新密煤田裴沟矿二-sub-1-_sub-煤中环境敏感元素地球化学特征_宋党育.pdf

第 44 卷 第 5 期 煤田地质与勘探 Vol. 44 No.5 2016 年 10 月 COAL GEOLOGY EXPLORATION Oct. 2016 收稿日期 2015-07-20 基金项目 国家自然科学基金项目（41172141）；教育部新世纪人才（NCET 10-133）；河南理工大学创新团队（T2013-2） Foundation itemNational Natural Science Foundation of China（41172141）；Talents of the New Century，Ministry of Education（NCET 10-133）； Innovation Team of Henan Polytechnic University（T2013-2） 作者简介 宋党育（1971），男，河北献县人，教授，从事煤田地质与煤地球化学研究工作. Emaildangyusong 通讯作者 李春辉（1990），男，河南周口人，硕士，从事煤地球化学研究工作. E-mail 673171500 引用格式 宋党育，李春辉，宋播艺，等. 新密煤田裴沟矿二1煤中环境敏感元素地球化学特征［J］. 煤田地质与勘探，2016，44（5）28-36. SONG Dangyu，LI Chunhui，SONG Boyi，et al. Geochemistry of environment sensitive elements in the No.2-1 coal from Peigou mine，Xinmi coalfield［J］. Coal Geology Exploration，2016，44（5），28-36. 文章编号 1001-1986（2016）05-0028-09 新密煤田裴沟矿二 1煤中环境敏感元素地球化学特征 宋党育 1，李春辉1，宋播艺1，杨存备2 （1. 河南理工大学资源环境学院，河南 焦作 454000；2. 郑煤集团公司杨河煤业，河南 新密 452382） 摘要 运用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）、X 射线荧光光谱方法（XRF）和 X 射线衍射方法（XRD）， 对裴沟矿二1煤层中钒、铬、砷、硒、铅五种元素的地球化学特征进行研究。通过系统测定元素的含量、 煤中无机元素和矿物组成，研究其地球化学特征及其与构造煤形成过程之间的内在联系。研究表明裴 沟矿二1煤层中 As、V 和 Cr 的含量明显偏高，Se 与 Pb 属正常水平；除砷元素外，目标元素与煤中无 机组分关系密切，主要赋存于黏土矿物中，如钒、铬主要赋存于黏土矿物高岭石、伊利石中，与硫酸盐、 硫化物矿物也有联系；硒主要赋存于黏土矿物高岭石中，与金红石也有一定相关性；铅主要赋存于黏土 矿物高岭石中。探讨了构造煤形成过程对环境敏感元素含量的影响，环境敏感元素含量在不同煤分层中 含量差异性显著，构造煤形成过程中环境敏感元素在垂向上并无大规模的迁移和明显的均一化行为。 关 键 词新密煤田裴沟矿；二叠纪煤层；构造煤；环境敏感元素 中图分类号P595 文献标识码A DOI 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.05.005 Geochemistry of environment sensitive elements in the No.2-1 coal from Peigou mine， Xinmi coalfield SONG Dangyu 1， LI Chunhui1， SONG Boyi 1， YANG Cunbei 2 （1. Institute of Resource and Environment， Henan Polytechnic University， Jiaozuo 454000， China； 2. Yanghe Coal Industry， Zhengzhou Coal Mining Group Co.， Ltd.