煤型关键元素矿床的资源综合利用与潜在环境风险——以云南临沧某锗提炼厂为例

煤和煤系资源的综合高效清洁利用是“双碳”目标达成的必要和有效途径。煤型关键元素矿床在富集有益元素的同时，常高度富集有害元素，且关键元素提取过程的有害物质释放，对环境和人体健康构成潜在风险。煤型锗、镓-铝、钒-硒矿床已在我国成功开发利用，然而，煤型关键元素矿床资源的综合利用率低，尾矿环境危害大。以云南临沧某锗提炼厂为例，聚焦尾矿中的关键元素资源和有害元素潜在环境风险，进而为煤型关键元素矿床的开发利用提出建议。结果表明：尽管临沧锗提炼厂尾矿中关键元素Be, Cr, Nb, Mo, Sb, Cs和W较世界褐煤煤灰富集，但均低于煤型矿床的边界品位，鉴于尾矿固体废物处置成本和资源综合利用收益，Be和Cs可作为关键元素与锗协同提取或从尾矿中再提取综合利用。与世界土壤相比，临沧锗提炼厂尾矿中Be, As, Mo, Sb和U富集，而Cr, Cu, Zn, Se和Pb稍富集，存在一定环境风险。鉴于煤型关键元素矿床低品位与难提取的特点和开发提取现状，煤型关键元素矿床的绿色可持续开发利用应加强煤及煤系地层多关键元素矿床的成矿机理和成矿条件研究，构建煤系多资源、多关键元素协同勘探和协调开采技术体系，建立煤及煤...     

内蒙古白音华煤田煤中微量元素分布特征

为研究煤中微量元素含量及分布特征,在白音华煤田开展了煤中微量元素测试分析。对白音华煤田4个矿区、3个层位所采集的50多件样品的微量元素进行测试分析,重点研究了各矿区煤炭中煤的显微组分特征、煤中F,Cl,As等有害微量元素分布特征、Sb,Ag,Ge,Be,Co等24种微量元素的富集程度分析,并对煤中锗的赋存状态及成煤环境进行了分析。结果表明：白音华煤田煤中As的含量较高,属超高砷煤;白音华煤田二矿煤中Co,Cr,Ge,Ca,Li,V,La,Ce,Nd,Th,U等微量元素富集明显,其中Ge,Ga含量均发现多处已达工业品味;白音华煤田煤中锗被有机质束缚,锗元素在还原性环境下易于富集;由白音煤田煤中硼的示踪物源及指示沉积环境可推定,成煤环境为淡水-半咸水沉积环境。     

霍西煤田不同密度煤中常微量元素地球化学特征

以霍西煤田灵石矿区10号煤不同密度煤样为研究对象,采用原子荧光光谱法(AFS),X射线荧光光谱法(XRF)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)等方法测定样品的常、微量元素质量分数;运用数理统计方法分析了煤中常微量元素在不同密度煤中的分布规律,并探讨了不同密度煤中微量元素的赋存特征。研究结果表明,霍西煤田10号煤为中-高硫煤,有机硫含量较高。煤中Mo,Cd,Sb,U和As属超富集元素;Li,W,Pb和Bi为富集元素。微量元素Li,Bi,Tl,Sb,As,Mo,Pb,Cd,U,Th和Hf的含量随样品密度的增大均呈现不同程度的递增趋势;Be变化平稳,W表现为先递增后降低的分布特征。元素Mo,U,Sb,Cd和Bi主要以硅酸盐(黏土)矿物吸附态存在;Pb和As与硫化物矿物有关;Si,Ti,Li和Th具有磷酸盐和铝硅酸盐亲和性;Sr和Y偏于碳酸盐亲和性和硅酸盐亲和性;Hf和Zr主要赋存于矿物中;Be和W具有较强的有机亲和性。     

贵州贞丰龙头山煤矿晚三叠世煤的元素地球化学特征及富集成因分析

运用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)对贵州贞丰龙头山煤矿晚三叠世M2煤层的3件代表性的煤样和1件矸石样的微量元素及稀土元素地球化学特征进行了分析。结果表明:煤中明显富集Be、As、Sb、Tl、U、Mo、V、Ga、Zn等元素,其中V、Ga和Zn等元素的富集与物源区内受峨眉山玄武岩影响的早期岩层风化剥蚀产物的供给有直接关系;As、Sb、Tl等低温热液元素的异常富集则表明煤层可能受到了后期热液活动的影响。M2煤层中稀土元素总量较低,轻稀土元素相对富集,球粒陨石标准化后的稀土元素配分模式均呈缓右倾的"V"型曲线且存在明显的Eu负异常,反映出稀土元素与陆源碎屑岩关系密切。     

