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Comparison of sintering and compressive strength tendencies of a model coal mineral mixture

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Comparisonofsinteringandcompressivestrengthtendenciesofamodelcoal

mineralmixtureheat-treatedininertandoxidizingatmospheres

MarikaV.Nela,b,⁎,ChristienA.Strydoma,HaroldH.Schoberta,c,J.PaulBeukesa,JohnR.Bunta,b

aChemicalResourceBeneficiation,North-WestUniversity,PrivateBagX6001,Potchefstroom,2520,SouthAfricabSasolTechnology(Pty)Ltd,POBox1,Sasolburg,1947,SouthAfricacTheEnergyInstitute,ThePennsylvaniaStateUniversity,204ResearchEast,UniversityPark,PA16802-2323,USA

abstractarticleinfo

Articlehistory:

Received14July2010

Receivedinrevisedform2November2010

Accepted30December2010

Availableonline22January2011

Keywords:

Sintering

Minerals

CaSO4Compressivestrengthtest

TG/DTAThechemicalinteractionsresponsibleforsinteringinacoalmineralmixturewereinvestigatedinairandin

N2.Amineralmixturewasmadeupbymixingkaolin,pyrite,quartz,calcite,hydromagnesite,FeCO3and

anataseinafixedratio.Themineralmixturewaspelletizedandheat-treatedupto1100°Cinorderto

evaluatesinteringbyrecordingthecompressivestrengthvaluesandvisualassessmentwithscanningelectron

microscopy(SEM).Chemicalinteractionsresponsibleforthetrendsinthecompressivestrengthresults

wereinvestigatedwithsimultaneousthermogravimetricanddifferentialthermalanalysis(TG/DTA),aswell

asX-raydiffraction.Theresultsindicatedthattheformationofanhydrite(CaSO4)wasresponsible

forincreasedmechanicalstrengthinthemineralmixturepelletsheatedinairattemperatureshigherthat

400°C.CaSO4formedfromthereactionofthedecompositionproductsofpyriteandcalcite(SOxandCaO).The

TG/DTAresultsalsoindicatedthatthereactionwithpyriteinaircausedthedecompositionofcalciteinthe

mixtureatalowertemperaturethanwasobservedforcalciteonly.ThepelletsheatedinN2didnotincreasein

mechanicalstrengthduringheat-treatmentduetothelackofCaSO4formationintheinertatmosphere.

However,SEManalysisindicatedthatsinteringdidoccuratthehighertemperaturesinN2.Adecreasewas

observedinthecompressivestrengthvaluesobtainedinairattemperaturesfrom900°Cto1100°C.Reasons

forthedecreasedcompressivestrengthsmayincludeincreasedporosity,decompositionofCaSO4,and

changesinthecharacteristicsofthealuminosilicatephases.

©2011ElsevierB.V.Allrightsreserved.

1.Introduction

Coalconsistsoforganicandinorganicmatterinvaryingconcen-

trations,andhostsavarietyofdifferentmineralspecies.The

concentrationsandtypesofmineralsdifferfromonecoalsourceto

another.Themostcommonmineralspeciesfoundincoalinclude

quartz,kaolinite,illite,montmorillonite,gypsum,siderite,calcite,

dolomiteandfeldspars[1–10].Dependingonthetechnology,ash

producedincombustionandgasificationsystemsexitsthereactors

eitherasdryashoraslag.Differentcombustionandgasification

technologiesaredesignedtohandledifferentamountsofash.Mineral

matterincoalisnotdesired,butunavoidable.Itisminedwiththe

coal,butdoesnotcontributetothevalue[8].

Differencesinlocaltemperature,atmosphere,heatingratesand

othermineralsincloseproximitycauseincludedandexcluded

mineralstoreactdifferentlyduringcoalconsumption[11,12].