， Xinmi 452382， China） Abstract Geochemistry of vanadium， chromium， arsenic， selenium and lead in seam2-1 in Peigou mine was inves- tigated using X ray fluorescence spectrometer （ARL Quant X）， X ray diffraction （XRD） and inductively cou- ple-plasma mass spectrometry（ICP-MS）. Concentration， distribution and occurrence and their relationship with tectonic movement were studied based on environment-sensitive elements content determination， minerals and minor elements composition. The results show that the average concentration of arsenic， vanadium， and chromium is obviously higher than their average concentration in other Chinese coal and American coal， the concentration of selenium and lead is generally normal； their occurrence is mainly related to the inorganic minerals except arsenic. Most of vanadium and chromium are mainly concentrated in kaolinite and illite， part of them may be associated with sulfide or sulfate. Selenium is mainly concentrated in kaolinite， and may be associated with rutile. Lead is mainly concentrated in kaolinite. The paper also discussed the effect of tectonic deation of coal on environ- ment-sensitive element concentration and their distribution. The content of elements in different layers varied greatly， that means there is no obviously migration or homogenization in tectonic deation of coal. Key words Peigou mine of Xinmi coalfiled； Permian coal seam； tectonic deed coal； environment-sensitive elements 在煤炭燃烧利用过程中，其中的环境敏感性元素 对大气、土壤和水环境造成污染，美国清洁空气法案 修正案（Clean Air Act Amendments，2000）对电厂燃煤过 程中砷、铬、铅、硒等痕量元素的排放进行了限制［1］。 国外由煤中敏感性微量元素引起多起环境问题，如美 国弗吉尼亚州一些地区燃煤废物中的钒、硒造成附近 ChaoXing 第 5 期 宋党育等 新密煤田裴沟矿二1煤中环境敏感元素地球化学特征 29 居民饮用水的污染，美国北卡罗纳州和德克萨斯州， 燃煤所产生的硒造成大范围的鱼类死亡［2］； 国内由燃煤 而导致的环境污染事件也有报道，例如贵州西南部与 燃煤有关的砷和氟污染，湖南石煤中 As 污染［3］。 国内对煤中敏感性元素的研究多集中于元素的 含量、赋存状态和燃烧利用过程中的迁移与富集行 为，代世峰等［4］、李大华等［5］、张军营［6］、陈萍等［7］ 分别对华北地区、中国西南地区和黔西南地区煤中 钒、铬、砷、硒、铅在内的多种微量元素含量、分布、 赋存状态进行了测定与统计， 结果显示黔西南地区煤 中环境敏感性微量元素由于受地质因素影响明显富 集，华北地区煤中砷的含量主要受控于黄铁矿［4-7］。 也有相关学者分别对煤中铬、 砷、 硒和铅在燃烧过程 中迁移、 地球化学特征和在燃烧产物中的配置以及煤 燃烧过程中污染的抑制进行了不同程度的研究［8-10］。 河南省内未见燃煤而导致的微量元素环境污染 和致病的报导。