煤与煤系战略性金属矿产协同勘查技术方法

战略性金属矿产在新材料、新能源、现代信息技术、国防军工等新兴产业均具有不可替代性,传统战略性金属矿产资源储备相对较低,供应风险较高。煤系战略性金属矿产资源作为重要补充,已成为新型战略性金属矿产资源勘查的重要方向,因此,基于煤与煤系战略性金属矿产的基本特征,亟需开展煤与煤系战略性金属矿产协同勘查方法研究。基于前人研究成果,以煤与煤系战略性金属矿产（铀、锂、镓、锗、铌-锆-镓-稀土）为研究对象,总结了煤与煤系战略性金属矿产的主要组合类型,探讨了煤与煤系战略性金属矿产协同勘查方法。从煤与煤系战略性金属矿产的赋存位置角度,总结了煤与煤系战略性金属矿产资源的主要组合类型,包括煤-铀矿床、煤-锂、镓矿床、煤-锗矿床、煤-铌-锆-镓-稀土矿床。根据不同岩石及矿产的物性差异,总结了不同勘查技术方法的响应原理及特征。基于煤与煤系战略性金属矿产的分布规律、赋存层位等,针对煤与煤系战略性金属矿产的地质条件、地球化学条件和地球物理条件,总结了主要组合类型的基本特征。从多矿种勘查的协同和各勘查技术的协同两方面出发,基于煤和煤系战略性金属矿产的勘查技术方法,遵循经济效益最大化和勘查方法最优化原则,提出了合理的煤与...     

煤型稀有金属矿床: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。     

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。     

华北煤中金属矿产的种类和分布特征

华北赋煤区煤中广泛存在与煤炭成因有紧密联系的多种金属矿产,通过煤系矿产的调查研究,笔者讨论了华北煤中金属矿产的种类和分布特征。结果表明：① 煤中金属矿产是一种新型的金属矿产类型,具有分布稳定,资源储量大的特点,往往能形成大型或超大型金属矿床。根据这类矿产的赋存特征、品位含量等因素,以及与煤系的共伴生关系,将矿床类型划分为煤型大宗金属矿床、煤型稀有金属矿床和煤型放射性矿床3种矿床类型。② 华北地区煤中金属成矿有其特定的时空分布,成矿期也仅限于石炭二叠纪成煤期,在其他成煤期仅呈现金属元素异常,而未能形成矿床。煤中锂仅在准格尔煤田黑岱沟、管板乌素6号煤层及平朔安太堡矿区石炭二叠纪煤中含量达到工业品位。煤中镓异常富集到成矿床规模的也仅在鄂尔多斯盆地东侧大同、平朔、西山、柳林、阳泉等地的石炭二叠纪煤层中。高铝煤主要分布在内蒙古、山西等地的石炭二叠纪煤层煤中,在平面上煤灰中Al2O3的含量总体呈北高南低趋势,可能与北部阴山物源区的搬运距离有关。煤中铁分布在桌子山煤田西南部（西来峰断裂以西）的个别煤矿区,含煤沉积与“西北型”的羊虎沟群相当,分布范围局限,资源储量也很有限,但它代表的是一种新的煤中金属类型。     

哈尔乌素煤中伴生镓锂及稀土元素的赋存特征研究

煤中伴生镓、锂和稀土元素均属稀有金属元素及国家新兴战略性矿产资源，基于哈尔乌素露天矿煤中伴生镓、锂及稀土元素含量较高，研究其赋存特征可为矿区矿产资源的合理开发利用及稀有金属元素的定向富集、后续提取技术开发提供基础的理论与技术支撑。结合哈尔乌素6号煤层的煤质特征，通过X射线衍射、Siroquant定量分析、扫描电镜和煤岩分析等方法对煤中矿物组成特征及镓、锂和稀土元素的含量分布与赋存规律进行研究，并从矿物质整体特征、载体物相特征等方面重点探讨煤中伴生镓、锂和稀土元素的矿物特征。结果表明：哈尔乌素煤中的矿物质主要由高岭石、方解石、伊利石、勃姆石组成，占比分别为84.1%、6.9%、5.2%、3.8%;哈尔乌素6号煤层煤中镓、锂及稀土元素纵向分布规律显著，在上台阶样品中含量较高，而在西部层位含量较低；哈尔乌素煤中镓、锂与灰分呈正相关关系，与无机矿物质的亲和程度高；镓、锂的主要载体为高岭石、伊利石等硅酸盐黏土矿物以及勃姆石矿物。     