Includedmineralstendtocoalescewithassociatedmineralsinthe

charstructureasthecharisconsumed[11,13,14].Includedmineralsarethemajorsourceofglassphasesinash[15,16].Excludedminerals

generallyexperiencefragmentation[14,17–19].Fragmentationisa

resultofseveralmechanisms,includingthermalshock,mechanical

breakage,rapidgasreleaseandinorganicreactions[14,19].Several

researchershavereferredtolimitedinteractionamongexcluded

mineralsbasedonthelowprobabilityofcolliding[13,19].However,

Wangetal.[17,18]concludedthattheproposedlimitedinteractionis

inconsistentwhenconsideringthefluxingpromotioncausedby

calcium/iron-richadditivesinhigh-temperaturegasification.Itwas

suggestedthattheexcludedadditiveparticlespartlyscavengethe

inherentaluminosilicatespecies[17,18].Kuramotoetal.[20]also

foundthatincludedmineralsreactedwithaddedCa-basedCO2sorbentsduringthestudyofanovelsteamgasificationprocess.

Numerousmineralinteractionsparticipateinashformationduring

coalutilization,andexcludedmineralsoftenconsistofamixtureof

mineralsinasinglegrain[12].Severalstudieshaveillustratedthe

importanceofassociatedmineralsduringashformation[13,21,22].A

studybyLiuetal.[12]onAustraliancoalsrevealedthatillite

associatedwithkaolinitetendstoswellandformcenosphericalash

particles.Thetransformationsofexcludedmineralmatternotonly

affectashformation,butalsohaveaninfluenceontheparticlesize

distribution(PSD)oftheresultantash[17,19,23].The

temperature-FuelProcessingTechnology92(2011)1042–1051

⁎Correspondingauthor.SasolTechnology(Pty)Ltd,POBox1,Sasolburg,1947,South

Africa.Tel.:+27169606592;fax:+27112193304.

E-mailaddress:marika.nel@sasol.com(M.V.

Nel).

0378-3820/$–seefrontmatter©2011ElsevierB.V.Allrightsreserved.

doi:

10.1016/j.fuproc.2010.12.030ContentslistsavailableatScienceDirect

FuelProcessingTechnology

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考虑动态克林伯格系数的煤储层渗透率预测模型

考虑动态克林伯格系数的煤储层渗透率预测模型

考虑动态克林伯格系数的煤储层渗透率预测模型

李立功;康天合;李彦斌

【摘 要】随着储层压力的降低,克林伯格效应对渗透率的影响越来越大.现有的煤储层渗透率预测模型大都忽略了克林伯格系数的变化,其预测结果与实际生产存在一定的差异,尤其是在低储层压力阶段.本文以体积不变假设为基础,基于火柴棍模型给出在储层压力降低过程中动态克林伯格系数的计算公式,并建立考虑动态克林伯格系数的渗透率预测模型;深入分析在煤储层压力降低过程中,煤储层渗透率和克林伯格系数的变化规律.研究结果表明:随着储层压力的降低,克林伯格系数呈先增大后减小的变化趋势;在相同储层压力下,克林伯格系数随渗透率增加呈指数减小趋势,随温度增加呈线性增大趋势.本文建立的渗透率模型参数简单易获取,预测结果与实际煤储层渗透率变化规律符合性较好,尤其是在低储层压力阶段,能准确预测煤储层渗透率变化.%With pressure decreasing,the Klinkenberg effect plays an more

and more important role in permeability of coal reservoirs.While existing

prediction models of this issue neglect the change of the Klinkenberg

coefficient,which may be responsible for the difference between the

prediction results and actual data,especially at low pressure.This paper

presents a further demonstration to this issue.Assuming a constant volume

and using the Matchstick Model,this work has established a novel

应力约束下储存CO2煤层膨胀变形特性实验研究

应力约束下储存CO2煤层膨胀变形特性实验研究

第41卷第2期煤 炭 学 报Vol.41　No.2 2016年2月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYFeb.　2016　

张倍宁,梁卫国,韩俊杰,等.应力约束下储存CO2煤层膨胀变形特性试验研究[J].煤炭学报,2016,41(2):324-331.doi:10.13225/ki.jccs.2015.0535ZhangBeining,LiangWeiguo,HanJunjie,etal.ExperimentonswellingstrainofconfinedcoalmasswithCO2sequestration[J].JournalofChinaCoalSociety,2016,41(2):324-331.doi:10.13225/ki.jccs.2015.0535

