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煤中微量元素的赋存状态_精品文档.pdf

1、第 2 4卷 第 2期 煤 田地 质 与勘 探 9 至 墨 作工学院资源与环境工程系 4 5 4 l 5 9)叁 监(中訇矿业大学北京研究生部 1 0 0 0 8 3)王 隆 国(晋城 矿务局 晋城0 4 8 0 0 0)摘 要在测 定煤 中微 量元素浓度 与灰 分产率(Ad)、各种形 态硫(s【口,S 、s S )的基础 土 运 用 数 理 统 计 方 法 确 定 了元 素 的 亲 有 机 无机 性,而 且 也 查 明 了与 粘 土矿 物、黄 铁 矿 乃 至 硫 酸 盐矿 物等有关的元素。关键词丝至垂 盔 堕查受 中国图书资料分类法分类号 9 5 作者简介王运泉 男3 6岁 博 士 谚 副教

2、 授煤 田地 质 1 引 言 从 地 球 化 学 的 角 度 讲,元 素 的 赋 存 状 态 主 要 是 指 元 素 的 结 合 状 态,也称 存 在 形式 一。以前 人 们很 重 视 煤 中 元 素 的 浓 度 随着 研究 工 作 的 深 入,现 在逐 渐 认 识 到 元 素 的 赋 存 状 态 对 环 境 的影 响有 时 比浓 度 更 为 重 要,因为 元 素 的 赋 存 状 态 决 定 其 释 放 的 难 易 程 度 和 毒 性。F i n k l ma n(1 9 8 9 曾 经 指 出:弄 清 元 素 在 煤 中的 赋 存 状 态,对 于 准 确评 价 元 素 的 工 艺 性 能,环

3、 境 影 响,作 为 副 产 品 的可 能性 以 及 在 地 质 意 义 上 都 注*国 家 自 然 科 学 基 金 赉 助 项 目 批 准 号 4 9 3 7 2 1 2 4 是 十分 重 要 的。但是,大 部 分 研 究 除 了提 出一 种关 于 元 素 有 机 无 机 亲 和 能 力 的 看 法 外,几 乎 没有 别 的 内 容,而 有 些 元 素 的亲 和 能 力 往 往 还 带 有 明 显 的 地 域 局 限 性。可 见 煤 中微 量 元 素 的赋 存 状 态 既 重要 又 还 研 究 得 很 不 充 分。为此,本 文 在 系 统 分 析晋 城 矿 区 形 成 于 不 同 环境 的

4、1 5 、9 和 3 主 采 煤 层 煤 中微 量 元 素 浓 度 的 基 础 上,借 助 电 子 计 算 机,采 用数 理统 计 的 方 法 对 煤 中 微 量 元 素 与 Aa、S S a S 和 S 的 相 关 性 进 行 了分 析。根 据 相 关 系 数 的 差 别,不 仅 确 定 了元 素 的亲 有 机 无 机 性,而 且 还 指 出 了 与 牯 土 矿 物、黄 铁 矿,乃 至 硫 酸 盐 矿 物 等 有 关 的元 素。使 煤 中 微 量 元 素 赋 存 状 态 的研 究 向前 推进 了一 步 变 化,适 者 生 存,海 洋 生 物 群 落 的 成 分 亦 将 随 之 改 变,反 映

5、 在 地层 中 的 生 物 组 合 带 必 将 具 有 明 显 的 差 异,所 以 按 照单 位 地 层 界 面 建 立 时 问 地 层 框 架,结 合 生 物 组 合 带 推 断 年 代 地 层 系统 的方 法是 可行 的 传 统 地层 学 建 立 的 层 型 削 面 地 层 界 面,由 于 仅 仅 考 虑 生 物 群 的 兴 衰,在 实 际 工 作 中 常 常 因 某 生 物 的发 现 和 延 续 而 发 生争 论 引 入 层 序 地 层 学 的 原 理 以后 可 以按 单 位 地 层 界 面适 当修 正生 物 组 合带 推 断 的年 代 地层 系 统 的界 线 及 其 生物 标 志。参