青藏高原北部成煤地质背景及煤系矿产资源特征

为摸清青藏高原北部煤系矿产资源的种类和分布状况,开展了青藏高原北部成煤地质背景和煤系矿产资源特征研究。通过实地调查、典型样品测试及资料综合分析,总结出青藏高原北部主要成煤时代为早石炭世、晚石炭世、晚二叠世、晚三叠世及早中侏罗世,煤系可划分为昆仑山、积石山、唐古拉山、土门-巴青、昌都-芒康等5个赋煤带;主要的煤系矿产有煤炭、煤系气、天然气水合物、煤中锗镓以及煤系石膏、高岭土、优质灰岩等。在成煤环境、煤化作用、构造演化等的共同作用下,尕马羊曲地区形成煤-煤中锗共生矿床;开心岭-乌丽地区形成煤-煤系气-天然气水合物共生能源矿床;唐古拉山地区的巴贡组（T3bg）、那益雄组（P3n）、杂多群（C1zd）、加卖弄群（C2j）均具有形成煤-煤层气-煤系页岩气共生能源矿床的资源潜力。     

煤中伴生矿产赋存状态及提取方法综

我国对有价金属元素的需求量日渐增长,从储量较大的煤中提取利用伴生矿产具有重要意义。本文从煤中主要的有价元素镓、锂、铀、锗出发,主要介绍了四种元素的赋存状态、及不同元素的提取方法。其中镓、锂、铀的赋存主要与无机物有关,多赋存于煤中的硅酸盐矿物或者黏土矿物。而锗主要赋存于低煤级中的有机物中。煤中有价元素赋存状态复杂多样,大多同时具有有机亲和性与无机亲和性,需要具有针对性的对不同煤样中不同元素的赋存状态进行研究,从而确定符合该元素的提取方法。     

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。     

柴达木盆地北缘赋煤带煤中稀有元素分布特征及富集条件分析

为了解柴达木盆地北缘煤矿区煤中稀有元素的赋存特征和成矿条件,以稀有金属元素锗、镓、铀为研究对象,在系统梳理分析研究区煤炭勘查报告的基础上,开展野外地质工作和室内典型样品分析化验。结果显示,柴达木盆地北缘煤矿区煤中锗元素和镓元素的含量相对较高,铀元素的含量相对较低;该地区煤中稀有元素具有物源丰富、运移通道断裂和不整合接触面发育以及储层广泛发育的有利成矿条件,但是造成研究区差异化分布的控制因素不清,有待进一步研究。     

铜川矿区韩古庄-演池勘探区含煤岩系中镓分布特征

为了评价韩古庄-演池煤田勘探区含煤岩系中镓的资源潜力,统计了该勘探区的煤田地质资料与试验结果数据,对该勘探区石炭-二叠纪含煤岩系中镓的分布特征、影响因素及地质成因进行了分析。结果表明:该勘探区煤层、顶底板及夹矸中的镓富集明显,下部煤层及顶底板、夹矸中镓含量的加权平均值均超过了镓的边界品位,镓含量在垂向上随着煤层层位的降低而递增,且同一煤层底板中镓的含量较顶板和煤中高,平面上东部较西北部高。太原组底部的铝土质泥岩为镓的主要物质来源,石炭-二叠纪期间的成煤环境决定了镓的富集,构造运动为镓的富集创造了有利的沉积环境条件。     

含煤岩系矿产资源类型划分及组合关系探讨

含煤岩系中多种矿产资源共存的现象一直受到人们的关注,煤系矿产资源类型划分及组合关系研究是煤系矿产综合勘查评价的前提条件和基础性工作。通过系统收集整理前人研究成果、现场调研、以及专题会议研讨,重新厘定了含煤岩系矿产资源的概念,将其定义为赋存于煤和含煤岩系以及邻近地层中、与煤矿床有成因联系或空间组合关系的所有矿产资源。从经济性、赋存特征、成因机制、物质相态、工业分类等方面对煤系矿产资源进行了分类。以煤系矿产现今赋存状况为依据,初步建立了煤系矿产资源组合分类系统,包括煤-能源矿产、煤-金属矿产、煤-非金属矿产、煤-能源矿产-金属矿产、煤-能源矿产-非金属矿产、煤-非金属矿产-金属矿产等6大类。从中国煤田地质条件和煤系矿产资源时空分布差异性角度出发,简要总结了5大赋煤区的煤系矿产资源组合类型。     

煤系锗的赋存与分离研究进展

锗是典型的稀散金属和战略性金属,我国的煤系含锗矿产资源具有典型的资源优势,但在锗的超常富集和提取方面依然面临诸多挑战。概述了煤中锗的分布特征、含量与赋存状态,证明阐述了煤系锗的典型浸出方法,如水冶法、微生物浸出法等从原煤直接浸出锗,以及水浸出法、无机酸浸出法、有机酸浸出法等从粉煤灰中浸出锗,以及煤系浸出液中锗的富集分离方法,包括溶剂萃取法、离子交换树脂法、支撑液膜法、离子浮选法等。此外,干馏挥锗法、碱熔—中和法、合金法、AlCl₃熔炼法、锌粉还原提锗法等也能实现煤系锗的分离。最后总结分析了锗分离提取存在的问题,并展望了发展方向。      

