中国煤中微量元素的丰度_精品文档资料下载.pdf

1、0771=7研究煤中微量元素首先要查明研究对象含有哪些元素以及每个元素的丰度。若采用的分析技术适当，从任何煤样中几乎都能检测到至今已发现的所有微量元素。但是每个元素在不同样品内的含量悬殊，差异可达 0 E:个数量级。在采自不同矿区、同一矿区内的不同煤层、同一煤层内的不同分层的样品里，各元素的含量的差异是显而易见的；用微束分析技术测试同一块样品，不同测点的结果都可能相差很大。用同一样品作两次条件相同的分析，其结果的重现性也可能不好。总之微量元素在煤中分布不均，任何样品的分析结果都有很大的随机性。因此，为查明某一对象（如某一煤矿的煤，某一矿区或地区的煤，某一工厂用的煤）含有哪些元素，需要分析数量较

2、多、采样点分布合理的样品。少数缺乏代表性的样品所分析的微量元素结果只表明在该对象的煤里检测到这样的结果，不宜认定该对象煤里的微量元素就是如此。研究元素地球化学的基本问题是调查元素丰度的背景值，包括全国的或某一范围内的背景值。有了背景值才可了解研究对象是不是属于地球化学异常。可惜至今我国还提不出煤中微量元素的背景值。虽然近 67 年内已有相当多的单位和个人参与分析研究煤中微量元素，样品分布几乎遍及全国主要煤矿区。但是，第一，我国研究者分析样品的数量少，又多集中在华北石炭二叠纪煤田和西南二叠纪煤田；在一个矿区内采取的样品数也太少，一般只采几个样。第二，我国研究者分析煤样中的微量元素种类也少，除非采

3、用中子活化法能同时获得较多种元素的测试数据，一般只分析少数几种意义较大的元素（如：砷、氟、锗等）。至今在文献中还没有查到分析煤中钌、锇、铑、铟和铼的资料。中国矿业大学（北京校区）是所做工作最多的单位之一，中国科学院高能物理研究所是利用中子活化法分析煤样最多的单位。他们先后发表过全国范围内煤中微量元素的数据（陈冰如，0；王运泉，08；FGHI，0）。他们依据的只是自己测试的077 个左右样品的数据，而且他们未将特殊异常值与多数样品的一般测值区分开来。调查我国这样一个煤炭资源大国的煤中微量元素是一项巨大工程，非少数单位所能完成。现在还没有一个单位能汇集分散于各家的资料，建立有关数据库。虽然存在这些

4、不足，已公开发表的数以百计的文献中的资料还是相当丰富，总体上反映了我国煤中微量元素含量分布特征。充分利用已公开发表的资料还是有可能初步总结出我国煤中微量元素的丰度值。表 0 所列就是本文作者以自己的分析数据为基础，广为汇集大量公开出版物（包括专著、论文集、学术刊物）的资料，整理出的 11 种微量元素丰度。对此作以下说明：为了免除分析数据中随机得到的低值和高值对元素丰度总体认识的干扰，我们没有采用计算几何平均值、标准差、极差、变异系数等参数表征元素丰度的不均一性。由于未获得他人的许多原始数据，也不可能计算这些参数。我们采用了一种表示元素含量分布特征的方式，即：区分出多数煤中检测到的含量范围与算术

5、平均值，以及少数样品中检测到的高含量值和异常高含量值。用这种方式直观反映某元素在全国范围内的分布特征。多数样品中检测到的含量范围与算术平均值可反映该元素在大多数煤矿区内的一般含量。少数样品中检测到的高含量值和异常高值反映在某些地质条件下，煤中富中 国 煤 田 地 质!第#卷赵继尧，等：中国煤中微量元素的丰度!增刊中 国 煤 田 地 质第!卷#赵继尧，等：增刊集某些微量元素的程度。显然，这张表所依据的样品数量仍然太少（种元素的样品数不足#$个，#%种元素的样品数超过#$个，&种元素的样品数只有几百个）；样品分布不均（采自华北石炭二叠纪煤田的占多数，华南二叠纪煤田的样品多采自黔西和滇东，侏罗纪煤田

