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含水页岩甲烷吸附特性及热力学特征研究

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 95-105页

作者：杨竣淞李波波李建华高政宋浩晟段淑蕾贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

页岩储层普遍含水,水分对页岩气体吸附行为和地质储量评估具有显著影响。为探究水分对页岩吸附行为的影响规律,构建了考虑含水率影响的吸附模型,结合多组试验数据对新建模型的合理性进行验证,并进一步剖析了含水页岩的吸附行为。在此基... 详细信息

页岩储层普遍含水,水分对页岩气体吸附行为和地质储量评估具有显著影响。为探究水分对页岩吸附行为的影响规律,构建了考虑含水率影响的吸附模型,结合多组试验数据对新建模型的合理性进行验证,并进一步剖析了含水页岩的吸附行为。在此基础上,讨论了不同吸附机制对页岩中甲烷等温吸附的贡献,并通过热力学参数对比了干湿页岩中吸附热力学特性。结果表明:在气体压力变化过程中,甲烷气体吸附量呈典型的“三段式”变化。其中,水分对甲烷吸附量具有抑制作用,含水页岩吸附量显著低于干燥页岩,页岩吸附量随含水率的增大呈降低趋势。此外,温度同样对甲烷吸附具有抑制作用,当含水率恒定时,随温度升高页岩吸附能力呈降低趋势。同时,不同吸附机制对吸附量的贡献受到水分和压力的共同影响,压力和含水率越高,微孔填充吸附量对总吸附量的贡献率越低。热力学参数表明干燥页岩与含水页岩的甲烷吸附均为物理吸附,同一吸附量下,干燥页岩等量吸附热始终高于含水页岩。水分通过改变页岩非均一性占据高能吸附位点同时影响分子间作用力,综合作用下使得等量吸附热降低,进而导致含水页岩吸附能力降低。研究结果有助于页岩吸附气量的准确计算,并为页岩气藏开发方案和编制提供理论依据。

关键词：含水页岩吸附模型甲烷吸附量多重吸附机制热力学

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湖北省恩施某光伏玻璃用石英砂提纯制备实验

矿产综合利用 2024年第2期45卷 144-150页

作者：曾牧源马博华赵李欣然李克尧包申旭杨思原武汉理工大学资源与环境工程学院武汉理工大学关键非金属矿产资源绿色利用教育部重点实验室湖北武汉430070

这是一篇关于矿物加工工程领域的文章。光伏玻璃用石英砂是支撑新能源行业发展必不可少的原料之一,其供应安全保障事关我国双碳政策的成功实施。本文以湖北省恩施州某大型石英砂矿为研究对象,开展了工艺矿物学与除杂提纯实验研究,发现... 详细信息

这是一篇关于矿物加工工程领域的文章。光伏玻璃用石英砂是支撑新能源行业发展必不可少的原料之一,其供应安全保障事关我国双碳政策的成功实施。本文以湖北省恩施州某大型石英砂矿为研究对象,开展了工艺矿物学与除杂提纯实验研究,发现该石英砂矿的主要杂质为斜长石、云母、褐铁矿和金红石,采用了“分级-重选-磁选-酸浸”选矿工艺流程,最终获得符合粒度要求(0.106~0.500 mm)的石英砂精矿产率为67.61%,其SiO_(2)含量由97.36%提高至99.79%,有害元素Fe_(2)O_(3)、TiO_(2)与Al_(2)O_(3)含量则分别降低至75、80、630 g/t,石英精矿产品各项指标达到了光伏玻璃用硅质原料的生产要求,实现了该石英砂矿的有效利用。

关键词：矿物加工工程光伏用玻璃砂石英提纯重选磁选酸浸

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增温对生物土壤结皮微生物群落组成及其呼吸作用的影响

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华中农业大学学报 2024年第4期43卷 51-59页

作者：田国霞朱娉婷张淇黄敏李琪武汉理工大学关键非金属矿产资源绿色利用教育部重点实验室/武汉理工大学资源与环境工程学院武汉430070

生物土壤结皮作为干旱区土壤表层主要的覆盖者,生存于其中的微生物在调节旱区碳循环的气候敏感性方面发挥着重要作用。目前气候变暖对生物结皮微生物群落及其呼吸作用的研究结论尚有分歧。为了更加准确预测未来干旱地区的碳收支,本文归... 详细信息

