“煤系战略性金属矿产资源”学术研讨会
基本信息
2022-06-26
2022-06-26
;中国煤炭学会;《煤炭学报》编辑部
会议文集
1. MG400/951-WD型采煤机螺旋滚筒可靠性灵敏度优化设计
摘要： 为提高含夹矸煤层赋存条件下采煤机螺旋滚筒的可靠性,以“ MG400/951-WD”采煤机为研究对象,对含夹矸煤层的试样进行物理力学参数测试.基于破煤理论,模拟得到含夹矸煤层赋存条件下螺旋滚筒的冲击载荷.结合刚柔耦合虚拟样机技术建立以螺旋滚筒为模态中性文件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型,得到螺旋滚筒的应力分布规律和振动特性.对采煤机刚柔耦合模型进行受迫振动分析,得到系统模态频率.在可靠性干涉理论和共振失效准则分析的基础上,利用神经网络,讨论相关失效理论的采煤机螺旋滚筒可靠性灵敏度优化设计问题.分析牵引速度vq、螺旋滚筒直径D、螺旋升角a、螺旋滚筒宽度B 和截线距t 对螺旋滚筒应力可靠性、振动频率可靠性和振幅可靠性的影响.构建螺旋滚筒多目标优化设计状态函数,利用结构进化优化算法,得到螺旋滚筒设计变量的最优解.结果表明:优化后螺旋滚筒最大应力为770.0351MPa,较优化前降低11.42％;优化后的螺旋滚筒固有频率得到提升;优化后螺旋滚筒振幅为0.3616mm,较优化前降低20.12％,动力学指标得到改善,螺旋滚筒设计变量对其可靠性的影响程度降低;优化后螺旋滚筒可靠度由0.8324提高至0.9885.将刚柔耦合虚拟样机技术与基于相关失效模式的可靠性灵敏度设计理论和结构进化算法相结合,为设计含夹矸煤层赋存条件下的高可靠性采煤机螺旋滚筒提供更快速、可靠的技术手段.
提交时间：2022-06-26
2. 伊犁盆地煤中关键金属的分布赋存特征
摘要： 为查明伊犁盆地煤中关键金属的富集情况,通过工业分析、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、逐级化学提取试验(SCEE)方法及带能谱的扫描电镜(SEM-EDS),结合盆地北部皮里青矿区西山窑组煤与顶底板样品及前人研究成果,探讨煤中关键金属的分布赋存特征.结果表明:伊犁盆地煤中关键金属质量分数整体上并不高,只有局部地区受砂岩型铀矿影响出现了U,Se,Mo及Re 等元素的高度富集.在水平上,伊犁盆地的伊宁凹陷呈现南缘显著高于北缘及中部,而北缘又略高于中部的分布特征,这与南缘受到后生富铀溶液渗入、南北缘距离物源更近以及北部的同沉积断裂构造有关.在垂向上,伊犁盆地不同成煤时期的关键金属分布表现为中段的三工河组＞下段的八道湾组＞上段的西山窑组:受后生富铀溶液渗入,三工河组煤中关键金属质量分数较高;由于构造条件、沉积环境、沼泽地下水位等不同,八道湾组煤中关键金属质量分数高于西山窑组.皮里青矿区西山窑组煤中关键金属富集程度与盆地整体分布情况相符,处于亏损～正常水平,且具有更强的无机亲和性:Li,Zr,Hf,Nb 等元素都主要以硅酸盐结合态形式赋存,主要存在于黏土矿物中;Be,V,In,Sr 等元素主要以碳酸盐或硫酸盐结合态形式赋存,主要存在于方解石、菱铁矿、石膏中;W 主要以硫化物结合态形式赋存,与煤中黄铁矿关系密切;Mo,Se 主要以有机结合态形式存在,皮里青矿区煤中不富集U,Se,Mo 和Re 等元素,主要是由于缺少后生富铀溶液的入渗及不具备富铀海西期花岗岩蚀源区这样的地质条件及可淋溶性条件.
