[发明专利]一种半定量间接测试煤矿物中蒙脱石含量的方法

说明书

本发明公开了一种半定量间接测试煤矿物中蒙脱石含量的方法，首先将煤矿物进行粉碎，并灼烧分离出煤中无机矿物，计算所得煤灰相对煤的含量，然后采用吸蓝法测煤灰中蒙脱石含量，最后根据煤灰含量和煤灰中的蒙脱石含量计算煤中蒙脱石的含量。本发明采用灼烧方法分离煤中无机矿物，测量煤灰中蒙脱石含量，其测量精度优于现有直接测量煤中蒙脱石含量的方法(如XRD等)，且涉及的操作方法简单，结果显示快，可为煤层气开发中煤岩敏感性的判断提供一条新思路。

技术领域

本发明属于材料分析方法领域，具体涉及一种半定量间接测试煤矿物中蒙脱石含量的方法。

背景技术

由于形成煤的植物中含有无机物，沉积过程中风化带入岩屑矿物和地层水结晶析出无机矿物，使煤中或多或少含有无机矿物。粘土矿物是煤中常见的无机矿物，尤其在煤矸石(煤中的无用成分)中，粘土矿物含量更高。煤中的粘土矿物，尤其是蒙脱石，含量越多，煤岩的敏感性越强。在煤层钻井过程中，钻井流体与煤岩接触，由于敏感性粘土矿物的存在，煤岩易膨胀，机械强度减弱，造成井壁失稳。因此测定煤中蒙脱石含量对于煤岩敏感性分析和煤层钻探工程具有重要参考意义。另一方面，钻井泥浆极易侵入煤层中，泥浆中的固相含量主要是粘土，蒙脱石是粘土的主要组成部分，泥浆进入煤岩裂隙中不易观察和测定，泥浆侵入量对于评价煤岩的受污染程度是一个重要指标。因此测定受泥浆污染煤岩中蒙脱石含量也具有重要意义。

目前，测定煤岩中矿物含量大多是通过XRD(X射线衍射)法进行定量或者半定量分析测定通常无法测得蒙脱石矿物的含量或者其含量严重偏小。再者，测试仪器X射线衍射仪是一种大型分析仪器，严重制约了煤中矿物含量的分析测定的及时性和普遍性。

发明内容

本发明的目的是提供一种半定量间接测试煤矿物中蒙脱石含量的方法，首先采用灼烧方法分离得煤矿物中的无机矿物，然后测量煤灰中蒙脱石含量，计算得到煤矿物中蒙脱石含量；本发明采用间接测试方法，具有测量精度高、操作方法简单，结果显示快等优点；能够在煤层气开发中为煤岩敏感性提供一种全新的判断依据。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种半定量间接测试煤矿物中蒙脱石含量的方法，包括以下步骤：

1)灼烧分离煤矿物中的无机矿物：将煤粉碎至粒度小于74μm，灼烧1～1.5小时，灼烧产物取出进行冷却、干燥，得煤灰，然后称量并计算煤灰含量；其中煤灰含量的计算方法见式1：

式中A为煤灰含量，单位为百分数(％)；m为称取的初始煤质量，单位为g；m₁：灼烧后残留的煤灰质量，单位为g；

2)吸蓝法测煤灰中蒙脱石含量：将步骤1)称取一定量(0.5～1g)所得干燥粉体分散于约50毫升水中，然后加入0.5-1mL稀硫酸溶液和5-15mL焦磷酸钠溶液，得混合溶液；用亚甲基蓝标准溶液对冷却后的混合溶液进行滴定，每次滴加0.5～1毫升；每次滴加后，摇晃15～ 30秒钟，用直径2.5～3.0毫米的玻璃棒沾于中性定量滤纸上，直至深蓝色斑点周围出现浅绿色晕环，根据滴定结果计算吸蓝量和煤灰中的蒙脱石含量，其中吸蓝量和煤灰中的蒙脱石含量的计算方法分别见式(2)和式(3)：

式中：M为吸蓝量，单位为g/100g；m₂为称取的煤灰质量，单位为g；m₃为滴定时消耗的亚甲基蓝溶液中的亚甲基蓝质量，m₃＝0.0032*V，单位为g，V滴定时消耗的亚甲基蓝溶液中的亚甲基蓝体积，单位为mL；

式中：B为煤灰中的蒙脱石的含量，无量纲(小数)；M为吸蓝量，单位为g/100g；

3)计算煤中蒙脱石的含量：根据煤灰含量和煤灰中的蒙脱石含量计算煤中蒙脱石的含量，其计算方法见式(4)；