河南省焦作煤田煤中锂元素含量赋存情况初步探讨

在焦作煤田的部分矿井、勘查区采取了煤炭、煤层顶底板及夹矸样品,获得了样品中锂元素的含量数据。对焦作煤田主采煤层、顶底板及夹矸中锂元素的含量情况做出了初步评价,为日后煤中锂元素的赋存状态、形成机理的深入研究奠定基础,为焦作煤田煤炭资源的综合利用提供依据。     

河北省主要矿区煤层煤中有害元素赋存与分布初探

简述煤中有害元素与环境污染的关系及其对煤炭开采、加工利用的影响,并探讨了煤中有害元素危害的影响因素。从宏观上分析了河北省主要矿区煤层煤中有害元素的含量范围、赋存状态及其物理性质,可初步得出以下结论:其煤中镉、汞、锑等有害元素的含量平均值低于1×10~(-6),煤中砷、铍、铬、硒、钍、铀等元素的含量平均值在1×10~(-6)~10×10~(-6),煤中铜、钴、镍、铅等元素的平均含量在10×10~(-6)~60×10~(-6);煤中氯、氟、磷等元素的平均含量在100×10~(-6)~400×10~(-6);同种痕量有害元素在不同煤样中的变化范围较大,个别矿点的个别有害元素含量较高,但一般不会对环境造成严重污染;省内山西组煤层硫分较低,太原组煤层大多为中高硫煤及高硫煤,不少矿、勘探区为高有机硫煤,因此,大力开展研究有机硫煤的脱硫技术,对合理开采及洁净利用太原组煤层具有重要意义。     

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。     

综放工作面煤岩近红外光谱特征与机理

为研究综放工作面不同赋存位置的煤与岩石近红外光谱曲线特征和吸收机理,从同煤集团塔山矿综放工作面采集煤与岩石钻芯,按赋存位置的差异将煤与岩石钻芯依次分为:3～5号煤层夹矸、2号煤层夹矸、直接顶岩、基本顶岩、3～5号煤层所含煤,2号煤层所含煤,共计六大类、27种煤与岩石试样。在实验室利用AVANTES近红外光谱仪分别获取27种煤与岩石试样在长波近红外波段(1 100～2 500 nm)的反射光谱曲线。通过X射线衍射、X射线荧光、工业分析等实验手段分别测定煤与岩石试样的矿物成分、元素含量、工业成分含量。同时为研究煤与岩石光谱曲线特征差异的普适性,依次采集山西、山东、宁夏、内蒙古等矿区的22种煤与岩石试样,并分别获取其在长波近红外波段(1 100～2 500 nm)的反射光谱曲线。通过对塔山矿综放工作面煤与岩石试样的光谱特征和吸收机理以及不同矿区煤与岩石试样的光谱特征研究表明:①煤层夹矸与顶板岩相比,煤层夹矸的吸收特征和曲线斜率绝对值偏小,主要是因为煤层夹矸中相对较多的不透明炭质物质遮蔽了无机离子在其特征波长处的吸收特征。虽然煤中基质(主要是C,H,O元素组成的有机物)是其矿物的5.3倍,但是有机基团在近红外波段没有明显的吸收特征,且大量不透明炭质物质遮蔽了无机离子在近红外波段的吸收特征,使得煤的光谱曲线较为平滑且呈上升趋势。②煤与岩石光谱曲线的差异特征可用吸收谷深度之和、斜率和凹凸度来描述。     

保德煤矿8号煤瓦斯赋存规律及主控因素研究

为查明保德煤矿8号煤瓦斯赋存规律和主控因素,从煤层特征和煤层含气性特征入手,讨论了矿区构造、煤层埋深、煤层厚度、煤质以及矿区水文地质条件等多种因素对瓦斯赋存的影响,查明了保德煤矿8号煤瓦斯赋存的主控因素。结果表明,保德煤矿8号煤层瓦斯含量在纵向上随埋深的增加而增高,在平面上富集受煤厚和矿区地下水水动力条件控制;此外,矿区局部发育的小构造也对8号煤瓦斯含量有一定影响,水分、灰分、挥发分等煤质主要参数对8号瓦斯含量影响较小。通过掌握煤层瓦斯赋存规律和其主控因素可以为抽采钻孔合理布置提供理论依据,对煤矿的安全生产具有重要意义。     