提交时间：2022-06-26
3. 可磨性指数对煤炭混合破碎过程影响的实验研究
摘要： 为研究在磨煤机内煤炭混合破碎过程中各组分可磨性指数(HGI)对混合物和各组分破碎行为的影响,借助加装功率测量装置的哈氏可磨仪开展不同可磨性指数无烟煤和肥煤,多时间批次的单独与混合破碎实验.混合物及各组分的哈氏可磨性指数测试结果显示:不同混合比例煤样的HGI 均大于各煤样HGI 的质量加权平均值,且差异随混合物中高HGI 肥煤质量分数的增加而提高,表明混合破碎中两煤种相互作用加速生成细颗粒.为识别并定量煤炭混合物中各组分,分析并计算了不同混合比例样品的X 射线衍射图谱特征比值(即002峰峰高与半高宽比值),明确了该特征比值与混合物中无烟煤质量分数的线性关系,进而在分析不同混合破碎条件初始和细粒级破碎产物X 射线衍射图谱基础上,获得各组分在上述混合破碎产物中的质量分数.煤炭混合破碎、各粒级产物不同煤种识别定量及过程能耗分析结果表明:两煤种单独和混合破碎的初始粒级破碎速率均符合一级动力学,且随肥煤质量分数增加而提高;易磨肥煤对较硬无烟煤破碎起促进作用,而肥煤破碎速率则因无烟煤质量分数增加而降低;与单独破碎相比,混合破碎可提高各组分细粒级产率,各组分细度t10均随另一组分质量分数的增加而提高.经典能量-粒度关系模型可分别表征各混合物破碎过程.但混合破碎中各物相相互作用降低其抵抗破碎的能力,导致不同混合物破碎能量效率(单位破碎能量所产生煤粉细度t10)差异(随其可磨性指数的增加而提高).在定性分析混合物破碎能量效率与HGI 关系基础上,将HGI 引入到改进型能耗模型,实现各混合破碎条件能量-粒度数据归一和对不同混合破碎过程的表征.根据混合破碎能量和质量守恒,结合改性型能耗模型,利用神经网络算法计算混合破碎中各组分能耗,发现与单独破碎相比,各组分能量效率均有所提高,且肥煤的提高程度更为明显.
提交时间：2022-06-26
4. 基于变模量本构模型的三维地基沉降计算分析
摘要： 对于地质条件复杂的基础工程,传统的解析方法难以获得合理的地基沉降和应力结果,此时数值方法的可靠性显得尤为重要,而数值方法的关键是选择合适的本构模型.为此,选择参数少且较易准确获取的变模量本构模型,通过二次开发将其嵌入到FLAC3D 中,依托荔湾大厦基坑工程,分析了大面积、大荷载、复杂地质条件下基底沉降、应力及底板弯矩分布特征,并与弹性本构模型结果和实测沉降值进行对比,证明变模量本构模型在三维地基沉降分析中的优越性和适用性.同时分析了基础形状、刚度、荷载大小和地层条件等对地基沉降和应力分布特征的影响.所得结论主要有:① 复杂地质条件下,基于变模量本构模型所得三维地基沉降结果与实测结果吻合较好;② 基础刚度或荷载较大时,弹性本构模型因无法考虑屈服后的应力释放问题,所得基底应力端部集中显著,结果失真,所获得的底板弯矩也过大,这容易造成地基承载可行性和基础结构可靠性的误判.变模量本构模型模量随应力水平实时调整,可有效模拟端部应力释放,可以提供较合理的地基沉降和应力分布结果;③ 对于不等厚不均匀地层,其沉降和应力分析时应避免采用弹性本构,确保工程评估的准确性.
提交时间：2022-06-26
5. 基于电场与软锰矿联合技术对高硫煤脱硫行为的强化
摘要： 中高硫煤利用过程中产生大量的SOx排放到空气中,对环境造成严重的污染,这导致其利用困难.为实现中高硫煤清洁高效利用,基于软锰矿中二氧化锰的强氧化性,采用电场与软锰矿联合的技术促进高硫煤脱硫,重点考察不同反应条件对高硫煤脱硫率及软锰矿中锰的浸出率的影响,利用XRD,FTIR,XPS 等分析测试方法,研究脱硫反应前后煤元素组成、硫含量等主要性质变化,探究其脱硫机理.结果表明,当软锰矿与高硫煤质量比为1/7,煤浆质量浓度为0.05g/mL,反应时间5h,反应温度80 ℃,初始硫酸浓度为1.2mol/L,电流密度为600A/m2时,与预处理煤相比,高硫煤脱硫率可达40.56％,锰的浸出率为95.23％.在相同反应条件下,与无电场浸出相比,电场的引入可使高硫煤脱硫率提高19.93％,软锰矿中锰的浸出率提高16.77％.经电场与软锰矿联合脱硫后的煤中的固定碳及热值略微降低,而挥发分和灰分略微增加,小分子增多,另外,煤中的分子结构基本未改变.在电场的作用下,软锰矿中二氧化锰的强氧化作用会促进煤粒表面有机分子键断裂,使高硫煤粒内部无机硫及有机硫充分暴露,并与电解生成的高价铁、锰离子发生反应,最终,无机硫被氧化为单质硫或者硫酸根离子脱除,有机硫则主要被氧化成亚砜及砜后水解,以达脱硫目的.