生物土壤结皮作为干旱区土壤表层主要的覆盖者,生存于其中的微生物在调节旱区碳循环的气候敏感性方面发挥着重要作用。目前气候变暖对生物结皮微生物群落及其呼吸作用的研究结论尚有分歧。为了更加准确预测未来干旱地区的碳收支,本文归纳了模拟气候变暖的增温试验中不同试验周期、不同季节和不同类型的生物结皮碳排放规律,并结合微生物丰度和有机碳的变化分析了引起碳排放差异的内在原因。短期增温(低于2 a)导致生物结皮中苔藓或地衣丰度显著性降低,从而增加土壤有机碳含量,碳排放量是否同步增加取决于土壤含水量。长期增温(大于5 a)降低了微生物对温度和湿度的敏感性,微生物丰度和组成趋于稳定,从而使有机碳含量和净碳排放量保持相对稳定。已有的研究结果揭示了生物结皮碳排放规律和原因,但微生物参与的内在调控机制仍不明确。因此,今后需重点探究结皮微生物碳代谢对增温的响应机制,为评估干旱区碳平衡提供重要理论依据。

关键词：生物土壤结皮增温微生物群落组成有机碳净碳排放量

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考虑裂隙粗糙度的煤岩滑脱效应及渗透率演化机制研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：曾星艺李波波李建华段淑蕾丁云娜杨竣淞贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州大学矿业学院

为探究煤岩裂隙表面粗糙度对煤岩渗透特性的影响，选取贵州省六盘水地区煤样，首先开展了扫描电镜和低温氮气吸附试验联合表征煤岩孔裂隙结构，通过Hurst理论初步分析煤岩表面粗糙度；在此基础上，利用分形理论进一步定量表征煤岩裂隙... 详细信息

为探究煤岩裂隙表面粗糙度对煤岩渗透特性的影响，选取贵州省六盘水地区煤样，首先开展了扫描电镜和低温氮气吸附试验联合表征煤岩孔裂隙结构，通过Hurst理论初步分析煤岩表面粗糙度；在此基础上，利用分形理论进一步定量表征煤岩裂隙表面相对粗糙度，建立综合考虑应力、滑脱效应及裂隙表面相对粗糙度的煤岩表观渗透率理论模型，并探讨了裂隙表面相对粗糙度对气体滑脱因子的影响，通过煤岩渗透率的实验室测试结果进行验证和分析。研究结果表明：（1）通过扫描电镜试验观测到孔裂隙结构表面存在粗糙微元，同时低温氮气吸附试验结果表明，煤岩孔裂隙结构发育，存在分形特征且非均质性较强。（2）煤岩裂隙表面相对粗糙度随粗糙微元分形维数的增大而增大。当粗糙微元分形维数恒定时，裂隙表面相对粗糙度随粗糙微元的尺度比例ε的增大而减小，煤岩裂隙开度b越小，裂隙表面相对粗糙度对裂隙开度越敏感。（3）随着裂隙表面相对粗糙度的增大，滑脱效应增强。（4）在初始滑脱因子相同时，随着孔隙压力的增大，煤岩表观渗透率逐步降低而趋向平缓。滑脱效应对煤岩渗透起促进作用，滑脱系数越大，其作用效应越强。

关键词：六盘水煤矿吸附模型粗糙度滑脱效应渗透率模型

考虑气、水吸附及应力的各向异性渗透率模型研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：张小雨李波波李建华贾荔丹丁云娜宋浩晟贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州大学矿业学院

煤层气作为非常规天然气资源，合理的开发利用有利于减少瓦斯涌出推进清洁能源低碳化发展，消除重大瓦斯事故隐患。然而，由于煤岩内部结构的各向异性及其所处的气水共存环境使瓦斯渗流行为变得十分复杂。为探究抽采过程中瓦斯渗流规律... 详细信息

煤层气作为非常规天然气资源，合理的开发利用有利于减少瓦斯涌出推进清洁能源低碳化发展，消除重大瓦斯事故隐患。然而，由于煤岩内部结构的各向异性及其所处的气水共存环境使瓦斯渗流行为变得十分复杂。为探究抽采过程中瓦斯渗流规律，本文基于煤岩各向异性的结构特征及立方定律，构建考虑含水率、气体压力和应力多因素影响的各向异性渗透率模型。提出吸气膨胀参数Cs和吸水膨胀参数Cθ，对基质吸附气体诱导的膨胀变形和基质吸附水分诱导的膨胀变形进行量化。利用公开发表的试验数据与本文渗透率模型的计算值进行对比，模型计算结果与试验数据变化规律一致，所建模型较好地反映气、水吸附与应力协同作用下瓦斯渗流特性。研究结果表明：在真三轴应力作用下，不同方向的渗透率存在差异，气体渗流表现出较强的各向异性；恒定气体压力及外应力下，渗透率随含水率的增大呈减小的变化趋势；渗透率随含水率的变化与Cθ随含水率的变化呈相反的趋势，与Cs随气体压力的变化呈相同的趋势；在敏感性分析中，分别对吸气膨胀参数Cs、吸水膨胀参数Cθ及孔隙度φ进行10%的正负扰动，发现Cθ对煤岩渗透率演化的影响最大，孔隙度φ对煤岩渗透率演化的影响最小。研究结果可为准确评估煤岩渗透率提供理论依据，同时也为提高瓦斯抽采率提供理论指导。