富锂煤层碎屑物源探讨——以平朔矿区安家岭煤矿太原组煤层为例

平朔矿区安家岭煤矿太原组煤层中Li, Al等有益元素的富集主要受陆源碎屑的影响,为明确其物源区,以煤层顶、底板和夹矸样品为研究对象,利用岩石薄片、ICP-OES、ICP-MS等方法对4,8,9和11号煤层的顶底板和夹矸的岩石学和地球化学特征进行分析,进而探讨了其物源属性。岩石学结果表明,研究区砂岩样品中碎屑成分以石英和岩屑为主,杂基含量低,胶结类型主要为钙质胶结。地球化学结果显示,研究区样品主要成分为SiO_2和Al_2O_3,其他元素的含量都比较低。微量元素Li在各个煤层顶底板和夹矸中的富集系数变化较大,其中11号煤层样品中Li富集程度最高,9号煤层样品中相对富集,8号煤层样品中表现为相对亏损,4号煤层3个样品中仅有夹矸样品富集,顶底板样品均不富集。其余微量元素表现为Th, Hf, Zr和Nb等相对富集,Co, Sc, Cr, Ni, V,Rb, Cs和Ga等元素相对亏损。根据元素质量分数比值等地球化学参数和SiO_2-TiO_2,Hf-La/Th,∑REE-La/Yb, Dickinson图解及DF_((A-P)MT)图解,结合区域地质背景,研究区富Li和不富Li的煤层顶底板和夹矸中碎屑物质主要来源于华北北缘的内蒙古隆起。这2类煤层顶底板和夹矸的源岩类型都是以长英质火成岩为主。相较于富Li煤层顶底板和夹矸,不富Li煤层样品的源岩中有更多沉积岩的加入。     

宁武煤田大恒矿区煤中有害微量元素特征

运用电离耦合等离子体质谱(ICP-MS)、扫描电镜(SEM),对宁武煤田矿区9#煤层刻槽样品和夹矸样品中主要有害微量元素(包括Be、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Ba、Ta、Pb、Th、U)的含量进行了测定。通过计算、对比得出元素的含量水平、富集程度、分布模式及赋存状态。     

不稳定煤层放顶煤开采技术研究与实践

煤层厚度变化大、地质构造复杂和煤层含有夹矸层是济宁二号煤矿煤层赋存的最大特点,而放顶煤开采所具有的对煤层厚度变化的适应性,为开采这类煤层提供了一种有效的开采方法.结合在济宁二号煤矿2301工作面实践放顶煤开采的经验,对影响放顶煤的煤层厚度、夹矸层等因素进行了分析,提出了适合不稳定煤层开来的放煤工艺.对相似条件下煤层开采方法的选择具有重要的参考价值.     

平朔井工二矿回采10号煤可行性分析

通过分析平朔井工二矿9号和10号煤层间夹矸厚度分布以及煤层间赋存情况,在10号煤层筛分浮沉试验报告以及研究不同洗选工艺下生产的商品煤煤质的基础上,分析了回采10号煤加工成平8和平9 2种商品煤所产生的收益、回采成本以及10号煤的洗选成本,结果表明回采10号煤经济可行。     

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。     

金海洋矿区石炭-二叠纪聚煤环境及聚煤特征研究

基于煤田地质资料、矿井地质资料及钻孔数据,结合野外地质调查、井下观测及相关实验测试,对金海洋矿区石炭-二叠纪聚煤环境及聚煤作用展开研究,并进一步分析了煤层含煤性、厚度展布、夹矸及煤质等聚煤特征。研究表明,研究区石炭-二叠纪聚煤作用主要发生于泻湖-潮坪相和三角洲相,三角洲平原泥炭沼泽及泻湖淤浅形成的泥炭沼泽是主要聚煤场所。研究区沉积形成了多层煤层,9号煤和11号煤为全区可采煤层,其中9号煤厚度变化较大,结构复杂,含数层夹矸,并往西南部方向出现分叉;11号煤厚度展布稳定,煤层结构相对简单,大部分区域无夹矸。受物源供给影响,研究区北部及西北部煤层灰分含量较高,受海水作用影响,南部煤层硫分含量较高。     

