中国高有机硫煤中硫的组成、结构、赋存分布与演化机制研究

以不同变质程度南方晚二叠世特高有机硫煤和北方晚石炭世太原组中高有机硫煤等两套煤样, 综合运用煤地质学、煤岩学、煤化学、分析化学、有机地球化学、仪器分析等多学科的理论，采用煤岩学方法和现代硫的分析测试与计算方法，系统研究中国高有机硫煤的煤岩煤质与煤变质规律，集中分析我国中高、特高有机硫煤中硫的组成、结构、赋存与地球化学特性。从宏观煤岩-显微组分-分子标志化合物三个层次和尺度去研究其有机硫形成与分布规律，揭示硫的形成与演化迁移机制和影响因素。力图构建有机硫大分子网络结构模型与直接测有机硫方法。深入探讨有机硫种类与煤岩、煤级、聚集环境关系，查明我国北方中高有机硫煤和南方特高有机硫煤的有机地球化学特性。丰富我国成煤理论与洁净煤理论，为高硫煤资源利用与有机硫脱出工艺提供科学依据，

煤中高有机硫结构是世界性难题，而煤中有机硫的脱出又是高有机硫煤的洁净工艺的关键。项目以中国北方晚石炭世和南方晚二叠世高有机硫煤煤为研究对象，采用多种分析测试技术手段对其性质、结构、热变化以及地学特性等方面展开了研究。研究表明，高有机硫煤具有高的凝胶碎屑体和较高的碎屑惰质体，富U、V、Cr、Mo等微量元素，硫同位素反映其硫酸盐还原菌成因、低等生物贡献和间歇性氧化的有机硫富集过程。在探测有机硫，发现形态硫逐级分离法测定的全硫及有机硫OBS结果与湿式法所获得的全硫St,d及有机硫So,d呈现良好的线性相关关系，在一些煤中检测到酸可挥发性硫（AVS）的存在。结构分析显示，噻吩硫随煤级升高呈现增大的趋势；FT-IR分析显示-SH和-S-S-之和相应地平缓而小幅波动地增长，且二者互为消长；高有机硫煤中氧、氮的存在状态和测定结果会受到有机硫的影响，高有机硫煤中的氮的特殊赋存状态可为高有机硫煤成因提供佐证。高有机硫煤的抽提率普遍高于中低硫煤，抽提物中二苯并噻吩在含硫化合物和噻吩系列中占的比例最高，而甲基二苯并噻吩中4-MDBT最多，苯并二苯并噻吩在碳酸盐台地成煤中所占的比例高。FT-ICR MS分析比常规的色谱质谱提供更多未解析的含硫化合物信息，高变质煤抽提物中含硫化合物的缩合度高于低变质煤。基氏流动度分析揭示，高有机硫煤相对于低硫煤表现为软化温度较低，固化温度较高，固软区间较大，而两者最大流动度温度相差不大。研究结果为高有机硫煤的结构解析、成因演化及其利用提供了科学依据。