6、考文献 1 李文 汉 层 序地层 学基 础(1),基车概 念 山西地 质,1 9 9 2;7 (1)l 2 3 l 3 4 2 事文 汉层 序地 层学 基础(3):露头 层 序地层 学 研究 山西 地 质,1 9 9 3 8(3):3 1 7 3 2 4 3 李 思 田,李 曲,林 畅橙 等 台 煤 盆地 层 序地 层分 析 的几 个基 本 问题 煤 田地质 与勘探,1 9 9 3,2 1(4):1 8 4桂学 智 等 柯 东 煤 田晚 古生代 寨 煤规 律 与煤 炭 资源 评 价 太 原:山 西 科 学 技 术 出 版 社,1 9 9 3:1 2 o o (收稿 日期 1 9 9 5 0 9

7、 1 2)维普资讯 http:/ 1 0 煤 田地质 与勘 探 第 2 4卷 2样品的地质背景和测试 研 究 的 目 的层 系 晋 城 矿 区 l j 、9 和 3 主要 可 采 煤 层。l 5 煤 层 厚(1 2 4 7)2 7 n l,赋 存 于 太 原 组 下 部,是 在 泻 湖 环 境 下 形 成 的 其 顶 板 为 厚 层 状 K 灰 岩;9 煤 层 厚(0 5 2 7),1 4 n l,位 于 太 原 组 中部,是在 潮 坪环境 中堆积 的,其 顶板有 6 0 的面 积 为 较 薄 的 K 灰 岩;3 煤 层 厚(2 3 7 9)6 0 n 1 位 于 山 西 组 下 部,形 成

8、于 滨 海 三 角 洲 平 原,顶板 为 泥 岩 或 粉 砂 岩 三 层煤 样 按 问 厢 3 O j 0 C I I I 进 行 系 统 取 样分 析。样 品 中 微 量 元 素 的 浓 度 用 仪 器 中子 活 化 法 测 定(I NAA)同时 还 测 定 了 各 样 品 的灰 分 产 率(d、)和 硫 形 态(S S S。和 S。)因 3 煤 硫 含 量 低,且 主要 是 有 机 硫,所 仅 测 定 了灰 分 产 率。3结 果 分 析 运 用 计 算 机 对 3 、9 、1 5 煤 中 4 1种 元 素 与 Ad、S 1 d S d S d 和 S。,d 的相关 关系进行 了分析,求出

9、了相 关 系 数(表 1),从 中可 以看 出:3 1 3 煤 的 As、Br、Cd、Co、Cu、Ca、C 1、Mn、等 元 素 与 A 呈 负 相 关,表 明上 述 元 素 是 亲 有 机 的,其 它 元 素 与 山 呈 正 相 关,其 中稀 土 元 素、B a、Cr、Hg、K、Mo、Na、P b、s r、u、w、z r、A1、Ti 等 元 素与 Ad的相 关 系 数 大 于 0 5 表 明 这些 元 素 是 亲 无 机 的。3 2 9 煤 的 As、B r、C o、Ca、C 1、Mn、等 元 素 与 A 呈 负 相 关,其它 元 素 呈 正 相 关 其 中 L a、C e、Nd、Tb、B

10、a、Cr、Cs、H、Hg、Na、Ni、Rb、S b、S c、Se、S r、Ta、Th、U、W、Z r、A1、Ti、V 等 元 素 与 的 相 关 系 数 大 于 0 5。与 a 呈 正 相 关 的 元 素 中又 可 分 为 3种 情 况:aLa Ce,Nd,Tb,Ba Cr Cs K,Na Ni Rb,S b s c S r T a Th、U W Z r A1 Mg Tj、V 等 元 素 在 与 A 呈 正相 关 的 同时 与、S S nS 呈 负 相 关 或虽为 正相关 但 其相 关系数 明显 小于 与 山 的 相 关 系 数,这 种 情 况 表 明此 类 元 素 主 要 赋 存 于 粘 土

11、 矿 物 之 中;b C u、F e、Mo、P b、S e等 元 素 既 与 Aa呈 正 相 关,也 与 S l _ d S d S 呈 正相 关,且 相 关 系 数 明 显 大 于与 a 的相 关 系 数,这 种 情 况 表 明此 类 元 素 主要 赋 存 于 黄 铁 矿 中:c 稀 土 元 素、B a、Cr、Cs、H、Hg、Na、S c、Sr、Ta、Th、U、W、Z r、A1、Ti、V 等 与 Ad S d 的相 关 系 数 比它们与 S S 的相关 系数大,其中大部分 元素可 能 是 因 该 煤 层 S 与 a 有 较 好 的 相 关 系 数(0 5 9)效应所引起 的,也 有部 分如