任家庄井田晚古生代煤系战略性金属元素富集特征

煤系是战略性金属矿产增储的重要来源。宁东煤田煤炭资源丰富,部分地区煤中富集战略性金属。以宁东煤田任家庄井田煤系为研究对象,系统采集主煤层剖面煤样、夹矸及顶(底)板样,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、X-射线荧光光谱(XRF)和X射线衍射(XRD)进行了系统的矿物学和地球化学测试分析,查明常量元素和微量元素分布及富集情况,讨论战略性金属元素富集成因并进行物源分析。结果表明,任家庄井田石炭-二叠纪煤系富集战略性金属矿产,太原组和山西组煤中战略性金属元素整体含量水平较高,以Li-Ga-Zr(Hf)-Nb(Ta)-Th(U)-Pb及REY共富集为特征,且顶底板及夹矸更为富集。其中：5号煤层Li、Ba高度富集,Rb、Zr富集;9号煤层Li高度富集,Zr、Hf、Th富集;9^上煤层微量元素含量整体相对较低,Cr富集。5号煤层和9号煤层战略性金属元素富集程度较9^上煤层更好。5号煤层和9号煤层灰基Li、Ga均达到了开发利用品位,5号煤层灰基REY也达到了开发利用品位,具有良好开发利用前景。基于元素赋存特征、沉积环境、构造演化的综合分析,认为任家庄井...     

福达煤矿瓦斯地质影响因素分析

通过福达煤矿井下钻屑解吸法实测8号煤层瓦斯含量,建立瓦斯含量预测方程,运用区域构造演化理论,对福达煤矿瓦斯地质影响因素进行了分析,总结了福达煤矿瓦斯赋存规律。研究表明:褶曲构造、煤层埋深、顶底板岩性、陷落柱和构造煤是影响福达煤矿煤层瓦斯赋存的重要因素;计算出矿井瓦斯梯度为0.0364 m3/(t.hm);8号煤层构造煤总体厚度达0.35 m,并沿煤层倾向呈增厚趋势,构造煤发育是该矿区瓦斯富集主控因素之一。     

准东煤中钠的赋存状态及分布特征

为了研究钠对新疆高钠煤开发利用的影响,研究了准东煤田煤中钠的赋存形态、钠的含量及分布规律。以准东五彩湾矿区、将军庙矿区等各矿区采集的样品为载体,以去离子水、醋酸铵、盐酸为提取剂对准东高钠煤进行逐级化学提取试验,分析煤中钠的赋存形态。对各煤矿煤样进行有机显微组分测试、矿物组分测试和钠含量测试,通过数理统计方法分析准东地区钠含量分布特征。结果表明：（1）准东煤中钠形态以水溶钠为主,水溶钠含量在不同煤层由高到低的顺序为上部分层样>下部部分层样>中部部分层样。（2）准东煤中根据显微组分数据,显微组分含量的差异不是导致钠含量差异的主要原因;不同类型矿物中钠含量不同,其中以黄铁矿占绝对优势。（3）利用SEM-EDX检测夹矸中发现钠长石型含钠矿物,由此根据数据分析,表明钠从地表到煤层中含量显著降低。     

准东煤层中钠的分布与浸出行为

在准东矿区布点采集上部煤层样、夹矸、下部煤层样等样品，进行逐级化学萃取试验和动态淋滤试验，以分析碱金属钠的赋存形态、分布规律和浸出行为。结果表明，煤层（上部分层样和下部分层样）中总钠含量明显大于夹矸。夹矸中水溶态钠（H 2O-Na）含量仅为1.37 mg/g，但占比82.49%，显著高于上部分层样的65.50%和下部分层样的64.35%。动态淋滤过程中钠离子浓度均呈现先快速下降后趋于平衡的变化趋势，上部分层样中钠的初始浸出速率最高。shrinking core model表明上部分层样、夹矸和下部分层样的浸出动力学速率常数分别为：0.001，0.005和0.002 h-1。水溶钠浸出率由大到小的顺序为：夹矸> 上部分层样> 下部分层样，夹矸达99.62%。经动态淋滤后，上部分层和下部分层煤样品灰分中的Na 2O含量分别降至2.67%和2.06%，低于燃煤锅炉稳定运行对钠含量的要求。     