我国煤系共伴生矿产资源综合利用研究进展

煤炭是我国的基础能源,煤系共伴生矿产资源储量大、种类多,主要包括金属矿产、非金属矿产与能源矿产。加强煤系共伴生矿产资源综合利用符合国家能源资源加工利用重大需求。阐述了煤系金属矿产（锗、镓、铝、稀土元素）、非金属矿产（硫铁矿、高岭土、膨润土、耐火黏土、硅藻土、石墨）和能源矿产（铀矿、油页岩、煤系气、天然气水合物）的赋存状况、分布特征与加工利用研究进展,分析了“双碳”背景下煤系共伴生矿产资源综合利用面临的机遇与挑战,展望了延伸煤系产业链、聚焦关键技术开发、促进煤系共伴生矿产资源分类及内涵改革、完善矿业权设置管理的发展前景,为未来煤系共伴生矿产资源综合利用提供借鉴。      

我国深部煤与瓦斯共采战略思考

我国是世界上瓦斯灾害最严重的国家之一,煤炭资源禀赋与长期的旺盛需求导致我国煤炭开发以每年10~25 m的速度快速向深部转移,深部煤炭开采面临的瓦斯问题更加严峻,从安全、能源、环保3个方面考虑,都需要加大深部煤层煤与瓦斯共采力度。分析了我国深部煤层煤与瓦斯共采现状与面临的问题,指出了我国深部煤层煤与瓦斯共采发展对策,认为我国深部煤层应坚持地面和井下相结合的"两条腿走路"的煤与瓦斯共采模式,从基础理论研究、关键技术及装备研发、示范工程建设、政策扶持等方面提高深部煤层煤与瓦斯共采技术整体水平。     

基于涌出因子分析煤炭矿区甲烷利用及减排

为解析中国煤炭矿区甲烷区域涌出因子,采用原煤产量法,以我国煤炭矿区甲烷排放为例,建立"产量-涌出量模型"。研究我国各个类型矿井的甲烷涌出系数,并根据矿区甲烷在不同区域的分布情况,在分类涌出系数的基础上计算出区域涌出因子。将原煤产量分布与分类涌出系数做矩阵运算,得到我国煤矿甲烷的27个区域涌出因子,计算并预测区域甲烷涌出量。     

福建某镓锗伴生型铁矿石工艺矿物学研究

通过显微镜观察，采用X射线衍射仪、扫描电镜能谱仪、电子探针及矿物自动检测仪等分析技术，对福建某镓锗伴生型沉积热液铁矿石的矿物组成、镓锗载体矿物嵌布特征、镓锗平衡分配以及赋存状态进行了系统研究，并讨论了镓、锗的替换机制。研究结果表明，矿石中主要有价金属为铁，并伴生有价金属元素镓、锗、钼、银。磁铁矿为最主要的铁矿物，同时也是镓、锗的主要赋存矿物。镓、锗主要是以类质同象置换的形式进入载体矿物的晶格，在矿石中表现出多种赋存形式。矿石中磁铁矿主要嵌布于脉石矿物中，粒度分布极不均匀，主要粒度范围为0.005~0.32 mm，粒级小于0.01 mm的微细粒级分布率高达16.26%，致使磨矿解离较为困难。选矿可采用磁选方法回收主要有用矿物磁铁矿，再通过湿法酸浸、净化、萃取等工艺进行浸出液铁、镓、锗的综合回收。从矿石中回收镓、锗的理论品位为27×10-6和112×10-6，理论回收率为40%和82%。      

青藏高原北部煤系赋存的板块构造控制

青藏高原北部（青南地区）构造背景复杂,从石炭纪至侏罗纪均有煤系沉积,煤炭资源较丰富,板块构造格局是控制其形成和分布的主要因素。系统研究该地区煤系的形成演化和区域构造的关系,有助于揭示青藏高原北部煤系资源赋存的规律,服务煤系资源的综合勘查和评价。通过对青藏高原北部区域构造背景及煤系特征的分析,结合野外地质调查工作,总结了研究区煤系分布在空间和时间上的特征,建立了煤系形成的两大类3级共9种构造-沉积模式,并详述了各模式煤系的特征。据此,以不同成煤时代的煤系为研究对象,进一步分析了其成煤作用与盆地构造演化的关系和各时期成煤盆地的构造演化模式,以及区域构造对煤系的后期改造作用。初步探讨了青藏高原北部区域板块构造对煤系赋存的影响。