，接收狭 缝为 0. 3 mm，石墨弯晶单色器置于衍射束中，扫描范 围 2θ = 5° ～ 75°． 实验中同时收集无样品时的散射强 度，用于扣除样品架和空气背景散射． 10 种煤样 X 射 线衍射对比谱图如图 1 所示． 2. 2 实验结果分析 2. 2. 1 煤尘无机矿物物相分析 结合图 1 所示的煤尘 X 射线衍射谱图，借助于 X’ Pert HighScore Plus 软件和 PDF2 数据库对测试得到的 衍射数据进行处理和分析． 图 2 为五沟焦煤物相定性 分析图及结果． 所有样品的定性分析结果见表 2． 由表 2 可知: 煤中主要矿物种类数量与其变质程 度有着一定关系，在变质程度较低的煤样里，其无机矿 · 6351 ·

周刚等：基于X射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响 ·1537* 响煤的润湿性，原生矿物（如石英和长石）种类数量越 多，润湿性则越好：但次生矿物（如高岭石等）对煤尘 润湿性的影响则较小.即，原生矿物与煤中有机质紧 密结合，较次生矿物而言更适于表征煤尘的润湿性能. 2.2.2煤尘微晶参数分析 煤的X射线衍射曲线一般都具有两个明显的衍 射峰，分别为002和101附近衍射峰.本文用于计 算的是煤的002和101衍射峰，其峰形特点是非正态 20 304050607080 的，不对称的.在计算延展度L和堆砌度L时，必须先 2019 将不对称的衍射峰通过作图还原成对称衍射峰，然后 图1煤尘的X射线衍射图 求得对称衍射峰的半高宽值和最大值所对应的衍射角 Fig.1 XRD patterns of coal dust samples 值.通常认为圆煤的芳香层片主要集中在20角为5° ~30°范围之内，即在面网指数(002)和(10)的衍射峰 五沟 上变动 采用Peakfit分峰软件对各煤阶代表煤样进行002 峰和101峰分峰拟合.其中，褐煤、气肥煤和无烟煤的 90 X射线衍射拟合曲线图如图3所示O02峰对应的衍射 4 角度在10°~15°，101峰对应的衍射角度在25°附近. 10种不同变质程度煤尘微晶结构参数汇总表如 表3所示. 20 30 40 50 从衍射图可以看出，变质程度不同煤样的X射线 209) 衍射曲线的形态特征具有很明显的规律性.随着变质 图2五沟焦煤物相定性分析结果 程度的升高，两处特征衍射峰相对强度有所增加，峰形 Fig.2 Phase qualitative analysis results of Wugou coking coal 由宽且钝转为窄且锐，趋向类石墨峰发展，说明组成这 表2煤尘无机矿物物相分析结果 些煤的有机质的C原子排列趋于定向、规则.同时，随 Table 2 Phases analysis results of inorganic minerals in coal dust sam- 着变质程度增高，X射线衍射谱线中(002)和(101)的 ples 衍射峰峰位也逐渐向高角度方向偏移，即62衍射角 煤样 无机矿物物相 逐渐增大（见表3）.这一偏移也表明C原子的网面间 黏土，石英，蒙脱石，斜发沸石，方沸石， 北皂褐煤 的距离dm会逐渐变小，由褐煤的0.898nm,逐步减小 黄铁矿，钾长石，钠长石 至烟煤的0.654~0.717nm和无烟煤的0.576nm. 方解石，微量的黄铁矿，菱铁矿，高龄石， 大柳塔长焰煤 石英 结合10种煤尘X射线衍射图谱和表3中煤样微 高岭石，方解石，石英，锐钛矿，菱铁矿， 晶参数可以看出7-图，由缩聚芳香核所形成的芳香微 亭南不黏煤 Fe:O 晶的002和101峰从中低变质程度煤种的弥散状向高 同家梁弱黏煤 高岭石，铁白云石，石英 变质程度煤种的尖锐峰型发展.这是由于中低变质程 榆树湾气煤 高岭石，菱铁矿，黄铁矿，石英 度煤中芳香结构单元和脂肪结构单元都存在，随着煤 白庄气肥煤 高岭石 变质程度的提高，煤中脂族结构会逐步减少，但芳核在 回坡底13焦煤 高岭石 横向上和纵向上均进行芳环的缩聚反应，芳香结构增 新巨龙肥煤 高岭石，铁白云石 多.因此，变质程度高的煤种晶态成分较多，芳香层片 五沟焦煤 高岭石，方解石 在空间的排列较为规整，相互定向程度较高，芳香微晶 百善无烟煤 高龄石，铁白云石，硫磺单质 结构单元增大，芳香环缩合度增高；而中低变质程度的 煤种非晶态成分较多，往往是一些亲水性的烷基小分 物种类偏多，包括黏土类、硫化物类、氧化物类、硫酸盐 子侧链、含氧官能团等 类、碳酸盐类等矿物：随着变质程度提高，种类不断减 少，主要以高岭石为主.可见，无机矿物在煤化作用各 3堆垛结构对煤尘润湿性的影响 个阶段都有形成，但是赋存形式却不尽相同.对表1 3.1煤尘润湿性与X射线衍射微晶参数间的关系 和表2中接触角数据及无机矿物物相形式进行综合分 选取10种煤样与蒸馏水和自来水的接触角作为 析发现，煤尘无机矿物物相种类数量在一定程度上影 其润湿特性表征，并将接触角与煤样的X射线衍射数