西山煤田马兰矿区8号煤及其夹矸的微量与稀土元素地球化学特征

运用X射线衍射分析(XRD)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)及常规化学分析方法对马兰8号煤顶板、煤样、夹矸及黄铁矿结核中的矿物组成、微量与稀土元素及常量元素等地球化学特征进行了分析。结果表明,与美国大部分煤、中国大部分煤及华北石炭二叠纪煤对比：煤样中富集Li、Zn、Ga、Sr、Hf、U、Zr、W、Sn和REEs等元素;顶板样品中富集V、Cr、Zn、Rb、Cs、Sr、Hf、U、Zr、W、Tl、Pb、Ni和REEs等元素;夹矸中富集Li、V、Cu、Ga、Sr、Ba、Hf、Th、U、Zr、Sn、W、Pb和REEs等元素;黄铁矿结核中富集Cr、Cu、As、Se、Cd、Sb、W、Tl和Pb等元素,其中有害微量元素V、Cr、Ni、Cu、Zn、As、Se、Ba、Th、Cd、Sn、Sb、Tl和Pb主要分布在黄铁矿结核、顶板及夹矸中。稀土元素分布模式表明,煤层稀土元素主要来源于陆源碎屑,同时受海水的影响,不同分层受海水影响程度不同。稀土元素含量与灰分产率的相关性分析,以及与Al和Si等造岩元素含量的聚类分析表明,马兰8号煤层稀土元素主要赋存于黏土矿物之中。     

大同煤田七峰山矿2号煤层若干微量元素地球化学特征

为查明大同煤田七峰山2号煤中微量元素的地球化学特征,应用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）方法测定煤中15种微量元素的含量;采用光学显微镜和X射线衍射（XRD）方法观测煤中矿物组成特征,运用数理统计方法分析煤中微量元素的有机亲和性、赋存特征等问题。研究表明：形成于陆相环境的七峰山2号煤,微量元素含量相对较低,其质量分数普遍低于相应元素在华北或中国煤中的质量分数,只有As,Re,Mo,Se的富集系数高于6,属富集元素。2号煤中Mo为强亲有机元素,Be,W,Tl,Co为亲有机元素,As,Th,Se,Sb,Ni,Li和Bi为无机-有机元素,Pb,Re,Sc不具有机亲和性。元素在煤中的赋存状态主要以铝硅酸盐结合态、有机结合态、碳酸盐和无机化合物形式为主。     

煤炭洗选中有害痕量元素的迁移与脱除

对3个大型洗煤厂的原煤和相应的洗选产物进行了现场采样分析,通过测定原煤和各洗选产物中痕量元素的含量,研究了As,Be,Cd,Co,Cr,Hg,Mn,Ni,Pb,Sb和Se等11种有害痕量元素在洗煤过程中的迁移与脱除规律。结果表明,常规物理洗选能有效脱除煤中的无机矿物组分,在降低精煤灰分和硫分含量的同时,精煤中有害痕量元素也得到一定的脱除,除Se的脱除率较低以外(13.3%),其他元素的脱除率都在20%以上,这主要是由于这些痕量元素随着伴生的无机矿物被脱除;洗选后Be,Cd,Co,Cr,Hg,Mn,Ni主要向矸石中富集,Se则主要在中煤里富集,As,Pb和Sb在不同洗选产物中的分布则较为复杂。     

百色盆地古近纪煤中战略性金属铯富集的控制因素

在特定的地质条件下,煤中可以富集战略性金属元素并形成煤系战略性金属矿床。煤系战略性金属矿产的研究已成为当前煤地质学研究的主要方向之一。沉积源区物质的输入是影响煤中战略性金属元素富集的主要影响因素之一。运用X射线衍射分析(XRD)、带能谱的扫描电镜(SEM-EDS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)等技术对广西百色盆地那读组下百岗段主采煤层样品进行了矿物学和元素地球化学研究,并探讨了物源区供给对该煤田煤中战略性金属铯富集的控制作用。结果表明：百色盆地古近纪煤中的矿物以伊利石、高岭石和石英为主,主要来源于盆地周缘三叠系碎屑岩风化产物;盆地西部煤层与东部煤层相比,具有相对高的黏土矿物含量;仅在盆地东部的州景4号和5号煤层中检测到了碳酸盐矿物方解石。与世界低煤阶煤均值相比,百色盆地古近纪煤中富集元素铷(Rb)、锑(Sb)和铯(Cs);但盆地西部的煤层中较为富集元素Rb和Cs,盆地东部的煤层较为富集元素Sb, Cs和U,并且Cs的富集不仅存在于煤中,也存在于顶底板和夹矸中,且顶底板和夹矸中Cs的含量要远高于煤中的,通过相关性分析Cs主要与黏土矿物相关,通过扫描电镜观...     

