伊利石中Si／AI元素在碳酸溶液中溶解的动力学特征.PDF

· 20· 天然气工业 2014年8月 伊利石中Si／AI元素在碳酸溶液中溶解的动力学特征 倪小明1’2 于芸芸1 王延斌3 高莎莎3 1．河南理工大学能源科学与工程学院 2．河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室 3．中国矿业大学地球科学与测绘工程学院 倪小明等．伊利石中Si／A1元素在碳酸溶液中溶解的动力学特征．天然气工业，2014，34(8)：20—26． 要 z提高采收率(ECBM)工艺 摘 查明碳酸溶液与伊利石矿物(煤层主要黏土矿物之一)的反应特征，能够为煤层气井注CO 泵注参数优化及储层物性变化分析提供理论依据。为此，以沁水盆地潞安矿区余吾、常村矿煤样为例，测试了煤样中黏土矿物的含 量，进行了25℃、35℃、45℃条件下，单一伊利石矿物与不同酸度碳酸溶液的反应实验；应用分光光度计、x射线衍射仪、能谱仪测 试分析了反应液中Si、Al元素含量和反应前后伊利石结构与元素变化的情况，得出了Si元素溶出的反应动力学模型，并求取了Si 元素溶出的表观活化能。实验结果表明：①当溶液pH值和反应时间相同时，Si元素的溶出量随温度的升高而增大，而Al元素的 溶出量变化却很小；②当溶液pH值和温度相同时，随反应时间增加，si元素含量呈先增加后减小的趋势，并有一定的振荡，且温度 越高，Si元素达到溶出最大值的时间越短，而A1元素溶出速率较快，迅速达到溶出平衡；③Si元素的溶出符合扩散控制的界面反应 模型，pH值越低，Si元素越易于溶出，表观活化能越小；④由于碳酸酸性较弱，伊利石与其反应后，晶体结构未发生明显的破坏。 界面反应模型 关键词 伊利石 碳酸 硅元素 铝元素 溶解 反应动力学 C0z泵注 表观活化能 DOI：10．3787／}．issn．1000—0976．2014．08．004 DissolutionkineticsofSi／Alelementsofillitesincarbonicacidsolutions Shasha3 Ni Yanbin3，Gao Xiaomin91～，YuYunyunl，Wang (1．School Scienceand ofEnergy Engineering，HenanPolytechnic na；2．State CultivationBaseGas andGasControl，HenanUniversi- KeyLaboratory for Geology Polytechnic Geosciencesand ty，Jiaozuo，Henan454000，China；3．Collegeof SurveyingEngineering，China 100083。China) ofMiningTechnology，Beijing NATUR．GASIND．VOLUME Chinese) 34，ISSUE8，pp．20—26，8／25／2014．(ISSN1000—0976；In characteristics ofthe mineralsincoal carbonicacidsolutioncan Abstract：The ofrea