关键词：
蒙古油页岩
巴彦加拉油页岩
化学性质
热解特性
热物理性质
电物理性质
摘要：
从本世纪开始,作为能源消耗大国,美国和中国将炭质泥页岩作为石油、天然气和化工原料供给的主要发展战略目标。到2035年,美国页岩油开采总产量将占能源消耗总量的49%,中国开始积极扩大页岩气项目研究,以确保国内需求目标。同时,中国对油页岩地质调查工作一直以来投入较多,对盆地油页岩矿床地质特征和化学性质进行了系统研究,对油页岩组成等特征也进行了深入研究,总结了油页岩的资源潜力。由于全球原油价格的上涨和对液体矿物燃料需求的增加刺激了蒙古国页岩油气的生产,计划新建油页岩干馏装置,生产油页岩油。蒙古国一次能源需求预计将从2010年的330万吨增加到2035年的1210万吨,年增长率为5.4%。到2035年,石油需求预计将年增长5.1%。蒙古国是石油的净进口国,大部分从俄罗斯进口。在蒙古国,对油页岩的物理和化学研究很少。同时由于缺乏勘探数据,蒙古国的油页岩资源潜力仍然未知。目前一些国家将油页岩矿渣广泛应用于建材、道路、水处理和化肥制造方面,这为蒙古国发展油页岩产业提供了借鉴。系统研究油页岩组分的物理化学性质,对于油页岩资源的充分利用至关重要。首先,本文对中国三个矿区油页岩矿床和蒙古国四个矿区油页岩热解前后油页岩的化学特征进行了研究。采用多种分析方法,对中国抚顺、扶余、农安和蒙古国的巴彦加拉（Bayanjargalan）、额尔德尼查干（Erdenetsagaan）、额尔德尼商（Erdenesan）、胡特（Hoot）进行了详细的表征。分别采用元素分析、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、气相色谱-质谱（GC-MS）、元素分析和扫描电子显微镜（SEM）、核磁共振（NMR）等技术手段对油页岩进行了系统研究。胡特、额尔德尼查干、巴彦加拉、抚顺、扶余油页岩的油页岩质量较好,但差异较大,含油率分别为13.62%、13.42%、11.22%、7.5%和6.5%。额尔德尼商和农安油页岩质量差,含油率分别为4.162%和6.84%。扶余、农安、额尔德尼查干、额尔德尼商油页岩比胡特、巴彦加拉、抚顺油页岩具有较高的灰分、较低的挥发分、较低的发热量,结渣倾向中等。有机质在2910cm-1和2840cm-1处的峰值代表油页岩中的有机质。油页岩中有机质的峰值在热解后消失。可以看出,所有油页岩的主要矿物成分是方解石、石英、长石、高岭石、白云石、斜长石、伊利石/蒙脱石和角闪石。利用扫描电镜测定了油页岩的表面结构。研究了油页岩干酪根热裂解生烃过程中孔隙演化的物理转化过程。不同区域的7个油页岩样品从30℃加热至830℃,加热速度为10、20、30、40和50℃/min,氮气流速为30 ml/min。在大多数样品的热解过程中,主要观察到三个不同的反应区间。然后,利用热重分析技术,确定中国三个不同矿区油页岩的热解反应动力学参数,对油页岩的热解特性进行了详细分析。用弗里德曼、基辛格-阿卡希拉-桑糖（KAS）和弗林-沃尔-小泽（FWO）方法估算油页岩的热解活化能。其次,本文选取抚顺、扶余、农安、巴彦加拉、额尔德尼查干、额尔德尼商和胡特油页岩的热物理和电物理性质。并系统地进行了理论分析、实验分析和比较分析。选择室温加热至150℃、250℃、350℃、450℃和550℃的样品进行热导率、比热容和热扩散率的测定。根据理论公式,推导了常温常压下的导热系数。研究不同矿区油页岩在不同温度下的热物理性质。以热扩散系数为代表参数,将计算结果与实验数据进行了比较。还强调了对基本性质的进一步研究具有特殊相关性。在油页岩电物理性质方面,采用四端法测量了油页岩在20～500℃温度范围内电导率随温度的变化。采用平行板电容法测量了20～500℃和1～150k Hz油页岩温度下的介电常数和损耗角正切值。油页岩的导电率从20℃室温测量到500℃,并保持10分钟。实验结果表明,随着温度的升高,油页岩的电阻逐渐减小,显示出半导体的特性。低温段几乎是绝缘体。400～480℃是油页岩分解的最佳温度,此时导电性最好。
欢迎来到三峡大学图书馆！