黔西南晚二叠世煤中10种有害元素的分布

基于As、Cr、Se、Sb、Co、Mo、Cl、Ba、Th和U等10种煤中有害元素的测试分析,探讨了黔西南典型矿区晚二叠世煤中有害元素的分布特征及富集成因。结果表明:除Cl、Th外,黔西南煤中有害元素明显高于中国煤和世界煤中平均含量。其中As、Mo、Sb、Se的富集系数较高,对环境的潜在危害较大。而聚类分析结果表明,煤中有害元素的来源复杂,在煤炭利用过程中应注意采取有效的脱除方法加以脱除。     

淮南低-中灰煤典型有害元素的分布、赋存特征及地质成因

随着我省煤炭资源的不断开发与加工利用，煤中典型有害元素的存在势必对当下煤炭资源的高效、清洁利用产生负面影响。在淮南煤田以往煤中典型有害元素大量数据分析的基础上，以淮南煤田主采煤层（13-1煤、11-2煤、8煤、6煤、4煤和1煤）为研究对象，采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子荧光光谱（AFS）、逐级化学提取和聚类分析等手段，综合分析了淮南煤田煤中典型有害元素赋存特征及地质成因，研究结果表明：(1)淮南煤田煤中典型有害元素Cr、Co、Se和Pb为“轻度富集”，Hg元素为“高度富集”，其余元素均处于“正常范围”；(2)淮南煤田煤中As元素含量高值区主要位于煤田西部；Hg元素高值区位于煤田东部，其次西部；其余8个元素（Cr、Mn、Co、Ni、Se、Cd、Sb和Pb）含量均在淮南潘集地区（尤其是潘三煤矿附近）较高。经分析，潘集—朱集地区的后期岩浆热液作用可能是导致该地区煤中Cr, Mn, Co, Ni, Se, Cd, Sb, Pb等有害元素相对富集的主要原因；(3)Hg的赋存状态中含有较多的离子交换态，岩浆热液作用带来的无机组分可能对Hg元素的富集程度影响较小；成岩后期岩浆热液侵入...     

金属矿床：成因类型、赋存状态和利用评价

煤和含煤岩系中稀有金属元素的研究,是当今煤地质学研究的热点问题之一。煤和含煤岩系中高度富集并可以开发利用的稀有金属元素包括锂、钪、钛、钒、镓、锗、硒、锆、铌、铪、钽、铀、稀土元素（包括镧系元素和钇）、贵金属元素等。以煤-锗、煤-镓、煤-铀、煤-铌、煤-稀土元素等煤型稀有金属矿床为例,论述了这些矿床的地质成因、赋存状态和利用评价方法。煤型稀有金属矿床的研究,不仅对研究煤层的地质成因、煤层对比、含煤盆地形成与后期改造、区域地质历史演化和突发地质事件可以提供重要的煤地球化学和煤矿物学证据,而且对煤炭经济循环发展、煤炭利用过程中环境保护,以及对国家稀有金属资源安全也具有重要的现实和社会意义。     

滇西北羊拉铜矿床3175 m中段铜矿石和构造岩地球化学特征及地质意义

羊拉铜矿床是金沙江缝合带内的典型代表性铜矿床,其矿体呈层状、似层状、脉状及透镜体状产出,且明显受断裂构造及层间破碎带控制.采用电感耦合等离子体质谱仪(IC P-M S)分析技术重点对羊拉矿床里农矿段深部3175 m中段铜矿石和断裂构造岩进行主量和微量-稀土元素组成研究.结果表明,铜矿石和各构造岩均富集CaO、Al2 O...     