鄂尔多斯盆地晚古生代煤中铀和钍的含量与逐级化学提取

运用仪器中子活化分析(INAA)、高分辨率电离耦合等离子体质谱(HR ICP-MS)和逐级化学提取(SCEP)对鄂尔多斯盆地晚古生代煤、顶板、底板、夹矸和黄铁矿结核中U和Th含量及其分布规律进行了研究．发现鄂尔多斯盆地晚古生代煤中没有明显富集U和Th．煤中的U主要赋存于硅铝化合物和有机质结合态中，Th主要赋存在硅铝化合物结合态中．煤层顶板中的U和Th主要分布在硅铝化合物结合态中，并且顶板中的有机质对U的赋存状态起重要作用．无论是煤层或顶、底板，U和Th以可溶态、离子交换态、硫化物和碳酸盐结合态存在的很少．山西组中的煤层顶、底板和太原组黄铁矿结核中的Th/U值大于4．8，相对富集Th；而山西组煤层和夹矸、太原组顶、底板、夹矸和煤层的Th/U小于4．8，相对富集U．     

准东煤中钠赋存状态研究

利用准东煤田 4个矿区的600余组钻孔煤样和100多个商品煤样的煤质数据,分析了准东煤中钠与灰分及其他微量元素含量之间关系;采集了准东煤田部分代表性井田煤层煤样、分层煤样和商品煤样,以及矿区表土样品、矿井水、煤层上覆岩层、煤层夹矸和煤层裂隙中矿物样品,利用煤岩分析、筛分试验、浮沉试验、逐级化学提取等手段,分析了钠在不同煤岩组分、不同矿物、不同粒级和密度级分选产物中的含量分布,以及钠可能的化学形态。综合以上分析结果,认为准东煤中钠最主要的赋存形态为水溶态,并且最可能的形态为水合离子态。今后准东煤中钠分布赋存特性的研究,应该重点从水文地球化学和表生风化作用角度出发,结合准东煤低煤化程度、高惰质组、低矿物含量的成因特性,建立钠从表土层随地下水逐步进入煤层的模式,科学认识准东煤中钠的成因和富集机理。     

马道头煤矿首采煤层冒放性分析

根据马道头煤矿首采煤层的实际情况,从影响顶煤冒放性的煤层强度、赋存深度、顶煤节理裂隙、夹矸、顶板条件、采放高度比6个方面进行分析,对首采煤层冒放性进行了评价,并提出实现放顶煤开采的技术措施。     

梅山矿区不同煤层中微量元素的分布及赋存特征

基于样品的分析测试数据,研究了新余市梅山矿区煤中微量元素的含量分布特征和在不同煤层中垂向上的分布变化规律,并初步探讨了煤中微量元素的赋存状态。研究结果表明,煤中微量元素的平均含量与中国煤中微量元素均值相比,Ga、U、F、P、As等元素均值高于中国煤中微量元素的平均含量,而Ge、Cl元素的平均含量低于中国煤中该元素的平均含量;与地壳的平均含量相比,Ge、U、As等元素明显偏高,在煤中的富集系数EF1,且U元素有明显富集(富集系数为19.38);同一煤系中,下部煤层的微量元素含量相对高于上部煤层中的含量;微量元素Ge、U、Cl、P既以有机态赋存于煤中,又以无机态赋存与煤中,Ga、F、As主要以无机态赋存于煤中,且Ga、F元素主要赋存于粘土矿物中,As主要赋存于粘土矿物和黄铁矿中。     

马兰2号煤层夹矸微量与稀土元素地球化学特征及其地质意义

运用X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)及电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)对西山煤田马兰矿区2号煤层不同粒径夹矸的矿物组成、微量元素、稀土元素及常量元素等地球化学特征进行了分析,结合元素与矿物间关联性分析对有害微量元素的地质成因过程进行了探讨。结果表明：夹矸中矿物主要由粗粒级石英、结晶度高的高岭石、细粒级黄铁矿及锐钛矿组成,不同粒径样品中矿物组成不同;物源主要为华北二叠纪聚煤盆地北部的花岗岩,并受华北板块北缘晚古生代火山活动的影响;有害微量元素Cr,Ni和Cu受高岭石和石英控制,Zn和U分别与黄铁矿和锐钛矿关系密切。