油页岩热解过程中的光谱学研究

光谱学分析方法对分析物质结构及组成具有独特的优势。为了分析和认识油页岩及其干酪根的矿物结构特点，以及在不同热解温度下油页岩热解过程中矿物结构变化，分别采用偏光显微镜（POM ）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射光谱（XRD）和扫描电镜（SEM ）等光学和光谱学手段，研究了甘肃窑街油页岩和酸洗脱灰干酪根的矿物形态结构和组成以及在不同热解温度下（温度300～1000℃，升温速率10℃· min－1）矿物质和干酪根的形态结构演化特性及其机理。结果表明，甘肃窑街油页岩富含石英、粘土矿和黄铁矿等无机矿物，干酪根呈条块状不规则地镶嵌于无机矿物中；干酪根的变质程度高，富含芳香族和脂肪族结构；在实验温度范围内，随热解温度的升高，油页岩中矿物质开始分解，300℃时高岭石因脱水转变成偏高岭石，在650℃时高岭石、蒙脱石等完全分解生成偏高岭石，当温度升高至1000℃时偏高岭石分解生成Si—Al尖晶石和无定型SiO2，SiO2与含铁矿物在半焦表面析出了（FeO—Al2 O3—SiO2）低熔点共融物；干酪根随温度升高分解，半焦的芳香族和脂肪族C— H基团的强度降低，芳香碳的强度升高，分解后在半焦中形成“沟壑”状残炭印记。研究结果对油页岩热解过程矿物结构演化研究和油页岩矿物的资源综合利用具有重要的现实意义。