应力约束下储存CO2煤层膨胀变形特性试验研究

张倍宁1,2,梁卫国1,2,韩俊杰1,2,李治刚1

(1.太原理工大学矿业工程学院,山西太原　030024;2.太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原　030024)

摘　要:利用自主研发的MCQ-Ⅱ型煤层瓦斯驱替试验装置,对原煤大尺寸(100mm×100mm×200mm)试件,进行了恒定温压(25℃,31MPa)条件下CO2在贫煤、贫瘦煤和弱黏煤3种煤阶煤中

的注入储存试验,对CO2注入储存过程中煤体膨胀变形特性进行了测量分析;并对小尺寸(6mm×6mm×6mm)原煤试件通过CT扫描,研究了3种煤样的微观结构特征。主要结果为:对最小观测

尺度为4．5μm的CT重建图像,通过统计分析,发现贫煤孔隙率(4．67%)小于贫瘦煤孔隙率(5．39%)小于弱黏煤孔隙率(12.10%);在31MPa体积应力约束条件下,持续12h的CO2注入过

程中,煤体膨胀变形受孔隙压力与CO2吸附变形的共同作用,且体积膨胀百分比与CO2注入储存

量呈线性关系;在注入储存相同量气态CO2条件下,贫煤体积膨胀应变大于弱黏煤大于贫瘦煤;由

ptfe_bronze复合材料的力学性能研究

ptfe_bronze复合材料的力学性能研究

PTFE/bronze复合材料的力学性能研究

The study of mechanical properties of

PTFE/bronze

学科专业：化工过程机械 

研 究 生：徐文娟 

指导教师：高红 高工 

天津大学化工学院 

二零一三年五月 

独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位论文作者签名：签字日期：年月日

学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）

学位论文作者签名：导师签名：

签字日期：年月日签字日期：年月日摘要

PTFE广泛应用于化工、石油、造纸等领域，但其抵抗变形能力较差。已有

研究表明PTFE/bronze可以有效提高其摩擦性能、导热性能以及拉压强度，因此

对PTFE/bronze的蠕变和棘轮行为的研究意义重大。

本文采用冷压烧结工艺制备了青铜粉颗粒填充的聚四氟乙烯复合材料，通过

单轴拉伸试验确定了最佳压制压力。对PTFE/bronze和纯PTFE进行了拉伸、蠕

变和棘轮试验，研究了平均应力、应力幅值、时间相关性、加载历史和预拉伸对

棘轮行为的影响；以及时间、应力水平对蠕变的影响。经过比较发现青铜粉的添

加有效改善了纯PTFE易蠕变，抵抗循环变形能力差的缺点，而且PTFE/bronze

在高温下仍然保持相当低的棘轮应变。实验结果表明：应力水平越高，时间越长，

蠕变越大，经过一段时间回复PTFE/bronze仍然存在较大的永久变形；应力水平

航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状

航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状

第52卷 第11期 表面技术 2023年11月 SURFACE TECHNOLOGY ·139·

收稿日期：2022-08-13；修订日期：2023-03-01 Received：2022-08-13；Revised：2023-03-01 基金项目：山西省回国留学人员科研项目“动态压剪条件下南极固定冰屈服行为的研究”（2020-030）；中国—白俄罗斯电磁环境效应“一带一路”联合实验室（ZBKF2022031101） Fund： Research Project of Returned Overseas Students in Shanxi Province, "Study of Antarctic Fixed Ice Yielding Behavior under Dynamic Compressive Shear" (2020-030); China-Belarus Electromagnetic Environmental Effects "One Belt, One Road" Joint Laboratory (ZBKF2022031101) 引文格式：贾宜委, 王鹤峰, 王宇迪, 等. 航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状[J]. 表面技术, 2023, 52(11): 139-154. JIA Yi-wei, WANG He-feng, WANG Yu-di, et al. Research Status on Thermal Barrier Coating of Aircraft Engine Turbine Blade[J]. Surface Technology, 2023, 52(11): 139-154. *通信作者（Corresponding author） 航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状

贾宜委，王鹤峰*，王宇迪，赵帅，昂康

（太原理工大学 机械与运载工程学院，太原 030024）