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淮南深部山西组煤中稀土元素地球化学特征

沉积学报 2020年第2期38卷 257-265页

作者：储安心郑刘根刘梦程世贵周学年安徽大学资源与环境工程学院安徽省矿山生态修复工程实验室合肥230601 中煤新集能源股份有限公司安徽淮南232170

为探究淮南深部山西组煤中稀土元素来源及地球化学特征,采集淮南煤田深部山西组煤煤样、夹矸、顶板和底板共20个样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试样品中稀土元素含量及伴生元素含量,探讨了研究区深部山西组煤中稀土元素地... 详细信息

为探究淮南深部山西组煤中稀土元素来源及地球化学特征,采集淮南煤田深部山西组煤煤样、夹矸、顶板和底板共20个样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试样品中稀土元素含量及伴生元素含量,探讨了研究区深部山西组煤中稀土元素地球化学特征。研究结果表明:淮南深部山西组煤中稀土元素含量平均值为40.85 mg/kg,低于中国煤中稀土元素含量平均值;煤中稀土元素配分模式主要是H型配分模式;Eu元素明显负异常,表明煤中稀土元素沉积环境为还原环境;Ce元素呈微弱正异常,表明成煤沼泽环境中海水的影响并未造成Ce的严重亏损;相关性分析结果显示,山西组煤中稀土元素与灰分呈正相关(R^2=0.55),与陆源碎屑元素Al、Cr和Th等呈显著正相关,且与海相特征元素(B、Sr和Ca)相关性不明显。

关键词：淮南煤田稀土元素山西组煤地球化学

淮南煤田山西组煤中三稀元素的环境地球化学特征

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淮南煤田山西组煤中三稀元素的环境地球化学特征

作者：王维诚安徽大学

学位级别：硕士

煤炭是一种重要的发电资源,在我国能源结构中具有重要地位。煤炭本身成分复杂,目前已经发现的煤中微量元素达80余种,煤炭作为一种沉积岩,除含有有害微量元素外,同时也被视为重要战略性元素元素（Li、Ga、Ge、REY等）的开采来源。合理利... 详细信息

煤炭是一种重要的发电资源,在我国能源结构中具有重要地位。煤炭本身成分复杂,目前已经发现的煤中微量元素达80余种,煤炭作为一种沉积岩,除含有有害微量元素外,同时也被视为重要战略性元素元素（Li、Ga、Ge、REY等）的开采来源。合理利用煤炭、综合开发利用煤中战略金属元素具有重要意义。三稀元素作为战略型金属中的一类,研究其在煤中的地球化学特征对煤炭伴生元素的综合开发利用与了解煤的沉积环境具有重要意义。淮南煤田是我国重要的亿吨煤生产基地,煤炭资源储量十分丰富,多数煤矿已经开采至二叠纪山西组煤层。本次研究系统采集了淮南煤田张集煤矿山西组1煤层和潘集二矿山西组3煤层中包括顶板、底板、夹矸和煤样品在内共25个样品,使用工业分析仪测试山西组煤质特征,X射线衍射（XRD）对煤中矿物种类进行测定,自动测硫仪测定煤中硫含量,X射线荧光光谱分析（XRF）检测煤中常量氧化物含量、电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定煤中三稀元素丰度,并通过标准方法测试了煤中各形态硫含量,通过逐级化学提取法结合相关性分析,运用煤地质学、煤化学、煤中微量元素的地球化学等学科相关知识,系统分析了研究区山西组煤的赋存形态。相关研究主要结果如下:（1）淮南煤田山西组煤依据相关煤质标准属于低硫、特低全水分、低灰、中高挥发分、中高发热量煤。山西组煤中有机硫和硫化物硫是主要存在状态,有机硫含量占比最高,硫酸盐硫含量最低。研究区山西组煤中检测出来的矿物主要包括:高岭石、伊利石、石英、方解石、白云石、黄铁矿;以及极少量的黄钾铁矾和石膏。检测出的矿物组分在山西组煤中含量低于10%,其中占比最高的为黏土矿物,碳酸盐矿物和石英含量次之。常量元素氧化物含量显示山西组煤灰成分类型为Si O2-Al2O3-Fe2O3-Ca O型,煤中常量元素氧化物含量可以推测研究区煤层的发育环境为有大量的陆相碎屑矿物输入的海岸三角洲平原。（2）淮南煤田山西组煤中三稀元素含量差异较大,其中稀有元素Sr的含量最高,其平均值为193.4μg/g,含量最低的是稀散元素Tl,平均值为0.13μg/g;将山西组煤中三稀元素含量与中国煤和世界煤中三稀元素含量进行对比并通过富集系数来反映三稀元素在煤中的富集情况,其中山西组煤中Li、Se、Ta、Ga富集系数大于2,表现为富集,Rb、Cs和Tl富集系数小于含0.5,表现为亏损。稀土元素（REY）含量测试的平均值为51.34μg/g,研究区稀土元素含量低于中国煤及世界煤中稀土元素均值,山西组煤稀土元素分布模式属于轻稀土富集型。在山西组煤层空间垂直分布上,绝大多数三稀元素在煤层的顶底板和夹矸中含量更高,沉积微环境对元素的迁移和富集起着重要的控制作用。逐级化学提取实验结果和相关性分析表明,残渣态是山西组煤中三稀元素的主要存在形态,其次是碳酸盐和铁锰氧化物结合态存在,三稀元素在煤中存在形态相对稳定,元素Ge和Se的有机结合态比例较高,Se的富集可能是由于其具有较高的有机形态比例。（3）山西组煤中测试的B元素含量、Sr/Ba比值、稀土元素地球化学特征值YN/Ho N值表明淮南山西组煤层发育在下三角洲和海岸沉积,向上转变为陆上三角洲沉积,山西组煤中稀土元素的地球化学参数中Ce的微弱负异常和Eu的负异常,所有研究参数结果都印证了山西组煤发育于三角洲前缘向下三角洲过渡的沉积环境中,煤层发育受到陆源碎屑输入和海水的双重影响。山西组复杂的煤沉积环境是造成山西组煤中三稀元素在垂直方向含量和赋存状态差异较大的重要原因。