6、的样品集中于神木东胜矿区，第三纪煤田的样品极少）。因而这张表的数据还不能被称为我国煤中微量元素丰度的背景值。但是相对而言，根据我国的实情所统计出的这张表比较接近于客观反映我国煤中微量元素的丰度。目前可以暂时将其中的从多数样品检测出的元素丰度用作背景值。自然界的煤既然无不含有多种微量元素，如果被研究的煤含有某种微量元素的量处于多数煤中的丰度范围之内，也就是背景值范围之内，那属于一般正常范围。这样的元素既不可能有利用价值，也难以产生危害。研究煤中微量元素的任务就是探查微量元素的异常富集点，研究其富集范围、富集程度和富集因素，进而评价其回收利用价值和环境污染潜势。表#所列统计值对研究我国煤中微量元素

7、有参考价值。需要说明：我国浙江、安徽（南部）、江西、湖南、湖北（西部）、陕西（南部）等的早古生代地层中有一种炭质页岩，被当地居民开采作为燃料，俗称“石煤”。虽然部分地区“石煤”中的钒含量达到工业品位，“石煤”中的氟、硒和放射性元素已经造成环境污染，从而受到人们关注。本文讨论的煤中微量元素不涉及这类“石煤”。据表#所列，中国多数煤中检测到的 种元素丰度平均值的分布情况如下。平均值处于（）#$*数量级的元素有 种，占#+,：氯、氟、磷、锶、钛。平均值处于（）#$*数量级的元素有#&种，占&%+&,：硼、钡、铬、铜、锂、锰、铌-./、镍、铅、钒、锌、锆。平均值处于（）#$*0数量级的元素#!种，占1

8、+&砷、铍、溴、钴、铯、镓、锗、铪、碘-./、钼、铷、锑、钪、硒、锡、钨、钇、铀、钍。平均值处于（）#$*%数量级的元素 0 种，占#1+0,：银-./、铋-./、镉、汞、钽、铊。平均值处于（）#$*!数量级的元素&种，占+0,：金、碲-./。总之，煤中绝大多数微量元素丰度的平均值处于（）#$*2（）#$*%数量级范围之内。表#虽然分别列出我国四个成煤期形成的煤所含微量元素的统计数据，但尚不能以此具体比较他们所含微量元素的多或少。因为样品数量太少，分布不均，缺乏代表性。这张表仅仅表示四个成煤期形成的煤中现在已检测到的数据而已，尚不能认定各成煤期形成的煤中就含有这么些微量元素。不过中 国 煤 田

9、 地 质第!卷!#表!也有例外，煤中氯却较富集于山西组煤层。华南二叠纪煤中微量元素的变化最大。砷、氟、汞等有害元素的高含量值和异常高含量值不仅出现在个别样品中，而且在一个矿区内可能成带分布。富集带与岩浆活动有关，元素主要来自低温热液。华南二叠纪煤中微量元素应是被研究的重点对象。对侏罗白垩纪煤和第三纪煤中微量元素研究虽少。但已知的富铀煤和富锗煤都位于这两个成煤期的小型盆地里。本文作者分析新疆吐哈盆地的煤样，未发现异常富集情况。窦廷焕等分析神府东胜矿区的煤样，$%种元素的平均含量值都处于全国多数煤样平均值的同一数量级内。看来侏罗白垩纪和第三纪小型盆地煤中微量元素应受到特别关注。应该承认，国外研究煤

10、中微量元素的广度和深度均胜于我国。为了解微量元素在煤中的分布，这里介绍美国、澳大利亚、英国和前苏联等的资料。这些国家既是煤炭资源大国，在分析研究煤中微量元素方面又居世界前列。表$、%、&分别列出有代表性的分析测试结果。国外研究者曾试图统计煤中微量元素丰度的世界平均值。早在!（#年，在美国地球化学委员会组织编写的 与环境质量与健康有关的煤中微量元素地球化学 一书中列出煤中%（种（磷和钛被划归常量元素）微量元素含量的世界平赵继尧，等：增刊均 值，其 依 据 是#$%&#和（）*+,#$-.!/0!1 以及美国环境保护局（!/02）的 资 料。34*5）6&7在 煤 中 微 量 元素（!/89）一书

