忻州窑煤中有害元素地化特征及其洁净潜势.pdf

第 “卷 第期中国矿业大学学报 2 . ; 9/ 9 文章编号 “ A “ B C D E F A G “ A D 忻州窑煤中有害元素 地化特征及其洁净潜势 王文峰H秦勇H宋党育 E中国矿业大学 资源与地球科学学院H江苏 徐州 “ G F 摘要基于D “种元素的测试分析H探讨了大同忻州窑矿B号煤层中“ B种潜在有害元素的分布 特征I赋存机理和环境效应等问题 H . H H ’3 H N H N L H J L H J 6 H J . H 2 H H 4H H S .等 D种 微 量 元 素 也 属 有 害 元 素 的 范 畴T “ U ABC DE F GC HI JE K FL MNKOO DPQNMR HE S T U 5 V W X Y 5 5 Y V 5 V X 5 5 5 V V X 5 Z V 5 Z Z 5 5 [ Z 5 X Z W 5 V XX W 5 Z V 5 Z 5 5 Y Y 5 Y \ T U V 5 V W \ 5 [ 5 W V 5 [ V 5 5 \ V 5 5 X Y 5 W W 5 Z 5 V W X 5 X \ 5 \ \ V Z 5 W YZ 5 V Z 5 X 5 Y Z Y 5 \ Z T U Z 5 V 5 \ 5 5 V 5 Z Z 5 V 5 Z Y V 5 Y Y 5 Y W 5 X XZ W 5 W V Y 5 5 Z Z X 5 5 [ 5 V \ 5 W \ V 5 X V W 5 Z 5 V W \ 5 Z 5 V V 5 [ 5 W T U \ Z 5 Z V 5 5 5 Y Z 5 Z 5 V \ [ 5 5 Y V \ \ 5 Z 5 VV 5 \ X V 5 \ Z Y 5 \ Z 5 5 ] 5 V [ Y Y 5 \ 5 Y V V 5 [ W \ [ 5 5 X \ 5 Z X [ 5 X Z 5 \ W V [ 5 W 5 \ Z \ [ 5 V Z 5 \ \ [ 5 W V Y 5 W Y 5 \ W 5 \ \\ 5 5 V [X 5 W 5 Y 5 V X 5 Y X 5 V X 5 Z 5 \ \ 5 V 5 \ 5 Z 5 \ Y Z 5 X \ 5 Z 5 5 Z Y _ ‘ 5 V Y Z 5 Y V 5 5 V X 5 Z Y [ 5 Y 5 Z W[ 5 Y 5 V Z 5 W Z 5 5 \ Y 5 [ 5 V 5 [ \ 5 Z Z V Z 5 5 W 注a ]为煤样中元素含量的加权平均b 为富集比b _ ‘为富集系数5 煤中有害元素的分布特征 5 c 有害元素的分散与富集 与中国煤的算术平均d Z e相比较b忻州窑W煤中 有害元素PQ f C D f NM f E K的含量相对较高5以煤样 中元素含量的加权平均与世界煤中该元素均值之 比g富集比h作为衡量研究区煤中元素富集水平 的标准f iY表示j高k的含量水平f l ; Y表示 j 低k的含量水平f ; Y llY则为j正常k的含量 水平d Y eb相比之下g表V h f W煤中低水平的有害元素 有 I J f C D f R和 F f高水平的有害元素有NM与 AB f所测其它有害元素为正常的含量水平5从富集 系数g _ ‘ h来评价d Z ef忻州窑W煤中有害元素AB f C D f C H f E K f NK f O D f PQ f F和 H明显富集g _ ‘i \ h f特别是AB与C H富集系数较大f而C D f E K f NK f O D f PQ f F和 H在煤中富集则较为少见5 因而f在 煤的洁净性潜势研究中f这些有害元素应重点考 虑5 考察W煤中元素在煤层垂向上的分布特征发 现a h全 硫 和 各 种 形 态 硫 的 含 量 在 第 分 层 g T U h中出现高异常f由上而下f总体上呈下降趋 势g表 h bV h有害元素AB f C D f C H f E K f O D f PQ的含 量在接近顶板的分层中趋于增加f在底板中的含量 低g表 V h f暗 示 这 些 元 素 的 来 源 与 顶 板 有 关b Z hf G f I J f O f E F f Rf E S等有害元素在底板中的 含量最高g表V h f表明它们在W煤中赋存状态与无 机组分有关f从而也为物理洗选方法脱除这些有害 元素提供了一定理论依据5 就宏观煤岩类型与元素之间关系而言a I J f G f F f O在光亮煤中相对富集f 这主要与它们自身 的喜还原环境的地球化学性质有关b AB f E K f C H f O D f PQ 与无机硫在暗淡煤中相对富集b这些元素在 煤中的主要载体是强还原条件下的产物黄铁矿f而 暗淡煤是在相对氧化环境中形成的f这种矛盾暗示 含上述有害元素的黄铁矿可能具有非同生成因5 5 元素间的共生组合关系 稀土元素组g m n n h中的各元素地球化学性质 类似f故可用其中的o G来代替f m型聚类分析结 果揭示f忻州窑W煤中的元素分属于V大类群g图 h 5 