关键词：各向异性渗透率含水率应力瓦斯抽采

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金属离子对蒙脱石颗粒水化作用影响及机理

矿产综合利用 2024年第3期45卷 37-42,85页

作者：杨咏莉程伟黄雯昊贵州大学矿业学院喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

这是一篇矿业工程领域的论文。蒙脱石是对煤泥水沉降影响显著的黏土矿物,其表面带电和易发生水化作用等特性阻碍颗粒间的聚团,使悬浮液保持分散性,恶化煤泥水沉降。基于沉降实验,考查了煤泥水中常见金属离子Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^... 详细信息

这是一篇矿业工程领域的论文。蒙脱石是对煤泥水沉降影响显著的黏土矿物,其表面带电和易发生水化作用等特性阻碍颗粒间的聚团,使悬浮液保持分散性,恶化煤泥水沉降。基于沉降实验,考查了煤泥水中常见金属离子Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)及Al^(3+)对蒙脱石沉降特性的影响,并采用微量热仪、Zeta电位分析仪及红外光谱仪等表征手段揭示金属离子对蒙脱石水化作用及沉降行为的影响机理。结果表明,与Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)相比,蒙脱石悬浮液或含蒙脱石煤泥水在加入Al^(3+)、Ca^(2+)后,可获得较小的沉降压缩层体积和上清液浊度,沉降效果较好。机理分析表明,加入金属离子可压缩蒙脱石表面双电层厚度,抑制蒙脱石水化作用,有利于蒙脱石聚团沉降。研究结果对处理含蒙脱石煤泥水具有一定指导意义。

关键词：矿业工程蒙脱石煤泥水水化作用 Zeta电位分析微量热仪

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某废弃煤矿区土壤重金属污染风险评价

煤炭学报 2024年第7期49卷 3188-3198页

作者：张永康曹耀华冯乃琦刘岩张耀王庆刘佳中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所河南郑州450006 国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心河南郑州450006 自然资源部多金属矿综合利用评价重点实验室河南郑州450006

煤矿在开采过程中产生大量煤矸石、洗煤水等废弃物,其中的重金属污染物经沉降、径流、淋滤等作用迁移、扩散至周边水土环境中,对生态环境构成威胁。为研究某废弃煤矿区土壤重金属污染状况,评价重金属污染生态风险,检测了该矿区煤矸石、... 详细信息

煤矿在开采过程中产生大量煤矸石、洗煤水等废弃物,其中的重金属污染物经沉降、径流、淋滤等作用迁移、扩散至周边水土环境中,对生态环境构成威胁。为研究某废弃煤矿区土壤重金属污染状况,评价重金属污染生态风险,检测了该矿区煤矸石、水、土壤样品中Cu、Pb、Zn、As、Cr、Ni、Hg、Cd元素质量分数,利用单因子指数法和潜在生态危害指数法分别分析了土壤重金属污染状况和潜在生态风险;重点分析了矿区洗煤厂下游土壤重金属污染特征,并采用改进BCR连续提取法分析了洗煤厂下游土壤样品重金属元素(Cu、Zn、Cd)形态,借鉴风险评价编码法评价了重金属元素的生物有效性和环境风险。结果表明:①以平均值计,废弃煤矿区煤矸石中重金属质量分数较低,仅Cr元素质量分数稍高于土壤中的质量分数,且煤矸石中重金属元素质量分数均未超过相应的农用地土壤风险筛选值,对矿区土壤重金属污染影响小。②废弃煤矿区土壤重金属超标元素为Cu、Zn、Cd、Ni、As,Cu、Zn、Ni和As元素污染较轻微,Cd元素污染较严重;Cu、Zn、Ni元素污染区主要集中在矸石山西部和东南部地块,在空间分布上有一定重合;As元素污染分布在矸石山东北部地块,Cd元素污染在矿区广泛分布,以中度–重度污染为主。③Cd、Hg元素存在潜在生态危害风险,Cd元素潜在生态危害风险程度高,重金属元素综合潜在生态危害风险等级较高,主要为中等-强风险。④洗煤厂下游区域沿水流方向土壤重金属元素总体呈递减趋势,Cd元素污染较严重,Cu、Zn、Ni、As元素污染集中在洗煤厂下游200 m内,剖面样品中垂向方向上重金属元素质量分数呈递减趋势,在垂向上没有累积。⑤矿区地下水水质较好,矿井排水重金属元素质量分数及pH满足Ⅲ类地表水水质标准限值,矿井水外排对周边土壤重金属污染影响小。⑥Cu和Zn元素酸可提取态占比低,生物有效性低,Cd元素酸可提取态占比高,呈高度风险–极高风险,生物有效性强,环境风险高。基于矿区重金属污染现状,建议进一步加强土壤重金属污染防治工作,加强源头治理、农产品食品安全监测和Cd元素污染调查研究工作。