周 刚等: 基于 X 射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响 图 1 煤尘的 X 射线衍射图 Fig． 1 XＲD patterns of coal dust samples 图 2 五沟焦煤物相定性分析结果 Fig． 2 Phase qualitative analysis results of Wugou coking coal 表 2 煤尘无机矿物物相分析结果 Table 2 Phases analysis results of inorganic minerals in coal dust sam￾ples 煤样 无机矿物物相 北皂褐煤 黏土，石英，蒙脱石，斜发沸石，方沸石， 黄铁矿，钾长石，钠长石 大柳塔长焰煤 方解石，微量的黄铁矿，菱铁矿，高岭石， 石英 亭南不黏煤 高岭石，方解石，石英，锐钛矿，菱铁矿， Fe3O4 同家梁弱黏煤 高岭石，铁白云石，石英 榆树湾气煤 高岭石，菱铁矿，黄铁矿，石英 白庄气肥煤 高岭石 回坡底 1 /3 焦煤 高岭石 新巨龙肥煤 高岭石，铁白云石 五沟焦煤 高岭石，方解石 百善无烟煤 高岭石，铁白云石，硫磺单质 物种类偏多，包括黏土类、硫化物类、氧化物类、硫酸盐 类、碳酸盐类等矿物; 随着变质程度提高，种类不断减 少，主要以高岭石为主． 可见，无机矿物在煤化作用各 个阶段都有形成，但是赋存形式却不尽相同． 对表 1 和表 2 中接触角数据及无机矿物物相形式进行综合分 析发现，煤尘无机矿物物相种类数量在一定程度上影 响煤的润湿性，原生矿物( 如石英和长石) 种类数量越 多，润湿性则越好; 但次生矿物( 如高岭石等) 对煤尘 润湿性的影响则较小． 即，原生矿物与煤中有机质紧 密结合，较次生矿物而言更适于表征煤尘的润湿性能． 2. 2. 2 煤尘微晶参数分析 煤的 X 射线衍射曲线一般都具有两个明显的衍 射峰，分别为002 和10l 附近衍射峰［14--15］． 本文用于计 算的是煤的 002 和 10l 衍射峰，其峰形特点是非正态 的，不对称的． 在计算延展度 La和堆砌度 Lc时，必须先 将不对称的衍射峰通过作图还原成对称衍射峰，然后 求得对称衍射峰的半高宽值和最大值所对应的衍射角 值． 通常认为［16］煤的芳香层片主要集中在 2θ 角为 5° ～ 30°范围之内，即在面网指数( 002) 和( 10l) 的衍射峰 上变动． 采用 Peakfit 分峰软件对各煤阶代表煤样进行 002 峰和 10l 峰分峰拟合． 其中，褐煤、气肥煤和无烟煤的 X 射线衍射拟合曲线图如图 3 所示 002 峰对应的衍射 角度在 10° ～ 15°，10l 峰对应的衍射角度在 25°附近． 10 种不同变质程度煤尘微晶结构参数汇总表如 表 3 所示． 从衍射图可以看出，变质程度不同煤样的 X 射线 衍射曲线的形态特征具有很明显的规律性． 随着变质 程度的升高，两处特征衍射峰相对强度有所增加，峰形 由宽且钝转为窄且锐，趋向类石墨峰发展，说明组成这 些煤的有机质的 C 原子排列趋于定向、规则． 同时，随 着变质程度增高，X 射线衍射谱线中( 002) 和( 10l) 的 衍射峰峰位也逐渐向高角度方向偏移，即 θ002 衍射角 逐渐增大( 见表 3) ． 这一偏移也表明 C 原子的网面间 的距离 d002会逐渐变小，由褐煤的 0. 898 nm，逐步减小 至烟煤的 0. 654 ～ 0. 717 nm 和无烟煤的 0. 576 nm． 结合 10 种煤尘 X 射线衍射图谱和表 3 中煤样微 晶参数可以看出［17--18］，由缩聚芳香核所形成的芳香微 晶的 002 和 10l 峰从中低变质程度煤种的弥散状向高 变质程度煤种的尖锐峰型发展． 这是由于中低变质程 度煤中芳香结构单元和脂肪结构单元都存在，随着煤 变质程度的提高，煤中脂族结构会逐步减少，但芳核在 横向上和纵向上均进行芳环的缩聚反应，芳香结构增 多． 因此，变质程度高的煤种晶态成分较多，芳香层片 在空间的排列较为规整，相互定向程度较高，芳香微晶 结构单元增大，芳香环缩合度增高; 而中低变质程度的 煤种非晶态成分较多，往往是一些亲水性的烷基小分 子侧链、含氧官能团等． 3 堆垛结构对煤尘润湿性的影响 3. 1 煤尘润湿性与 X 射线衍射微晶参数间的关系 选取 10 种煤样与蒸馏水和自来水的接触角作为 其润湿特性表征，并将接触角与煤样的X射线衍射数 · 7351 ·

·1538· 工程科学学报，第37卷，第12期 2500 (a 实测点 2000 拟合曲线 1500 1000 500 10 6.6933 10指蜂修附近的城差 2000 65 1500 9223 6557 13655 14667 1000 10.84312.1473422 0 10 20 25 20( 3500D 一实测点 2500 拟合曲线 1500 500 3500 0话射 匠的残差 5.025 6.6548 位逝射峰近的残发 12.34 26855 8.402 14.46516.217 19.6952L1587 29,115 14465 8401210206 14.46516.2171 /21.1597 o 15 20 4500 (c) 3500 一实测点 一拟合曲线 2500 1500 4000 2 3000 02射锋近的残差 10符射峰近的镜差 25.077 2000 6,1954 1229% 15981 8.1584 10.106 12309 28.272 1000 12305 16218019.892167234 21004 25.003 205 10 20 25 30 20M9 图3X射线衍射拟合曲线.