山东济宁高硫煤与低硫煤煤层剖面地球化学特征研究

运用电感耦合等离子质谱（ICP-MS）、X射线荧光光谱（XRF）、离子选择电极（ISE）、显微镜光度计和煤化学等方法,对山东济宁矿区的高硫煤（太原组16号煤层）与低硫煤（山西组3上煤层）剖面的煤岩、煤质和煤地球化学特征进行研究。高硫煤中微量元素在垂向上呈现显著的变化规律：（1）Sr含量从煤层底板到顶板呈增高趋势,而Ba含量则相反;因而Sr/Ba比值从下向上呈逐渐变大趋势（0.04～47.7）;（2）Th/U比值从下向上也呈逐渐变大趋势（0.2～37.1）;（3）As含量在煤层顶板石灰岩（26.1μg/g）、透镜状黄铁矿夹层（14.7～19.3μg/g）中较高;（4）V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Zn等元素在煤层底部和顶部分层中含量较高,而在煤层中部分层中含量较低;（5）Nb、Ta、Zr、Hf、Ga等元素从煤层的底部到顶部呈逐渐降低趋势;（6）煤中稀土元素总量（REE）,除透镜状黄铁矿夹层（第2、4、11分层）外,其它分层（第1、3、5、6、7、8、9、10分层）显示从上往下逐渐增高之规律性。低硫煤中微量元素的分布和垂向变化与高硫煤明显不同：As含量在14个煤分层中都较低（1.03～3.37μg/g）,Sr/Ba比值从下向上变化不大（0.4～2.2）,各个煤分层中稀土元素总量（REE）呈现随灰份含量增高而增高的变化趋势,低硫煤与高硫煤的稀土元素分布模式差别很大。上述研究结果表明济宁矿区高硫煤与低硫煤在地球化学特征上的差别,反映了上石炭统太原组与下二叠统山西组沉积环境和聚煤条件的差别,具有指相意义;太原组16号煤层中富集的硫及有害微量元素,对环境具有潜在危害。     

重庆松藻矿区晚二叠世煤的地球化学和矿物学特征及其成因

运用电离耦合等离子体质谱（ICP-MS）、X射线荧光光谱（XRF）、冷原子吸收光谱（AAS）、离子选择性电极（ISE）、带能谱仪的扫描电镜（SEM-EDX）、X射线衍射分析（XRD）等方法对重庆松藻矿区4个主要煤层6、7、8和11号煤的地球化学和矿物学特征进行了研究。研究发现，松藻矿区8号主采煤层（其储量占松藻矿区总储量的60%）没有明显富集有害微量元素；而11号煤层明显富集的微量元素有碱金属元素、Be (9.14μg/g)、Sc (12.9μg/g)、Ti (9508μg/g)、Mn (397μg/g)、Co (23.7μg/g)、Cu (108μg/g)、Zn (123μg/g)、Ga (32μg/g)、Zr (1304μg/g)、Nb (169μg/g)、Hf (32.7μg/g)、Ta (11.4μg/g)、W (24.8μg/g)、Hg (2.8μg/g)、Pb (28.1μg/g)、Th (24.1μg/g)和稀土元素(509.62μg/g)，其中Nb和Ta的含量之高，非常罕见。Nb和Ga已经超过了工业品位，其工业利用价值值得关注。除黄铁矿、石英、方解石、高岭石外，在11号煤层中发现的痕量矿物有黄铜矿、白铁矿、菱铁矿、钠长石、伊蒙混层矿物、独居石、磷灰石、锐钛矿、绿泥石和石膏等，并首次报道了煤中的热液成因的硫锰矿和胶态状的锐钛矿。在11号煤层中发现了由碱性火山灰蚀变形成的粘土质微层，其主要成分为伊蒙混层矿物，并和有机质相间排列、重复出     

煤灰化过程中有益元素镓的迁移和变化特征——以内蒙古准格尔富镓煤为例

通过内蒙古准格尔黑岱沟矿富镓（Ga）煤样在不同温度段的灰化试验,测定了煤在不同温度下的烧失量,研究了Ga在灰化过程中含量的变化及其迁移转化规律。结果表明,灰化过程中供氧不足时,镓可能转化为易挥发的低价化合物而挥发;灰化温度在300～500℃间时,煤样的烧失量与温度成正相关关系,镓的损失量由高变低;灰化温度高于500℃时,煤样烧失量随温度升高增长缓慢,镓的损失量逐渐增大。     