关键词：重金属污染煤矿潜在生态危害风险重金属形态生物有效性风险评价

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新疆某尾矿中重晶石的回收试验

金属矿山 2024年第5期 264-268页

作者：钱新宇钱玉鹏李旻阳武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070 关键非金属矿产资源绿色利用教育部重点实验室湖北武汉430070 矿物资源加工与环境湖北省重点实验室湖北武汉430070

为高效回收新疆某尾矿中的重晶石,在进行了试样性质分析的基础上,采用重—磁联合工艺开展了详细的选矿试验研究。结果表明,①试样的BaSO4品位为34.85%,主要脉石矿物为方解石、石英、长石及赤褐铁矿等;BaSO4主要富集于-200μm粒级。②试... 详细信息

为高效回收新疆某尾矿中的重晶石,在进行了试样性质分析的基础上,采用重—磁联合工艺开展了详细的选矿试验研究。结果表明,①试样的BaSO4品位为34.85%,主要脉石矿物为方解石、石英、长石及赤褐铁矿等;BaSO4主要富集于-200μm粒级。②试样在筛出+200μm粒级的情况下,200~74μm粒级采用细砂摇床1粗1精重选流程处理,-74μm粒级采用矿泥摇床粗选+中矿再选闭路流程处理,重选精矿采用1次弱磁选+1次高梯度强磁选流程除铁,最终获得BaSO_(4)品位为90.65%、回收率为71.35%的重晶石精矿,精矿达到了化工用重晶石一等品品质要求,可实现该尾矿资源的综合利用。

关键词：重晶石重选磁选尾矿资源

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东北地区金矿成矿规律及找矿方向

地学前缘 2024年第3期31卷 235-244页

作者：王岩秦燕黎华王登红孙赫王成辉黄凡中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室北京100037 长安大学地球科学与资源学院西安市关键金属成矿与高效利用重点实验室陕西西安710054 广西壮族自治区地质调查院广西南宁530023 河北地质大学河北省战略性关键矿产资源重点实验室河北石家庄050031

金矿是一种重要的贵金属矿产,也是东北地区优势矿产之一。东北地区金矿资源丰富,分布具有明显的区域性集中趋势,是我国岩金尤其是砂金的重要产区。本文系统收集和整理了已有东北地区金矿地质资料,全面总结了东北地区金矿资源禀赋、矿床... 详细信息

金矿是一种重要的贵金属矿产,也是东北地区优势矿产之一。东北地区金矿资源丰富,分布具有明显的区域性集中趋势,是我国岩金尤其是砂金的重要产区。本文系统收集和整理了已有东北地区金矿地质资料,全面总结了东北地区金矿资源禀赋、矿床类型、时空分布规律、成矿演化,指出了进一步的找矿方向。综合金矿床的工业类型和成因类型,将东北地区金矿床分为砂矿型、岩浆热液型、陆相火山岩型、变成型和受变质型、斑岩型、叠加型及成因暂时未查明的流体型等类型。岩金主要分布于华北成矿省辽东成矿带、华北陆块北缘东段成矿带,吉黑成矿省小兴安岭—张广才岭成矿带、吉中—延边成矿带,大兴安岭成矿省东乌珠穆沁旗—嫩江成矿带等;而砂金主要分布于黑龙江省三江沿岸,大兴安岭成矿省东乌珠穆沁旗—嫩江成矿带、吉黑成矿省佳木斯—兴凯成矿带、小兴安岭—张广才岭成矿带等。东北金矿具有多旋回、多期次成矿的特点,按其规律可划为太古宙、元古宙、加里东期、华力西期、印支期、燕山期、喜马拉雅期等7个成矿期。划分了13个成矿系列,22个成矿亚系列,22个三级预测区,显示出良好的成矿条件和找矿前景。

关键词：金矿成矿规律矿床类型找矿方向东北地区

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