(a)褐煤：(b)气肥煤：()无烟煤 Fig.3 XRD fitting curves:(a)lignite;(b)gas-fat coal:(c)anthracite 表3不同变质程度煤尘X射线衍射微品参数 Table 3 XRD microcrystalline parameters of coal dust samples with different metamorphic grades 编号 煤样 0m/(o） 堆砌度，L./nm 延展度，L/nm 面网间距，dm/nm 北皂褐煤 9.8524 41.675 0.897768 2 大柳塔长焰煤 12.3422 14.694 42.985 0.717166 3# 亭南不黏煤 12.3907 19.010 42.112 0.714369 4 同家梁弱黏煤 12.3668 21.026 61.275 0.713741 5# 榆树湾气媒 12.3492 16.923 55.507 0.715761 6 白庄气肥煤 12.3705 23.128 53.936 0.715166 7 回坡底13焦煤 12.3913 18.502 51.176 0.684331 8* 新巨龙肥煤 12.3937 24.914 57.438 0.666197 9* 五沟焦煤 12.3937 28.970 56.372 0.654198 10* 百善无烟煤 12.3674 47.361 61.721 0.575707 据进行统计分析，发现芳香层片堆砌度L。、延展度L。 系如图4所示 以及面网间距d2与煤的润湿接触角存在着一定的关 从图4可以看出，随着煤的变质程度增高，(002)

工程科学学报，第 37 卷，第 12 期 图 3 X 射线衍射拟合曲线 . ( a) 褐煤; ( b) 气肥煤; ( c) 无烟煤 Fig． 3 XＲD fitting curves: ( a) lignite; ( b) gas-fat coal; ( c) anthracite 表 3 不同变质程度煤尘 X 射线衍射微晶参数 Table 3 XＲD microcrystalline parameters of coal dust samples with different metamorphic grades 编号 煤样 θ002 /( °) 堆砌度，Lc / nm 延展度，La / nm 面网间距，d002 / nm 1# 北皂褐煤 9. 8524 — 41. 675 0. 897768 2# 大柳塔长焰煤 12. 3422 14. 694 42. 985 0. 717166 3# 亭南不黏煤 12. 3907 19. 010 42. 112 0. 714369 4# 同家梁弱黏煤 12. 3668 21. 026 61. 275 0. 713741 5# 榆树湾气煤 12. 3492 16. 923 55. 507 0. 715761 6# 白庄气肥煤 12. 3705 23. 128 53. 936 0. 715166 7# 回坡底 1 /3 焦煤 12. 3913 18. 502 51. 176 0. 684331 8# 新巨龙肥煤 12. 3937 24. 914 57. 438 0. 666197 9# 五沟焦煤 12. 3937 28. 970 56. 372 0. 654198 10# 百善无烟煤 12. 3674 47. 361 61. 721 0. 575707 据进行统计分析，发现芳香层片堆砌度 Lc、延展度 La 以及面网间距 d002与煤的润湿接触角存在着一定的关 系如图 4 所示． 从图 4 可以看出，随着煤的变质程度增高，( 002) · 8351 ·

周刚等：基于X射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响 ·1539· 50 (a) 65 (b) 60 40 55 50 20 45 10 1t2t3*4#5t6789*10* 1 4*5*.67#89*10 煤尘 煤 0.95m c 70 d 0.90 085 65 0.80 60 国区店 075 0.70 50 0.65 45 0.60 0.55 40 1#2# 3*4*5*6#78910 1#2#3#4#5#678910 煤尘 煤尘 图4煤尘的微品参数与接触角关系曲线 Fig.4 Curves of microcrystalline parameters and contact angle 面网间距逐渐减小，而反映煤晶核大小的堆砌度L和 延展度L则有逐渐增大的趋势.此外，随着L和L,不 断升高，煤尘接触角总体呈上升趋势，而接触角与晶体 结构的面网间距d则是变化趋势相反.这是由于微 60 晶结构芳香层片的堆砌度L和延展度L以及面网间 距dm反映的是煤芳香变质程度，随着变质程度的升 50 高，芳香层片的堆砌度L,和延展度L.会趋于石墨化发 展，其与水的亲和度会不断降低：同时，面网间距dm 也会不断减小，造成煤尘的润湿能力降低 400 1520253035404550 将蒸馏水与煤尘接触角与煤样微晶参数作相关性 堆砌度，L/nm 分析，得到接触角角度与002衍射峰堆砌度L相关性 图5煤尘堆砌度与接触角关系曲线 最强，且符合洛伦兹函数，如图5所示.也就是说在煤 Fig.5 Curve of stack degree and contact angle 的微晶结构中，芳香层片的堆砌高度对煤尘润湿性起 作为评价指标，以煤样微晶参数L.、L.和dm作为影响 到了最为关键的作用，相关关系式为y=。