关键词：淮南煤田山西组煤三稀元素地球化学特征沉积环境

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不同还原性煤的低温氧化气体解析动力学

燃烧科学与技术 2009年第4期15卷 293-298页

作者：于水军张玉贵余明高张晓刚贾海林河南理工大学安全科学与工程学院焦作454003 河南理工大学河南省煤矿瓦斯与火灾防治重点实验室焦作454003

基于煤升温氧化过程中，氧气消耗速率和气体产物的解析速率增大的原理，选用煤升温氧化实验系统，采集一对变质程度相同而煤岩成分与还原程度不同的太原组和山西组对比煤样，研究升温过程空气中氧气反应的动力学特征．结果表明：太原组... 详细信息

基于煤升温氧化过程中，氧气消耗速率和气体产物的解析速率增大的原理，选用煤升温氧化实验系统，采集一对变质程度相同而煤岩成分与还原程度不同的太原组和山西组对比煤样，研究升温过程空气中氧气反应的动力学特征．结果表明：太原组和山西组煤的耗氧速率、氧化产物和C1～C4烃的解析速率的对数与热力学温度的倒数呈一次线性关系．强还原程度的太原组煤解析CH4的活化能Ea最低，其次是CO2；解析C3H6的Ea最高，其次是C2H4．弱还原程度的山西组煤解析CO2的Ea最低，其次是C2H6；解析i-C4H8的Ea最高，其次是C3H6．两种组煤与氧化合的强度及其气体产物解析的强度存在很大差异，为不同还原程度煤的自燃倾向性预测提供了理论依据．

关键词：太原组煤山西组煤还原性氧化气体解析

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鄂尔多斯盆地上古生界煤的生烃动力学研究

中国科学（D辑） 2002年第10期32卷 812-818页

作者：付少英彭平安刘金钟张文正李剑峰昝川莉中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广州510640 长庆石油油田公司勘探开发研究院实验中心西安710021

通过有压力的生烃动力学模拟实验,获得了鄂尔多斯盆地上古生界太原组和山西组煤成C1-C5烃类组分的生成动力学参数.结合鄂尔多斯盆地上古生界的古地温演化特征,对鄂尔多斯盆地东部和中部地区的上古生界太原组和山西组煤成气的生成演化历... 详细信息

通过有压力的生烃动力学模拟实验,获得了鄂尔多斯盆地上古生界太原组和山西组煤成C1-C5烃类组分的生成动力学参数.结合鄂尔多斯盆地上古生界的古地温演化特征,对鄂尔多斯盆地东部和中部地区的上古生界太原组和山西组煤成气的生成演化历史进行了恢复,认为在早白垩世末盆地抬升降温过程中不存在大规模的二次生烃.对影响煤成气行为的一些因素进行了讨论,强调烃源岩母质的性质是决定其生烃行为的最本质原因.

关键词：上古生界鄂尔多斯盆地太原组煤山西组煤生烃动力学模拟实验煤成气

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煤升温氧化过程中气体解析规律研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2008年第5期27卷 497-502页

作者：于水军余明高潘荣锟张晓刚贾海林河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003

为了防止煤炭自燃，深入了解煤在升温氧化过程中气体的释放规律，利用煤升温氧化实验系统，对太原组和山西组煤进行了升温氧化实验．结果表明，太原组和山西组煤在升温氧化过程中，不同气体有不同的释放临界温度和速率，20～160℃为煤... 详细信息

为了防止煤炭自燃，深入了解煤在升温氧化过程中气体的释放规律，利用煤升温氧化实验系统，对太原组和山西组煤进行了升温氧化实验．结果表明，太原组和山西组煤在升温氧化过程中，不同气体有不同的释放临界温度和速率，20～160℃为煤的缓慢氧化阶段，从煤中缓慢释放出被吸附的C，气体CO，CO2，CH4和C2～C3的烯烃C2H4，C3H6等；160～210℃为煤的快速氧化阶段，从煤中释放出较大量的C2～C4的烷烃C2H6，C3H8和C4H10等，烃的体积分数以指数速率增加；210～280℃为煤的急速氧化阶段，上述C2～C4气体的体积分数几乎以直线关系急剧增加．不同类型的煤在不同的氧化阶段具有不同的氧化特征，可选择不同的气体作为预测煤自燃特性的标志气体．

关键词：太原组煤山西组煤升温氧化