宋志敏等［11］在对荥巩矿区研究时发 现，矿区矸石山附近土壤和地下水中部分微量元素的 含量超过国家相关环境标准。但针对河南省二叠系主 采煤层二 1煤中环境敏感性元素地球化学特征的研 究，尤其受过强烈构造运动作用，产生强烈的脆性与 韧性变形而形成构造煤中敏感元素分析更少。本文以 构造煤发育的郑州煤炭工业集团裴沟矿二 1煤层为研 究对象，选择对环境具较大影响的钒、铬、砷、硒、 铅 5 种微量元素，分析其在全煤层中的含量与分布特 征，结合煤的岩石学和地球化学组成分析，探讨煤中 微量元素可能赋存状态。 1 研究区地质背景 裴沟矿位于新密煤田北部，区内赋存地层由老 至新依次为奥陶系马家沟组（O2m），石炭系本溪组 （C2b）和二叠系太原组（P1t）（中上部）、山西组（P2s）、下 石盒子组（P2x）（图 1）。 山西组含二煤段全部，为主要含 煤地层，其中二 1煤层为全区可采煤层，为本次研究 对象。二1煤镜质体最大反射率（Rmax）2.05％～2.44％， 平均 2.15％，挥发分产率（Vdaf）10.30％～13.88％，平均 12.04％，依据 GB/T 57512009 中国煤炭分类 ， 裴沟矿二1煤为贫煤。 新密矿区位于华北板块南部，属于秦岭造山带 北缘逆冲推覆构造系豫西渑池-义马-宜阳-鲁山-舞 阳逆冲推覆构造带的东北侧， 主体构造受秦岭-大别 山造山带构造的控制与改造（图 2）。 晚古生代后新密 矿区的构造演化经历两个阶段前期主要形成了区 图 1 裴沟矿区部分含煤地层与采样示意图 Fig.1 Schematic diagram of a part of coal-bearing strata and sampling in Peigou mining area 图 2 新密煤田裴沟矿区位置构造纲要图 Fig.2 Location and tectonic layout of Peigou mine，Xinmi coalfield ChaoXing 30 煤田地质与勘探 第 44 卷 域内的 NW 褶皱如嵩山背斜、凤后岭背斜及 NNE- NE 向逆冲推覆构造，奠定了区域构造格局［12-13］， 后期则以发育掀斜断块为主要标志的伸展构造和 沿盖层中软弱层位发育的重力滑动构造为特点［14］。 底部的二1煤层是矿区重力滑动构造的主滑动面， 具有多层次和多期滑动特征［15-17］。 矿井内断层和重 力滑动构造发育，且断层多为高角度正断层（图 2）， 致使二1煤层受挤压、揉皱、流变现象严重，具有 突然增厚、变薄现象，其中 65％以上的区域发育糜 棱煤。 2 样品采集与测试 2.1 样品采集与处理 采样点选在能揭露煤层全高及顶底板出露的煤 巷掘进头，煤层厚度 3.58 m。按照 GB/T 4822008 煤层煤样采取方法采用连续刻槽取样法进行全 层采样，由于构造煤全层发育，难以依据宏观煤岩 类型进行分层，采样分层厚度控制在 16～22 cm，一 共采集 18 个分层样品（图 1），0 号为煤层底板，16、 17 号为煤层顶板，115 号为煤分层样品。每一分 层样品重量约为 1.5 kg，煤样采集后保存在塑料袋 中，以避免水分散失和样品被污染。样品采集后经 风干、缩分、研磨至 200 目（75 μm）粒度级，置于密 封的棕色广口瓶中放在阴凉背光处备用。 在采样过程中观察煤层的宏观构造，发现煤层 原生层理被破坏严重，层理不清，煤体表面节理较 多，纹理混乱，部分煤体发生破碎后重新被压实， 煤体呈块状、土状、粉末状，煤粒由于相互摩擦失 去棱角，无粒感，硬度低，极易捻成粉末，光泽暗 淡，具有典型构造软煤特征。 2.2 实验及测试 参考 GB/T307252014固体生物质燃料灰成 分测定方法将煤样在 815℃下完全灰化，灰分产 率见表 1。 利用 Thermo Fisher 的 X 射线荧光光谱仪 （ARL Quant’X）对高温灰中常量元素进行测定， 测试 结果换算为原煤中含量，原煤中的全硫采用库伦测 硫仪测试（换算为 SO3）（表 1）。 由于煤中无机矿物组分含量较低，用原煤直接 测定准确性较差。将原煤在 370℃的纯氧环境下长 时间灰化，可以在不影响绝对大部分无机矿物的前 提下有效去除有机组分［18］，各样品低温灰产率见表 2。利用德国 Bruker-AXS 公司生产的 D8 Advance X 射线衍射仪，在低温灰中加入刚玉内标后进行 XRD 谱图扫描，扫描参数 2θ 角为 5～80，扫描步距为 0.02，扫描速度为 1 s/步，步进式扫描方式。