+(2A/) 因素，借助SPSS分析软件，得出评价指标的权重分别 {w/4(x-x)2+w2]},相关系数R2=0.81505.式 为：蒸馏水接触角为0.52，自来水接触角为0.48.即 中，y为煤尘润湿接触角，x为堆砌度L参数量，x。为峰 利用权重得出的综合指标S=0.52Z,+0.48Z·其中 中心位置，A为曲线下基线上的积分面积，为半高 Z,为蒸馏水接触角统计量，Z,为自来水接触角统计 宽，y。为常数量 量.并利用SPSS View窗口的输出图形，绘制评价指标 3.2正交试验 得分均值对堆砌度L、延展度L,和面网间距dm的线 为了进一步探求煤尘润湿特性与其微晶参数的定 形图，如图6所示.由图6可知，当002峰堆砌度L为 量关系，采用SPSS建模，将煤样蒸馏水和自来水接触 18.5nm,10l峰延展度L.为41.7nm,峰层间距de为 角与煤尘X射线衍射所得的各微晶参数进行正交 0.898nm时，煤尘润湿接触角综合得分最小，此时润湿 试验. 性相对最佳.由此可以得出，当煤样的X射线衍射微 正交试验中将煤尘与蒸馏水以及自来水的接触角 晶参数组合越接近该组合时，润湿性越好

周 刚等: 基于 X 射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响 图 4 煤尘的微晶参数与接触角关系曲线 Fig． 4 Curves of microcrystalline parameters and contact angle 面网间距逐渐减小，而反映煤晶核大小的堆砌度 Lc和 延展度 La则有逐渐增大的趋势． 此外，随着 Lc和 La不 断升高，煤尘接触角总体呈上升趋势，而接触角与晶体 结构的面网间距 d002则是变化趋势相反． 这是由于微 晶结构芳香层片的堆砌度 Lc和延展度 La以及面网间 距 d002反映的是煤芳香变质程度，随着变质程度的升 高，芳香层片的堆砌度 Lc和延展度 La会趋于石墨化发 展，其与水的亲和度会不断降低; 同时，面网间距 d002 也会不断减小，造成煤尘的润湿能力降低． 将蒸馏水与煤尘接触角与煤样微晶参数作相关性 分析，得到接触角角度与 002 衍射峰堆砌度 Lc相关性 最强，且符合洛伦兹函数，如图 5 所示． 也就是说在煤 的微晶结构中，芳香层片的堆砌高度对煤尘润湿性起 到了最为关键的作用，相关关系式为 y = y0 + ( 2A /π) { w /［4 ( x － x0 ) 2 + w2 ］} ，相关系数 Ｒ2 = 0. 81505． 式 中，y 为煤尘润湿接触角，x 为堆砌度 Lc参数量，x0为峰 中心位置，A 为曲线下基线上的积分面积，w 为半高 宽，y0为常数量． 3. 2 正交试验 为了进一步探求煤尘润湿特性与其微晶参数的定 量关系，采用 SPSS 建模，将煤样蒸馏水和自来水接触 角与煤尘 X 射线衍射所得的各微晶参数进行正交 试验． 正交试验中将煤尘与蒸馏水以及自来水的接触角 图 5 煤尘堆砌度与接触角关系曲线 Fig． 5 Curve of stack degree and contact angle 作为评价指标，以煤样微晶参数 Lc、La和 d002作为影响 因素，借助 SPSS 分析软件，得出评价指标的权重分别 为: 蒸馏水接触角为 0. 52，自来水接触角为 0. 48． 即 利用权重得出的综合指标 S = 0. 52Zx1 + 0. 48Zx2 ． 其中 Zx1 为蒸馏水接触角统计量，Zx2 为自来水接触角统计 量． 并利用 SPSS View 窗口的输出图形，绘制评价指标 得分均值对堆砌度 Lc、延展度 La和面网间距 d002的线 形图，如图 6 所示． 由图 6 可知，当 002 峰堆砌度 Lc为 18. 5 nm，10l 峰延展度 La为 41. 7 nm，峰层间距 d002 为 0. 898 nm 时，煤尘润湿接触角综合得分最小，此时润湿 性相对最佳． 由此可以得出，当煤样的 X 射线衍射微 晶参数组合越接近该组合时，润湿性越好． · 9351 ·

·1540. 工程科学学报，第37卷，第12期 0.4(a 04a 0.2 02 -0.2 -0.4 -12 -0.6 -0.4 14.69418.50221.02624.91447.361 08 41.67542.98553.93656.37261.275 堆窃度，L加m 延展度，Lnm 0.4 (c) 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 0.6541980.6843310.7143690.7157610.897768 面网间距，dmnm 图6微品参数因素不同水平的接触角得分均值.(a)L:(b)L。:(c)de Fig.6 Contact angle mean scores at different factor levels of microcrystalline parameters:(a)L (b)(c)doo 综上所述，利用煤样所得的X射线衍射图谱可以y=yo+(2A/m){w/4(x-x)2+2]}. 还原煤尘润湿特征，根据煤尘中无机矿物物相成分可 (4)当煤尘X射线衍射的堆砌度L为18.5nm,延 定性判别煤尘润湿能力，而且所得到的煤尘微晶结构 展度L.为41.7nm,层间距dm为0.898nm时，煤尘润 特征与煤尘润湿接触角也存在定量关系.