12、B a、Na、S r、AI 等疑与硫 酸 盐 矿 物 有 关 3、3 I 5 煤 的 B r、S c、C a、C l、Mg、M n等 元 素 与 J 4 d 呈负相关,其它元素呈 正相关,其 中 As、B a、C d、C o、Cr、Cs、Cu、Fe、Hf、Hg、K、Na、Ni、P b、Rb、S b、S e、Th、A1、Ti、V 等 元素 与 4d 的相 关 系 数 大 于 0 5 进 一步 又 可 分 为 2种 情 况:a _ 稀 土 元 素、C d、Hf、K、Na、T a、Th、W、Z r、A1、Ti 等 元 素 与 d的相 关 系数 较 其 与 S d S d 的 相 关 系 数 大,表

13、明它 们 主要 与 粘 土 矿 物 有 关;b As、Co、Cr、Cs、Cu、F e、H、M 3、Ni、Ph、R b、S b、S e、U、V 等 元 素 与 S 1d S d 的 相 关 系 数 大 于 它们与 山 的相关 系数,表明这些元素主要与黄铁矿 有关。进 一 步 分 析 还 可 以 发 现:B r、C 1、Mn、c a体现 出固定 的亲 有机性,而 Cu、Cd、C o赋存 状 态 有 所 变 化。依 Go l d s c h mi d t的 地 球 化 学 分 类,它们 均 属 于“亲 生 物 元 素”。9 煤 只 有 C u、F e、M o、P b、S e等 5种 元 素 与 黄

14、铁 矿 有 关,而 且 还 能 区分 出 B a、Na、S r、A1 等 与 硫 酸 盐 有 关 的 元 素。l 5 煤与 黄铁矿有关 的元素猛 增至 1 5种,与硫 酸 盐 有 关 的 元 素 也 难 于 被 区分 出 来。这 种情 况 表 明,元 素 的 赋存 状 态 既 可 在 有 机 与 无 机 之 间 发 生 变 化,也 可 在 不 同矿 物 之 间发 生 变 化,同 种 元 素 亦 可 以 有 多 种 赋 存 状 态,但 在 不 同 条 件 下,相 对 量 会 有 所 不 同,居 主 要 地 位 的 赋 存 状 态 可 以 掩 盖 居 次 要 地 位 的 赋存 状 态。b 3 煤的

15、稀土 元素与 保持较好且 较均 匀 的正相关性,9 煤 一部分稀土元素(L a、C e、Tb、Nd)与 山 有 良好 的正相关 性,而 另一部分(S in、E u、Yb、L u)与 的 相 关 性 较 差,1 5 煤 的 稀 土 元 素 与 山 则 均 呈 极 差 的相 关 性。c 9 煤 的 绝 大 多 数 元 素 与 S 呈 负 相 关,而 1 5 煤的绝大 多数元素则与 S“呈正相关,仅个别 元 素与 S 呈 负相 关。这些 特点主要是 由于 形成于 不 同环 境 的 煤 层 矿 物 的 组 成 差 异 造 成 的 3 煤 中的 矿 物 主 要 是 牯 土 矿 物,9 煤 中 的 矿 物

16、 虽 有 一 定 的 黄 铁 维普资讯 http:/ 第 2期 王 运 泉,任 德 贻 等:煤 中微 量 元 素 的 赋存 状 态 1 1 表 1 煤 中微量 元素 与 山、S t S 、和 a 的相 美 系数 山 藏 分 I S l l 口 垒 硫;d 黄 铁 矿 硫;S s 一硫 酸 盐 硫;s 有 机 硫 维普资讯 http:/ 1 2 煤 田地 质 与勘 探 l 9 9 6年 4月 煤岩学基础理论、应用及研究方法 秦 勇 (中国矿 业 大学 徐 州 2 2 1 0 O 8),一 摘要介绍 了近 3年来煤岩 学、煤化作 用研 究进展 及其在煤 分 类、煤 层 自燃倾 向性预 测、地层 等时面确定、堞层渗速 率预 测、古地热 史研 究等方 面的应 用情 况 关健词鉴查、雀业监且煤炭分类 些垄墨 进展综述 中国图书资料 类法分类号P 6 1 8 1 1 作者简介秦 勇 男 3 8岁 博士 副教授煤 田地质 1煤 特 征 研 究 1 1 国 际 煤 岩 学 手 册 第 二 版 第 三 次 补 充 版(1 9 9 3)该 补 充 版 包 括 如 下 主 要 内容:a 定 义并 描 述 了

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