采用 Highscore 软件和美国地质调查局推荐的 RockJock 全谱拟合定量分析系统对低温灰的主要矿物组分进 行了定性识别与定量分析（表 2）。 表 1 原煤与顶底板中无机元素（氧化物）含量 Table 1 Concentration of the major elements （oxides） in raw coal， roof and floor ％ 样品编号 高温灰产率 Al3O3 SiO2 Fe2O3 K2OCaONa2O MgO P2O5 TiO2SO3 17 92.35 22.13 56.56 1.84 7.320.220.58 0.84 0.20 1.600.05 16 89.72 23.29 54.15 2.43 4.710.540.70 0.94 0.19 1.620.14 15 17.74 5.36 8.25 1.49 0.110.620.15 0.22 0.03 0.370.28 14 10.77 3.26 5.26 0.16 0.020.200.09 0.11 0.02 0.400.28 13 13.17 5.11 8.31 0.20 0.100.180.12 0.17 0.03 0.850.28 12 4.62 1.27 1.66 0.31 0.012.500.06 0.08 0.12 0.170.29 11 8.72 2.36 3.58 0.20 0.030.940.07 0.09 0.02 0.280.29 10 14.13 4.04 6.01 1.61 0.280.230.12 0.17 0.03 0.180.59 9 5.83 3.55 5.34 0.36 0.041.110.11 0.14 0.03 0.400.33 8 5.79 1.37 1.84 0.42 0.021.130.05 0.07 0.01 0.180.31 7 6.92 1.86 2.56 0.58 0.041.340.07 0.09 0.01 0.240.31 6 8.52 2.25 3.11 0.67 0.071.690.07 0.11 0.02 0.270.32 5 8.81 2.83 4.27 0.41 0.080.590.08 0.12 0.02 0.280.32 4 43.38 13.82 23.75 0.97 2.180.160.39 0.53 0.09 1.770.32 3 32.05 10.30 16.64 0.69 0.610.200.22 0.33 0.07 2.620.39 2 21.54 7.35 11.91 0.63 0.420.220.19 0.26 0.05 0.580.48 1 11.47 5.48 8.58 0.54 0.070.510.14 0.19 0.04 0.390.51 0 84.34 21.09 50.99 2.48 5.080.180.63 0.88 0.18 1.210.44 ChaoXing 第 5 期 宋党育等 新密煤田裴沟矿二1煤中环境敏感元素地球化学特征 31 表 2 低温灰主要矿物含量 Table 2 Contents of main minerals in low temperature ash ％ 样品编号 低温灰产率 石英高岭石 伊利石 蒙脱石 方解石 铵白云母 白铁矿 锐钛矿 17 96.31 26.528.9 32.5 7.9 0.53 16 94.46 22.943.3 25.1 2.0 0.3 0.88 15 19.63 2.1 13.7 3.9 14 14.16 1.6 10.1 2.4 13 17.17 1.1 13.0 2.9 0.2 12 9.63 7.3 0.8 0.4 1.2 0.1 0.02 11 10.22 0.9 6.4 1.1 1.3 0.5 0.1 10 15.36 3.9 6.3 2.0 3.0 0.17 9 8.14 0.6 1.9 1.3 1.6 1.2 1.4 0.07 8 10.03 2.7 4.7 2.6 0.0 0.09 7 9.04 0.2 2.4 5.1 1.2 0.17 6 10.23 3.1 4.7 2.3 0.09 5 9.81 4.1 2.9 1.0 0.3 1.4 0.07 4 55.62 0.9 9.6 22.7 6.0 0.1 15.5 0.66 3 35.67 6.4 21.3 6.8 1.0 0.1 2 23.96 6.4 11.4 4.3 1.3 0.3 0.17 1 14.24 0.9 11.0 1.5 0.2 0.3 0.2 0.03 0 89.24 26.539.2 22.4 1.15 注 “”为未检测出 煤是由有机组分与多种无机矿物组成的复杂有 机岩石，要想利用 ICP-MS 准确测定其中的环境敏 感性元素的含量必须将样品完全消解。