因此，可以 湿性最佳.其X射线衍射微晶参数越接近上述组合， 利用X射线衍射图谱进行煤尘润湿性能力判别，对煤 润湿性越好 矿降尘工作有着重要意义. 参考文献 4结论 [Luo Y F.Li W H.X-tay diffraction analysis on the different mac- (1)在变质程度较低的煤样里，其无机矿物种类 erals of several low-o-medium metamorpic grade coals.J China Coal Soe,2004,29(3):338 偏多，随着变质程度提高，种类不断减少.无机矿物物 (罗陨飞，李文华.中低变质程度煤显微组分大分子结构的 相种类数量在一定程度上影响煤尘的润湿性，即原生 XRD研究.煤炭学报，2004,29(3)：338) 矿物种类数量越多，润湿性则越好；但次生矿物对煤尘 2]Zhang J L.X-ray diffraction analysis on the different macerals of 润湿性的影响则较小. several low-o-medium metamorpic grade coals.J Univ Sci Technol (2)由缩聚芳香核所形成的芳香微晶的002和 Beijing,2001,23(1):6 101峰从中低变质程度煤种的弥散状向高变质程度煤 (张景来.煤表面与高分子作用机理的量子化学研究.北京科 种的尖锐峰型发展.变质程度高的煤种晶态成分较 技大学学报，2001,23(1)：6) [B] 多，芳香层片在空间的排列较为规整，相互定向程度较 Oerter EJ.Brimhall G H.Redmond J,et al.A method for quan- titative pyrite abundance in mine rock piles by powder X-tay dif- 高，芳香微晶结构单元增大，芳香环缩合度增高：而中 fraction and Rietveld refinement.Appl Geochem,2007,22(12): 低变质程度的煤种非晶态成分较多，往往是一些亲水 2907 性的烷基小分子侧链、含氧官能团等. 4]Zhang D J,Chen CC.Xu L J,et al.The study of coal vitrinite (3)随着煤的变质程度增高，微晶结构的面网间 X-tay amorphous structure in Natong.Fuel Chem Technol, 距dm逐渐减小，而堆砌度L.和延展度L.总体则有逐 1997,25(1):72 渐增大的趋势.此外，随着L和L,不断升高，煤尘接触 (张代钧，陈吕国，徐龙君，等.南桐煤镜质组非品结构的X 射线衍射研究.燃料化学学报，1997,25(1)：72) 角总体呈上升趋势，但接触角与d2则呈负相关关系. [5]Li X M,Cao D Y.The structural evolution character of different 芳香层片堆砌度L在煤尘润湿过程中起到的作用最 types of coal metamorphism and its geological significance.J 为重要，与接触角符合洛伦兹函数关系，相关关系式为 China Unir Min Technol,2012,41(1)74

工程科学学报，第 37 卷，第 12 期 图 6 微晶参数因素不同水平的接触角得分均值． ( a) Lc; ( b) La ; ( c) d002 Fig． 6 Contact angle mean scores at different factor levels of microcrystalline parameters: ( a) Lc; ( b) La ; ( c) d002 综上所述，利用煤样所得的 X 射线衍射图谱可以 还原煤尘润湿特征，根据煤尘中无机矿物物相成分可 定性判别煤尘润湿能力，而且所得到的煤尘微晶结构 特征与煤尘润湿接触角也存在定量关系． 因此，可以 利用 X 射线衍射图谱进行煤尘润湿性能力判别，对煤 矿降尘工作有着重要意义． 4 结论 ( 1) 在变质程度较低的煤样里，其无机矿物种类 偏多，随着变质程度提高，种类不断减少． 无机矿物物 相种类数量在一定程度上影响煤尘的润湿性，即原生 矿物种类数量越多，润湿性则越好; 但次生矿物对煤尘 润湿性的影响则较小． ( 2) 由缩聚芳香核所形成的芳香微晶的 002 和 10l 峰从中低变质程度煤种的弥散状向高变质程度煤 种的尖锐峰型发展． 变质程度高的煤种晶态成分较 多，芳香层片在空间的排列较为规整，相互定向程度较 高，芳香微晶结构单元增大，芳香环缩合度增高; 而中 低变质程度的煤种非晶态成分较多，往往是一些亲水 性的烷基小分子侧链、含氧官能团等． ( 3) 随着煤的变质程度增高，微晶结构的面网间 距 d002逐渐减小，而堆砌度 Lc和延展度 La总体则有逐 渐增大的趋势． 此外，随着 Lc和 La不断升高，煤尘接触 角总体呈上升趋势，但接触角与 d002则呈负相关关系． 芳香层片堆砌度 Lc在煤尘润湿过程中起到的作用最 为重要，与接触角符合洛伦兹函数关系，相关关系式为 y = y0 + ( 2A /π) { w /［4 ( x － xc) 2 + w2 ］} ． ( 4) 当煤尘 X 射线衍射的堆砌度 Lc为18. 