渭北中阶煤中微量元素残留烃-无机矿物亲和性及其对煤成烃影响的研究

用数理统计相关分析法研究了渭北中阶煤中微量元素和残留烃的有机亲和性,提出了亲和系数的重要概念。发现微量元素在煤中有机质和矿物质中以及不同有机质之间有明显的分配规律。还阐释了渭北中阶煤中微量元素表现出不同于准噶尔低阶煤的和有机碳、S1高度关联的现象。认为这与不同成煤环境中微量元素不同的生烃催化效应有关,也与煤变质中其大分子结构中的芳香核缩合、官能团脱落以及成烃过程中微量元素在不同有机质中的重新“分配”、“迁移”有关,还与微量元素对不同成熟度的干酪根和轻重组分不同的烃类选择性富集有关。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定煤中的硼

煤中硼的准确测定对于研究成煤的沉积环境具有重要意义。微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)可以有效地测定煤中的大部分微量元素,但由于硼易挥发等特殊的物理化学性质,致使硼的测定过程较为繁琐,测试结果不够准确。本文对微波消解ICP-MS测定煤中硼含量的分析方法进行了改进。样品中加入磷酸、硝酸和氢氟酸,用微波消解仪消解完全,置于电热板加热赶酸完毕后用硝酸提取。硼的卤化物易挥发,磷酸的加入使硼与磷酸结合生成难挥发的稳定络合物,起到了固硼的作用。ICP-MS测定中采用铍作为内标,通过在线加入的方式有效地补偿了基体效应产生的影响;用稀氨水冲洗进样系统,很好地降低了硼的记忆效应;选择高分辨率模式来测定,避免了12C和40Ar4+等质谱峰的干扰。方法的仪器检出限(0.22ng/mL)和方法检出限(0.34 ng/mL)较低,方法精密度(RSD)小于0.6%,灵敏度高,且测定标准样品的准确度良好。该方法简单快速,适用于批量分析煤样中硼的含量。     

淮北朔里煤矿岩床附近煤的光学性质和稀土元素分布特征

运用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)、离子选择电极(ISE)、显微镜光度计和煤化学等方法,研究安徽淮北朔里煤矿5号煤层与侵入岩浆岩(岩床)接触面附近煤的光学性质和稀土元素分布特征。结果显示,与岩床直接接触的热变质煤在光学上显示天然焦的典型特征,除惰质组以外的显微组分大都变成了较粗大颗粒状镶嵌结构体,各向异性显著,小球体发育,微气孔很发育;与岩床间接接触(岩床之下)的热变质煤镶嵌结构体变细,各向异性变弱,微气孔不发育,未见小球体。研究还发现,从岩床下边缘至煤层底板泥岩表面的8个煤分层都显示铈(Ce)严重亏损的特征;在稀土元素标准化曲线上,Ce负异常"V"型谷非常显目,表明岩浆的高温将煤中原来的Ce3+氧化成Ce4+而与其它三价稀土元素(RE3+)发生了分离。数据显示,在朔里煤矿岩床接触变质煤中,稀土元素丰度与煤的灰分产率没有显著的相关性,表明岩浆熔体中的微量元素迁移到周围煤中并未造成灰分产率大量提高。     

重庆长河碥矿煤的微量元素地球化学特征

运用煤岩学和地球化学的理论和方法,对重庆长河碥矿晚三叠世须家河组煤中微量元素进行了研究。结果表明,长河碥矿各煤层中明显富集Pb,其平均值为29.58μg/g。长河碥矿煤中潜在的有害微量元素Be (5.9μg/g)、Cr (28.6μg/g)、Cu (34.06μg/g)、As (10.03μg/g)和Th (12.49μg/g)均较富集;稀土元素含量为59.79287μg/g,均值为136.92μg/g,略高于中国煤中稀土元素总量均值(119.7μg/g),高于美国煤中的稀土元素总量均值(53.59μg/g)。8煤中稀土元素含量异常可能是地下水淋滤作用的结果。长河碥矿煤中有害微量元素主要受控于陆源物质的供给。