HF、H2O2 可使黏土矿物、氧化物快速分解，提高微量元素的 溶出率，但是 H2O2易分解不稳定，且其分解产物对 其他酸具有稀释作用，影响对有机物的分解；选择 HF 会产生氟化物沉淀，影响稀土元素的溶出，且过 量的 HF 会破坏实验仪器并产生干扰［19-20］；加入硼 酸不仅能分解氟化物沉淀， 也能中和过量的 F-［21-22］， 以尽量降低对质谱仪的损伤。有研究表明对煤中重 金属元素和稀土元素同时作为测试目的实验，该消 解体系效果相对较好［23-28］。选择 HNO3/HFH3BO3 消解体系对样品进行了消解取各分层煤样 0.1 g 于消解罐内， 加入 9 mL HNO3、 1 mL HF 和 10 mL 5％ 的 H3BO3（二次消解时加入）后密封消解罐；在微波 消解仪中对样品进行消解（表 3）；后经赶酸处理（在 聚四氟乙烯罐内，使用智能样品处理器，型号为 ED16）；消解后溶液基本澄清，经 ICP-MS 测试（先 对所测元素混合标样、内标进行测试，待稳定后再 进行试验测试（含内标））；根据空白样、标准样品测 试数据建立元素标准定量分析曲线，并依据 NIST 1632b 和 GBW07406土壤成分分析标准物质对 实际样品进行定量计算，各分层煤样 5 种敏感微量 元素含量见表 4。 表 3 微波消解步骤与参数 Table 3 Steps and parameters of microwave digestion 消解步骤 功率 /W 升温时间 /min 设定温度 /℃ 保温时间 /min 第1步 600 12 80 第2步 600 20 140 第3步 600 10 210 15 二次消解600 8 150 5 3 讨论与分析 3.1 敏感微量元素含量 为研究微量元素在煤中的富集程度，将裴沟 矿主采煤层中微量元素平均值与克拉克值、华北 煤、中国煤以及美国煤中的微量元素含量进行了 对比（表 4）。裴沟矿主采煤层中 5 种敏感微量元素 含量与克拉克值相比，V、Cr、As、Se、Pb 元素 富集系数分别为 0.47、0.37、5.51、119.6、1.58， 表明相对于地壳整体而言 V、Cr 相对亏损；As、 Pb 相对富集；Se 极富集。与华北主采煤层、中国 煤与美国煤中的平均值相比，裴沟矿主采煤层中 As、V、Cr 含量明显偏高，Se 与 Pb 虽然高于中 国和美国煤中含量的平均值，但与华北煤中均值 相当。 ChaoXing 32 煤田地质与勘探 第 44 卷 表 4 样品中微量元素含量 Table 4 Trace elements concentration μg/g 样品编号 V Cr As Se Pb 17 146.56 94.37 12.08 0.15 16.02 16 69.84 69.88 2.64 4.11 36.44 15 78.18 24.30 8.37 6.99 30.40 14 27.92 22.33 8.97 10.45 25.02 13 27.69 33.67 6.72 3.81 8.72 12 41.92 19.99 6.07 8.40 18.98 11 15.97 9.16 10.87 2.84 5.33 10 1.31 2.50 4.15 3.77 6.55 9 8.67 6.12 10.20 1.46 2.13 8 9.64 8.44 12.27 1.45 2.89 7 3.34 9.07 8.44 3.36 6.68 6 9.82 7.00 14.60 3.11 6.50 5 15.32 10.17 14.11 5.42 11.88 4 105.13 72.16 12.25 10.17 35.77 3 175.43 75.31 15.24 11.84 40.08 2 148.25 59.01 2.69 11.94 39.56 1 73.28 36.29 12.58 9.91 26.77 0 186.94 105.03 16.39 8.52 34.98 平均值 63.62 36.93 9.92 5.98 19.71 克拉克值 135 100 1.8 0.05 12.5 华北［24］ 38 16 3 6 20 中国［25-27］ 34.97 15.35 3.18 2.47 13.0 美国［28］ 22 15 24 2.8 11 富集系数 0.47 0.37 5.51 119.6 1.58 注富集系数裴沟矿元素含量/克拉克值 3.2 敏感微量元素垂向分布特征 不同时期陆源物质形成的泥炭沼泽存在差 异，微量元素含量在煤层垂向分布应该具有差异 性，如刘桂建等［29］在对兖州矿区原生结构煤中痕 量元素的研究中发现铜、锌、铅等元素含量在不 同分层中含量相差悬殊。