5 nm，延 展度 La为 41. 7 nm，层间距 d002为 0. 898 nm 时，煤尘润 湿性最佳． 其 X 射线衍射微晶参数越接近上述组合， 润湿性越好． 参 考 文 献 ［1］ Luo Y F，Li W H． X-ray diffraction analysis on the different mac￾erals of several low-to-medium metamorpic grade coals． J China Coal Soc，2004，29( 3) : 338 ( 罗陨飞，李文华． 中低变质程度煤显微组分大分子结构的 XＲD 研究． 煤炭学报，2004，29( 3) : 338) ［2］ Zhang J L． X-ray diffraction analysis on the different macerals of several low-to-medium metamorpic grade coals． J Univ Sci Technol Beijing，2001，23( 1) : 6 ( 张景来． 煤表面与高分子作用机理的量子化学研究． 北京科 技大学学报，2001，23( 1) : 6) ［3］ Oerter E J，Brimhall G H，Ｒedmond J，et al． A method for quan￾titative pyrite abundance in mine rock piles by powder X-ray dif￾fraction and Ｒietveld refinement． Appl Geochem，2007，22( 12) : 2907 ［4］ Zhang D J，Chen C G，Xu L J，et al． The study of coal vitrinite X-ray amorphous structure in Natong． J Fuel Chem Technol， 1997，25( 1) : 72 ( 张代钧，陈昌国，徐龙君，等． 南桐煤镜质组非晶结构的 X 射线衍射研究． 燃料化学学报，1997，25( 1) : 72) ［5］ Li X M，Cao D Y． The structural evolution character of different types of coal metamorphism and its geological significance． J China Univ Min Technol，2012，41( 1) : 74 · 0451 ·

周刚等：基于X射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响 ·1541· (李小明，曹代勇.不同变质类型煤的结构演化特征及其地质 tion in trace minerals from processed kimberlite:a comparative 意义.中国矿业大学学报，2012,41(1)：74) study of quantitative methods using X-ray powder diffraction data [6]Min FF,Chen Q R,Zhang M X.Pyrolysis gasification semicoke with applications to the Diavik Diamond Mine,Northwest Territo- characteristics of fresh biomass by XRD.J China Univ Min ries,Canada.Appl Geochem,2009,24(12)2312 Technol,2006,35(3):336 [13]Machado A S,Mexias A S,Vilela A C F,et al.Study of coal, (闵凡飞，陈清如，张明旭.新鲜生物质热解气化半焦特性的 char and coke fines structures and their proportions in the off-gas XRD研究.中国矿业大学学报，2006,35(3)：336) blast furnace samples by X-ray diffraction.Fuel,2013,114: Xu HH,Li M,Shu X Q,et al.Analysis on moist performance 224 measuring technology of coal dust.Coal Sci Technol,2009,37 [14]Li J X.Quantitative Phase Analysis of Minerals in Coals of (10):47 Guizhou Province Using X-ray Diffraction Rietveld Refinement (徐海宏，李满，舒新前，等。煤尘润湿性能测试技术分析 Method [Dissertation].Jiaozuo:Henan Polypechnic University, 煤炭科学技术，2009,37(10)：47) 2009 [8]Yang J,Tan Y Z,Gu J M,et al.Study on wetting of coal dust by (李建欣.XRD全谱拟合精修对贵州煤中矿物质的定量研究 measuring dynamic contact angle.Coal Mine Saf,2008,39 [学位论文].