11、中所列煤中微量元素含量的世界平均值就是引用的这份资料，显然，这份资料已经陈旧。可是在我国文献里经常引用 34*5）6&7 的数据。前苏联学者!在 煤 中杂质元素（!/82）一书中列出:0 种元素在褐煤和烟煤中含量的世界平均值。此份资料也已陈旧，但这是在俄文文献中唯一查到的前苏联学者统计的煤中微量元素含量世界平均值的资料。;=种元素在多数煤中可能的平均值。捷克学者）?54 和 A#5 汇集了大量褐煤的分析数据，在!/年发表了一份世界褐煤中 B 种微量元素含量表，包括：含量范围、算术平均值、标准差、几何平均值、几何偏差、多数煤样的含量范围、最大含量值以及样品数。这是当今世界上最完整的褐煤中微量元素

12、含量的资料。表 B 列出;C 4&#、!和）?54 三位学者的资料。表中数据虽被称为“世界”煤中含量数据，其实各学者依据的资料都有限。到表B 又总体上反映了外国煤中微量元素的面貌。统观这B 张表可以发现一个重要现象：世界各国多数煤中某微量元素的一般含量都比较接近，大体上在一个数量级内波动，差别很少超过一个数量级。这是共性。但是，每个国家又都可能有某微量元素的异常富集区。煤中微量元素异常富集与否取决于煤矿区的具体地质中 国 煤 田 地 质第!#$据：!，!（；（）$&*&）*条件（如：成煤期的沉积环境，后期的岩浆热液活动，以及地下水活动等等）。各国之间的差别在于各自的异常富集区。因此，不宜笼统地

13、把我国煤中某微量元素丰度与其他国家或“世界”的作比较，评论其高低。当然，我国煤炭资源丰富，煤田地质条件又复杂，煤中某微量元素异常富集区可能多一些，富集范围大一些，富集程度高一些。比如：黔西南发现的特富砷的煤可称世界之最。这正是应重视研究我国煤中微量元素的原因。参考文献：黄文辉，杨起，汤达祯，等，!#华北晚古生代煤中稀土元素地球化学特征$%&#地质学报，（）*+：（,-.（,黄文辉，杨起，汤达祯，等，!#陶枣煤田晚古生代煤中硫及伴生元素分布$%&#地学前缘，,）增刊+：*/./0#刘大锰，杨起，汤达祯，0-#华北晚古生代煤中硫及微量元素分布赋存规律$%&#煤炭科学技术，01）+（.*0#任德贻，

14、王运泉，杨绍晋，等，!/#我国煤中微量元素分布特征$2&#第四届全国煤岩学学术讨论会论文选集$3&#西安：陕西科学出版社4!-.!-#孙景信，54 64%789:1,4 煤中微量元素及其在燃烧过程中的分布特征$%&#中国科学（2 辑），）!0+：01.!0*#王运泉，任德贻，谢洪波，!/#燃煤过程中微量元素的分布及逸散规律$%&4 煤矿环境保护，）,+：0/.01#许琪，韩德馨，金奎励，等，!-#煤中*种元素含量与煤岩组分和煤化程度的相关规律$%&#中国矿业大学学报，!）（+：*1./#曾荣树，庄新国，杨生科，0-#鲁西含煤区中部煤的煤质特征$%&#中国煤田地质，!0）0+：/#?%A?B:?，57?C7B:，DA C7E7:#C:F8:GAF:H?HI 8;7?J?K L78MJA8B:J JHN I8HL OH?FHA;=?B?JN:7，;HAF=E7;F78?PA:Q=HA，R4 54 3=:$2&4 S?：R8H;T7JF;IH8 JHN;J:J7:F=7 0!F 37?FA8B）7K;4 UV O:K?Y:XJ:J7?K Z7J=?HNHB R87;/（.!/,#H7?=A，57?，?X=A?A?14 C:HI J=NH8:7:JHN$%&4!