扫描电镜-能谱分析技术在煤矿物组成研究中的应用

2016-04-11邓连学

当代化工研究 2016年10期

关键词：谱分析扫描电镜能谱

＊邓连学

（贵州省煤田地质局实验室贵州 550081）

扫描电镜-能谱分析技术在煤矿物组成研究中的应用

＊邓连学

（贵州省煤田地质局实验室贵州 550081）

本文简要地评介绍了扫描电镜-能谱在煤矿物组成研究中的应用。

扫描电镜-能谱；煤；矿物组成

1.煤中矿物组成

煤中矿物质在煤加工利用、选煤、煤储气性等方面有着重要影响，因此，对煤中矿物组成的研究意义重大。

煤中最主要的矿物质是粘土矿物，其中高岭石、伊利石、蒙脱石最为常见。粘土矿物是泥质烃源岩的重要组成部分，泥质烃源岩中有机碳含量与粘土矿物关系密切。石英是煤中主要矿物质，其属于非金属氧化物，无毒、无味、无嗅，无污染、无定形，熔融时可使煤灰起到“助熔”作用，因此煤中石英在高分子工业领域的研究也十分广泛。Al2O3、CaO等活性组分大量存在于石粉煤灰中，可以用于吸附NO2以及Cl2等毒气，也能形成胶体离子对氟有产生絮凝作用或与氟生成配合物。

2.扫描电镜-能谱分析技术在矿物分析中的应用

人们将扫描电镜与能谱分析技术相结合，使得观察样品表观形态的同时，还能对分析的样品进行定性及半定量分析。近年来，AMICS检测技术的出现，使得扫描电镜-能谱分析技术能对煤样品中的矿物成分进行定量分析。因此，扫描电镜-能谱分析技术在煤层气、页岩气的开发中得到广泛的应用, 成为天燃气地质勘探过程中使用的重要技术实验手段。

3.实验部分

(1)实验设备

扫描电镜（ZIESS-SIGMA）、能谱（BRUKER-QX200）、矿物分析系统AMICS（Advanced Mineral Identification and Characterisation System），氩离子抛光仪（SC-1000）、离子溅射仪（Q150R）。

(2)实验过程

①使用氩离子抛光仪对煤样品（1cm×1cm）表面进行抛光研磨处理。

②使用离子溅射仪对抛光后的煤样品进行喷碳处理。

③结合扫描电镜-能谱-矿物分析软件对样品进行定量分析。设置参数如表1所示。

表1

④实验结果

图1 微观形貌图

图2 矿物成分图

图1展示了样品的微观形貌，可以看到，样品表面矿物成分颜色深浅交错，黑色部分是背景，颜色较浅部分均为矿物成分。图2展示了图一对应位置的矿物成分。表2完整的表述了煤样品中各矿物的组成情况，可以看到，该煤中矿物以石英为主，Quartz_3含量为30．77%，Kaolinite_1含量为5．17%；同时，样品中Quartz+FeAlMg和SiAlO+Mix含量也达到4．33%和3．40%。该能谱定量方法与电镜微观形貌图相结合，使得数据分析更加直观，准确、精确。

重量百面积百分析颗矿物矿物名称分比分比面积 (μ2) 粒数颗粒数Quartz_3 26.03 30.77 112796.19 29050 42063未知矿物 6.65 8.62 31599.6 3666 4499 Kaolinite_1 5.19 5.17 18953.45 883 1715 Quartz+FeAlMg 4.38 4.33 15865.01 1458 1865 SiAlO+Mix 3.93 3.4 12452.68 327 921 Corundum 4.96 3.17 11629.25 215 392 Quartz 2.75 2.72 9978.31 554 653 Quartz_2 2.56 2.54 9297.47 430 571 FeSiAlO 2.44 2.43 8901.19 155 363孔隙 0 2.29 8394.46 264 937 SiO 2.23 2.21 8097.72 972 1176 SiAlO+Mix_2 2.54 2.2 8056.85 465 930 Muscovite_1 2.24 2.06 7539.2 819 1124 KCaNaMgAlO 1.74 1.91 7009.37 551 561 Corundum_Ti_1 2.94 1.88 6897.36 230 383