焦作：河南理工大学，2009) (12):7 [15]Li M F,Zeng F G.Qi F H,et al.The relationship between (杨静，潭允祯，顾景梅，等.动态接触角测定法研究润湿剂 spectrum signature of Raman and structure parameter of XRD 对煤尘的润湿性能.煤矿安全，2008,39(12)：7) about different rank coal.Spectrosc Spectral Anal,2009,29 ]Zhou G.Research of Theory about Dust Prevention by Water-cloud (9):2446 and Relevant Techniques for Fully-mechanized Caving Coal Face (李美芬，曾凡桂，齐福辉，等.不同煤级煤的Raman谱特 [Dissertation].Qingdao:Shandong University of Science and 征及与XRD结构参数的关系.光谐学与光谱分析，2009， Technology,2009 29(9):2446) (周刚.综放工作面喷雾降尘理论及工艺技术研究[学位论 [16]Xu L J,Xian X F,Liu C L,et al.The study on the coal struc- 文].青岛：山东科技大学，2009) ture in outburst region by X-ray scattering techniques and FTIR. [10]Zhou G,Cheng W M,Wang G,et al.Dedusting technique of JChongqing Univ Nat Sci Ed,1999,22(4):23 surfactant for fully mechanized and roof caving coal face.Ind Saf (徐龙君，鲜学福，刘成伦，等.用X射线衍射和FTIR光谱 Environ Prot,2009,35(11):17 研究突出区煤的结构.重庆大学学报：自然科学版，1999， (周刚，程卫民，王刚，等.综放工作面表面活性剂除尘工 22(4):23) 艺.工业安全与环保，2009,35(11)：17) [17]Song D Y,Yang C B,Zhang X K,et al.Structure of the organie [11]Fu JM,Liu D H,Sheng G Y.Geochemistry of Coal into Hydro- crystallite unit in coal as determined by X-ray diffraction.Min Sci carbon.Beijing:Science Press,1990 Technol China,2011,21(5):667 (傅家谟，刘德汉，盛国英.煤成烃地球化学.北京：科学出 [18]Li M F,Zeng F G,Chang HZ,et al.Aggregate structure evolu- 版社，1990) tion of low-tank coals during pyrolysis by insitu X-ray diffrac- [12]Wilson S A,Raudsepp M,Dipple G M.Quantifying carbon fixa- tion.Int J Coal Geol,2013,116-17:262

周 刚等: 基于 X 射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响 ( 李小明，曹代勇． 不同变质类型煤的结构演化特征及其地质 意义． 中国矿业大学学报，2012，41( 1) : 74) ［6］ Min F F，Chen Q Ｒ，Zhang M X． Pyrolysis gasification semicoke characteristics of fresh biomass by XＲD． J China Univ Min Technol，2006，35( 3) : 336 ( 闵凡飞，陈清如，张明旭． 新鲜生物质热解气化半焦特性的 XＲD 研究． 中国矿业大学学报，2006，35( 3) : 336) ［7］ Xu H H，Li M，Shu X Q，et al． Analysis on moist performance measuring technology of coal dust． Coal Sci Technol，2009，37 ( 10) : 47 ( 徐海宏，李满，舒新前，等． 煤尘润湿性能测试技术分析． 煤炭科学技术，2009，37( 10) : 47) ［8］ Yang J，Tan Y Z，Gu J M，et al． Study on wetting of coal dust by measuring dynamic contact angle． Coal Mine Saf，2008，39 ( 12) : 7 ( 杨静，谭允祯，顾景梅，等． 