含煤地层在形成后如遭 受强烈构造运动与变质及其伴随的动热效应，煤 中微量元素将发生迁移现象，李云波等［30］在对淮 北矿区构造煤中微量元素迁移性研究时发现构造 煤中部分元素如铅、铬等随构造煤的变形程度发 生聚集。本次研究对象为同一主采煤层不同分层 变形程度大致相同的构造煤。 裴沟矿主采煤层二1 煤，煤体遭受强烈构造运动与应力作用，煤体结 构被破坏，煤中所含微量元素特别是挥发性元素 是否发生了迁移现象致使微量元素含量在煤层垂 向分布具有连续性、均一性特征，这一问题值得 探讨。 裴沟矿主采煤层中 5 种微量元素在煤层剖面中 的分布特征如图 3 所示，钒、铬在顶底板中明显富 集，511 分层中除砷外钒、铬、硒、铅均显示相 对亏损，元素含量在煤层垂向分布具有不均一性， 并且不同分层的含量在垂向剖面上的变化缺乏规律 性，5 种微量元素在煤层剖面上的含量变化特征反 映出它们在各分层中含量存在差异，部分相邻分层 如钒、铬在 4、5 分层含量，砷在 2 号分层与邻近层 含量等都相差悬殊，尽管裴沟矿主采煤层二 1煤遭 受强烈构造运动，煤体破碎，形成典型构造煤，但 在构造煤发育过程中对 5 种元素的分布没有明显的 影响。 3.3 赋存状态探讨 图 4 为各煤分层中 5 种敏感微量元素含量与灰 分产率相关图，从图中可知，除 As 以外，其余敏感 微量元素的含量与灰分产率成正相关（4 号分层异 常）， 推断煤层中 V、 Cr、 Se、 Pb 主要以无机态赋存。 图 3 煤层顶底板和各分层中微量元素含量 Fig.3 Concentration of trace elements in seam roof and floor and different sublayers ChaoXing 第 5 期 宋党育等 新密煤田裴沟矿二1煤中环境敏感元素地球化学特征 33 多元统计分析是一种间接研究煤中元素赋存状态 的统计方法， 在近年来的研究中得到广泛应用［31-34］， 该 方法依据煤中各元素与灰分、常量元素的相关系数， 结合常量元素在煤中的赋存状态，判断元素在煤中的 赋存状态。国内外对 5 种环境敏感性元素赋存状态进 行了研究，钒为强亲无机元素，Q Xavier 等［35］研究发 现钒与黏土有关，王运泉等［36］对晋城矿区研究后发现 钒除了与黏土矿物有关外还与黄铁矿有联系；铬在浮 沉实验中的迁移行为表明其与有机质及黏土有联系， 或存在于与铬有关的细颗粒矿物（硫酸铬）中；R B Finkelman 通过淋滤、 燃烧实验得出硒与有机质有联系， 并且认为在许多硫化物中硒能取代硫，因而煤中硒一 般赋存于黄铁矿中；铅主要存在于硫化物或与硫化物 有关的矿物中，方铅矿（PbS）是其通常的赋存物［37］，赵 峰华［38］在对山西煤田研究时发现，当煤中不含硫化物 时，铅主要进入煤的有机质、黏土矿物晶格中。 表 5 列出了煤中无机常量元素及其与 5 种敏感 微量元素之间的相关系数。无机元素 Al、Si、K、 Na、Mg 之间相关系数在 0.87～1.00，相关性较高， 它们主要以硅铝酸盐（黏土矿物）的形式赋存于煤 中；S 与 Fe 之间的相关系数达到 0.79，推测主要以 黄铁矿的形式存在， 各分层样品的 XRD 结果中并未 见黄铁矿，可能的原因一是黄铁矿含量过低，低 于 XRD 的检测线， 二是在低温灰化过程中黄铁矿被 氧化，生成铁和硫的氧化物。煤层和顶底板低温灰 的 XRD 分析表明（表 2），分析对象中主要矿物有高 岭石、石英、伊利石和蒙脱石，次要矿物有方解石、 铵白云母、铁白云石和锐钛矿，其中黏土矿物含量 最高，一般在 60％以上，且主要为高岭石和伊利石。 为了能更系统的了解 5 种敏感微量元素与不同矿物 组分之间的内在联系，对以无机态赋存的钒、铬、 硒、铅与高岭石、石英、方解石和伊利石等主要无 机矿物做了相关性分析，结果表明只有高岭石与四 种元素的相关性较好（图 5）。 