图 W煤元聚类分析枝状图 p Q q 5 E r S B s H Ft Q G q F G u K v H r H uH M s BQ Mw K G r B H G u PK 5 W 第类群由m n n f I G f Ar f PD f xv以及有害元 素E F f G f Rf f NK f O f E S f I J组成f最低相关系 数 5 X \ 5该群元素具有明显的亲石性质f多与粘土 矿物有关f且这些元素在底板中含量最高f表现强 的陆源矿物亲和性f说明它们主要与陆源矿物有 关f成因上受沉积环境因素控制5 第V群包括E G f PG f C w f Nq f p H以及有害元素 C f PQ f E K f AB f O D f L M f H f F f C D f NM f在相关系数 5 Y W的水平组成松散的类群5本群又可进一步分 为Z个亚群f第亚群为C f PQ f E K f E G f AB f PG f O D 与L M f除PG以外f这些元素都以硫化物的形式赋 存b第V亚群包括 H f C w f F与C D f其中C w主要造 岩矿物有关f C D一般以硫化物的形式存在b第Z亚 群由Nq与铁族元素NM f p H组成f三者有相似的 晶体化学性质f常以类质同象进入造岩矿物的晶 格5 y 煤中有害元素富集机理 同一成因的煤层或煤分层中元素的含量水平 具有相似的组合模式f某些元素偏离轨迹较远f多 属叠加地质成因d \ e5将W煤样品中各微量元素的含 VXV 中国矿业大学学报第Z 卷 万方数据 量取对数值作图分析发现 “ 及有害元素 617 4/ 4 9 , 1 3 42 / 7 1 , 8 , 6, 3 4A B 2 8 B 1 5 , 6* 1E D F 8 * 4 0 , 7 4 G G H “H I J K “ J T, I , [ _A T‘2 [ ’ aT- [ I Z D QB 2 8 8 , [ ,2 L* , 7 8 X , 4 2 D 7 1 , 5 , 2 4 1 * , 1 , B bL/] D 0 2 D . * [ 4 DJ J W W P B 0 * R c d e f g h i f Y 4 , 52 3 0 , 8 Z 4 * 4 53 , 4 3 2 O , 8 , 6, 3 4 3 0 ,2 1 1 D 7 7 , 1 , 6, 1 0 * 4 6 5, * 7 2 6, 3 8 , , 1 3 2 G9 2 3 , 3 * 8 8 Z0 7 5 2 D 4, 8 , 6, 3 4* 4 69 8 , 42 1 2 8 4 , 6 G 2 7 6 ] * 0 2 D Z 2B 2 8 L* ,, 7 , 5 * 4 1 D 4 4 , 5 “/ 0 , 7 , 4 D 8 3 4 4 0 2 3 0 3 3 0 , 0 7 5 2 D 4 , 8 , 6, 3 4 ’ ;4 ’ F ’ , B 2 L2 E F T* Y 7 L 5Y , 7 , 2 3 F 8 Z, 7 * 1 0 , 5* 3 0 ,4 , 6 5;4 ’ F ’ , B 2 E F 5T* 3 , 53 2* 1 7 , 4 ,3 2 7 53 0 ,4 , 6 7 2 2 j/ 0 , 2 1 1 D 7 7 , 1 ,2 ;4 ’ F ’ , L2 B 2 5* 2 7 [ * 1’* 46 * 8 Z7 , 8 3 , 53 29 Z 7 * 3 , 62 4 32 0 * 1 06 ZF , 7 , 62 , 53 0 7 2 D [ 09 0 Z 4 * 1 8 4 0 * [6, 3 0 2 5 4 j/ 0 ,Y 72 1 1 D 7 4* 2 7 [ * 16 3 3 , 7 5* 40 7 53 27 , 62 , j a7 [ * 1 ’0 4 0 * [ 01 2 3 , 3 5* 4 9 2 3 , 3 * 8 8 Z0 7 5 2 D 4 3 2, * 7 2 6, 3 4 2* 4 4 0 2 D 8 5F , 7 , 62 , 5F , 2 7 , D 4 , “/ 0 ,9 2 3 , 3 * 8 8 Z0 7 5 2 D 4, 8 , 6, 3 4* 1 2 8 4 , 6 G6* [ 0 3 F ,5 , 7 * , 5 7 2 6 3 0 ,4 D 9 , 7 9 2 4 * 3 * 2 2 3 0 , 7 * 2 D 4[ , 2 1 0 , 6* 1 8 2 7 * [ * 4* 0 * 1 03 0 ,9 7 I 1 2 3 , 69 2 7 , 2 D 42 7 * [ * 6* [ 0 3 9 8 Z8 , 5 * [7 2 8 , “ kl mn o g p e 1 2 8 j0 7 5 2 D 4, 8 , 6, 3 j[ , 2 1 0 , 6* 4 3 7 Z j1 8 , * [9 2 3 , 3 * 8 j, * 7 2 6, 3 8 , , 1 3 OPJ 中国矿业大学学报第K 卷 万方数据