Mobility of Be,Bi, F,Ga, Ge and W in Surface Water and the Water Quality Impact on Epilithic Diatoms Downstream of the Historical Yxsjöberg Mine Site,Sweden

There is a potential risk that the geochemical cycles of several critical metals will be affected when mining of these metals increases to meet the demand of green technology. The geochemistry of Be, Bi, Ga, Ge, and W, herewith called CM5, is lacking, yet is necessary to ensure responsible mine waste and water management. Beryllium, Bi, and W are all considered immobile, but in previous studies of skarn tailings in Yxsjöberg, Sweden, all three elements were mobilized. The tailings are enriched in CM5, together with pyrrhotite, calcite, and fluorite. The mobility and environmental impact of CM5 and F in surface waters downstream of the Yxsjöberg mine site, Sweden, were studied using monthly water samples from seven locations and analysis of diatoms at five of these locations. Bismuth, Ge, and W were present at low concentrations, transported in the particulate phase, and likely settled in the sediments hundreds of meters from the tailings. Beryllium and F were present at high concentrations and dominantly transported in the dissolved phase. At these pH conditions (5.6), Be should form insoluble hydroxides; however, elevated concentrations of dissolved Be were observed more than 5 km from the mine site. Diatoms downstream of the mine site were negatively affected by the mine drainage. The release of low quality neutral mine drainage will continue for hundreds of years if remediation actions are not undertaken since only a small portion of the tailings have weathered during 50–100 years of storage.

     

Research on the environmental trace elements in permian coals and their ashes from Huainan coalmine area,China

The contents of environmental trace elements in permian coal from Huainan coalmine area and their combustion products were tested by ICP-MS. Analysis and comparative researches on the contents of eighteen environmental trace elements in coal and its combustion product suggest that Se and Cd have a high level of distribution in coals; As, Se, Cd, Sb and As, Se, Cd, Mo, Be, Sb also have a high level of distribution in 815 °C and 1 100 °C coal ashes, respectively. Combustion temperature, thermodynamics features of trace elements and ash content in coal are the main factors that influence the abundance of trace elements in coal and ash.     

神府煤矿物组合特性及微量元素分布特性定量研究

为了定量研究煤中微量元素与煤中矿物亲和关系,通过利用低温灰化联合三溴甲烷浮沉方法对神府煤进行了重矿物分离研究,并结合场发射扫描电镜结合X射线能谱仪（FSEM-EDX）,X射线衍射仪（XRD）,电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)等方法定量揭示了神府煤中矿物组合特性及微量元素分布特性。结果表明：神府煤低温灰和轻灰矿物组分基本相同,主要包括石英、方解石、烧石膏、同时也存在少量的高岭石和堇青石;重灰中以含铁和含钙矿物为主,包括黄铁矿、菱铁矿、方解石、石膏、石英和针绿矾。ICP-MS测试结果表明,煤中矿物是微量元素的宿主,神府煤轻灰中富集的微量元素包括Li,Be,Sc,Ga,Rb,Sr,Y,Ce,Pr,Nd,Sm,Th,Zr,Hf;重灰中富集的微量元素包括V,Cr,Ni,Cu,Zn,Mo,Cd,Sb,Re,Pb,U,Sn和As。     

燃煤排放可吸入颗粒物中微量元素的分布特征

燃煤排放被认为是大气颗粒物的主要来源之一,通过燃烧-稀释系统对采自织金、大同、东胜、银川、京西等地区的煤进行燃烧实验,采用ICP－MS（电感耦合等离子体质谱）研究燃煤排放的颗粒物中微量元素分布特征。结果表明,燃煤排放颗粒物主要富集Zn,Fe,Rb,Pb,Cu,Cr,Ti,Mn,Ba,Ni,As等微量元素,在颗粒物的水溶性组分中主要富集Zn,Rb,Pb,Cu,Ti,As,Ni等微量元素。微量元素Cs,Rb,Cd,Tl,Sb,Zn的水溶态组分在对应的微量元素总量中占比较高,说明这些元素主要以水可溶态的形式存在于燃煤排放的大气颗粒物中,而Fe在水溶组分中没有检测到,说明Fe主要以水不溶态存在于燃煤排放的大气颗粒物中。燃煤排放的颗粒物中的稀土元素以Sc,Ce,Nd,La为主。5种不同的煤燃烧排放PM10中微量元素的总量表现为：银川煤＞织金煤＞京西煤＞大同煤＞东胜煤,其中银川煤和京西煤燃烧排放PM10中微量元素总量较高的原因主要与其原煤的灰分含量较高有关,而织金煤燃烧排放PM10中微量元素的总量较高,主要与其原煤中的硫分较高有关。