动态接触角测定法研究润湿剂 对煤尘的润湿性能． 煤矿安全，2008，39( 12) : 7) ［9］ Zhou G． Ｒesearch of Theory about Dust Prevention by Water-cloud and Ｒelevant Techniques for Fully-mechanized Caving Coal Face ［Dissertation］． Qingdao: Shandong University of Science and Technology，2009 ( 周刚． 综放工作面喷雾降尘理论及工艺技术研究［学位论 文］． 青岛: 山东科技大学，2009) ［10］ Zhou G，Cheng W M，Wang G，et al． Dedusting technique of surfactant for fully mechanized and roof caving coal face． Ind Saf Environ Prot，2009，35( 11) : 17 ( 周刚，程卫民，王刚，等． 综放工作面表面活性剂除尘工 艺． 工业安全与环保，2009，35( 11) : 17) ［11］ Fu J M，Liu D H，Sheng G Y． Geochemistry of Coal into Hydro￾carbon． Beijing: Science Press，1990 ( 傅家谟，刘德汉，盛国英． 煤成烃地球化学． 北京: 科学出 版社，1990) ［12］ Wilson S A，Ｒaudsepp M，Dipple G M． Quantifying carbon fixa￾tion in trace minerals from processed kimberlite: a comparative study of quantitative methods using X-ray powder diffraction data with applications to the Diavik Diamond Mine，Northwest Territo￾ries，Canada． Appl Geochem，2009，24( 12) : 2312 ［13］ Machado A S，Mexias A S，Vilela A C F，et al． Study of coal， char and coke fines structures and their proportions in the off-gas blast furnace samples by X-ray diffraction． Fuel，2013，114: 224 ［14］ Li J X． Quantitative Phase Analysis of Minerals in Coals of Guizhou Province Using X-ray Diffraction Ｒietveld Ｒefinement Method［Dissertation］． Jiaozuo: Henan Polypechnic University， 2009 ( 李建欣． XＲD 全谱拟合精修对贵州煤中矿物质的定量研究 ［学位论文］． 焦作: 河南理工大学，2009) ［15］ Li M F，Zeng F G，Qi F H，et al． The relationship between spectrum signature of Ｒaman and structure parameter of XＲD about different rank coal． Spectrosc Spectral Anal，2009，29 ( 9) : 2446 ( 李美芬，曾凡桂，齐福辉，等． 不同煤级煤的 Ｒaman 谱特 征及与 XＲD 结构参数的关系． 光谱学与光谱分析，2009， 29( 9) : 2446) ［16］ Xu L J，Xian X F，Liu C L，et al． The study on the coal struc￾ture in outburst region by X-ray scattering techniques and FTIＲ． J Chongqing Univ Nat Sci Ed，1999，22( 4) : 23 ( 徐龙君，鲜学福，刘成伦，等． 用 X 射线衍射和 FTIＲ 光谱 研究突出区煤的结构． 重庆大学学报: 自然科学版，1999， 22( 4) : 23) ［17］ Song D Y，Yang C B，Zhang X K，et al． Structure of the organic crystallite unit in coal as determined by X-ray diffraction． Min Sci Technol China，2011，21( 5) : 667 ［18］ Li M F，Zeng F G，Chang H Z，et al． Aggregate structure evolu￾tion of low-rank coals during pyrolysis by in-situ X-ray diffrac￾tion． Int J Coal Geol，2013，116-117: 262 · 1451 ·