图 4 煤样灰分产率与敏感微量元素含量相关图 Fig.4 Correlation between harmful trace elements concentra- tion and coal ash of coal samples 图 5 矿物质含量与敏感微量元素含量相关图 Fig.5 Correlation between harmful trace element concentra- tion and mineral concentration 由表 5 可知，钒、铬和硒与铝、硅、钾、钠、镁、 硫相关系数较高， 但是与铁的相关性不显著， 推测裴 沟矿主采煤层二1煤中钒、铬与硒主要赋存于黏土矿 物中，与硫酸盐、硫化物矿物可能也有联系；通过比 较各分层钒元素含量与主要矿物含量数据，发现除 16 号和 17 号分层外钒含量随高岭石含量的增加呈现 递增的趋势（图 5a）。利用 SEM 结合能谱分析在 3 号 煤样的黏土矿物颗粒中检测到了钒（图 6a）。 通过比较各分层铬元素含量与主要矿物含量数 据，铬含量随高岭石含量的增加呈递增的趋势（图 5b）。推测煤中铬主要赋存于黏土矿物高岭石中。 硒与钛的相关系数达到 0.93，XRD 也识别出煤中 的锐钛矿，但由于其含量过低，都不超过1.0％，导致矿 物与硒之间的相关性并不明显。通过比较各分层硒元素 含量与主要矿物含量数据，除顶底板外硒含量随高岭石 含量的增加呈现递增的趋势（图5c）。 在扫描电镜下12 号 煤样中也识别出含有硒的黏土矿物颗粒（图 6b）。 铅与铝、硅、钾、钠、镁、硫、铁的相关系数 均较高，存在一定的相关性。在扫描电镜下 12 号煤 样中同时发现了含硒与铅的黏土矿物颗粒（图 6b）， 并且铅与硒的相关系数达 0.80（表 5）， 推测铅可能以 多种形态赋存。 ChaoXing 34 煤田地质与勘探 第 44 卷 表 5 煤中无机常量元素之间及与敏感微量元素之间相关系数 Table 5 Correlation coefficient between inorganic major elements， and trace harmful elements in coal S Fe Si Al Na Ca Mg K P Ti V Cr As Se Pb S 1 Fe 0.79 1 Si 0.63 0.75 1 Al 0.67 0.72 0.99 1 Na 0.77 0.37 0.99 0.98 1 Ca -0.44 -0.26 -0.62 -0.63 -0.56 1 Mg 0.92 0.41 0.99 0.99 1.00 -0.561 K 0.78 0.32 0.89 0.87 0.93 -0.390.931 P 0.47 0.05 0.48 0.47 0.49 0.19 0.490.501 Ti 0.77 0.10 0.84 0.84 0.76 -0.460.780.660.451 V 0.83 0.20 0.93 0.93 0.93 -0.510.920.830.810.771 Cr 0.89 0.09 0.93 0.93 0.87 -0.590.870.700.930.860.921 As 0.12 -0.15 0.15 0.15 0.11 0.16 0.140.190.140.380.230.19 1 Se 0.72 0.09 0.71 0.72 0.67 -0.650.660.440.720.930.530.35 0.01 1 Pb 0.79 0.52 0.80 0.81 0.77 -0.620.760.670.810.660.800.74 -0.06 0.801 图 6 扫描电镜下煤中的矿物颗粒及元素组成 Fig. 6 Minerals and element composition in coal under SEM-EDX 4 结 论 a. 通过与美国、中国及华北煤中微量元素含量 比较，结合微量元素的富集系数，得出相对于地壳 裴沟矿二 1煤中硒属于极富集元素，砷、铅相对富 集，钒、铬为相对亏损元素；与国内外其他地区煤 中元素含量相比，As、V 和 Cr 的含量明显偏高，Se 与 Pb 属正常水平。 b. 在煤层剖面各分层中5种敏感微量元素含量 差异显著，非均一性明显，构造煤形成过程对微量 元素的分布没有明显的影响。 c. 通过分析 5 种敏感微量元素与灰分、无机元 ChaoXing 第 5 期 宋党育等 新密煤田裴沟矿二1煤中环境敏感元素地球化学特征 35 素之间的相关性，结合低温灰中矿物含量与扫描电 镜下矿物颗粒中的元素含量，认为煤中砷多为有机 态赋存；钒、铬、硒、铅主要赋存于黏土矿物如高 岭石、伊利石中。 参考文献 ［1］ EPA technical ination. 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