提交时间：2022-06-26
6. 大型电动轮矿车节能及零排放技术路线
摘要： 大型电动轮矿车是露天矿山的主要运载装备,承担了世界上约40％的煤矿和80％的铁矿的运输任务,其传动系统采用"柴油发电+电动轮驱动" 的电力传动架构,存在燃油消耗大、碳排放高的缺点.在国家"碳达峰"、"碳中和"宏观背景下,研发高效节能、低碳环保、自主可控的新一代电力传动系统已成为行业重大需求和关键问题.通过矿山运行数据分析、文献调研、性能对比等方式,系统分析了电动轮矿车电力传动系统的研究现状、特点和不足,提出了大型电动轮矿车从节能减排至完全零排放的技术路线.研究表明,在大型电动轮矿车的工作过程中,伴随着复杂的多源能量产生、存储、转化、消耗机制,其节能减排空间巨大,主要涉及电能转化与高效率利用、机械能回收与再生利用、柴油燃烧发电3个环节.首先,在电能转化与高效率利用环节,结合露天矿山工况特点,采用智能网联技术和双向功率流电力传动技术,可实现电力传动系统双向功率流控制和能量优化管理,从而提高运行效率,降低碳排放.其次,在机械能回收与再生利用环节,根据电动轮矿车在矿山工况中的整车机械能、储能系统电化学能、制动电阻栅热能的时空转换规律,采用功率型锂离子电池技术,以及锂电池与超级电容混合储能技术,可实现制动机械能的回收和再生利用,从而显著降低碳排放.最后,在柴油燃烧发电环节,采用氢燃料电池发电技术替代柴油发电技术,并通过煤制氢、可再生能源制氢方式就近获取氢能源,可形成露天矿山氢能源高效利用内循环,具有完全零排放、质量能量密度高、发电效率高等优点,是电动轮矿车乃至露天矿山运输环节实现零排放的理想解决方案和中长期技术路线.
提交时间：2022-06-26
7. 广西上林合山组炭质泥岩中锂和稀土元素的成因及富集机制
摘要： 锂和稀土元素是中国重要的工业原料和战略性矿产资源,沉积型锂矿床成为国内外研究的热点,具有成为新型锂矿床的潜力.以广西上林县上二叠统合山组底部炭质泥岩为主要研究对象,通过反光显微镜、带能谱扫描电镜、X 射线衍射、X 射线荧光光谱、电感耦合等离子质谱等测试方法,分析了炭质泥岩的矿物学及元素地球化学特征,研究了炭质泥岩中锂和稀土的赋存状态和物质来源,讨论了炭质泥岩中锂和稀土元素富集的影响因素.结果表明,上林上二叠统合山组底部炭质泥岩中重稀土(重稀土氧化物质量分数为0.024％)接近了中国离子吸附型重稀土的边界品位,部分样品中锂(Li 的质量分数大于1000 μg/g)达到了国外黏土型锂矿边界品位,找矿潜力巨大;高锂的炭质泥岩中高岭石是锂的主要载体矿物,低锂的炭质泥岩中锂可能主要赋存在伊蒙混层中,稀土元素可能以离子吸附形式存在于黏土矿物(尤其是高岭石)中;炭质泥岩的沉积物主要来源于哀牢山—松马缝合带的二叠纪酸性岩浆岩,部分来自于峨眉山大火成岩省酸性岩浆岩,其中酸性岩浆岩中的云母是锂的主要来源,副矿物(独居石、磷灰石等)是稀土的主要来源;物源区强烈化学风化,是炭质泥岩中锂和稀土富集的主要因素,还原的浅水碳酸盐台地沉积环境是合山组底部炭质泥岩中锂和稀土元素的富集成矿的重要因素.
提交时间：2022-06-26
8. 改性煤气化渣基矿用充填材料制备与性能
摘要： 为研究煤矸石(CG)和煤气化粗渣(CS)用于膏体胶结充填的可行性,使用Talbol 级配理论对骨料进行粒径控制,少量硅酸盐水泥作为胶凝材料,大量CS 作为辅助胶凝材料,做了多组CG、CS、水泥、激活剂的不同配比实验.实验内容包括4个部分:骨胶比,总固体质量分数,激活剂质量分数以及其对凝结时间、流动性、泌水率、收缩率的影响和最佳配比的浸出实验.使用X 射线荧光光谱分析、单轴抗压强度、自然堆积密度、塌落度、SEM-EDS,X 射线衍射等手段分析了煤矸石-煤气化渣胶结充填体(CCCPB)的充填性能.实验结果表明:① 受级配和水化程度影响,骨料掺量为20％时,其3d 和7d 的强度都达到最大值,28d 强度为6.7MPa;② 总固体质量分数对强度和流动性影响十分明显,且高水环境更有利于硫酸钠对CCCPB 的激发效果;③ 硫酸钠可显著激发CS 活性,3d 和7d 水化产物主要是氢氧化钙和水化硅酸钙,28d 时生成大量钙矾石,且随硫酸钠质量分数增加,充填体早期生成了更多的水化产物,在28d 龄期内并未出现强度折减现象;④ 随硫酸钠质量分数增加,凝结时间逐渐缩短,对终凝时间影响更为显著;塌落度、扩展度经时损失量逐渐增大;泌水率、收缩率逐渐减小,以硫酸钠质量分数2％为界限,各参数变化速率逐渐减小,且总固体质量分数对初始流动性的影响大于硫酸钠质量分数;⑤ 在最佳配比:骨胶比2∶8,总固体质量分数80％,硫酸钠质量分数2％时,各类重金属浸出量均低于国家标准,满足环保要求.基于上述研究,可以推断出CCCPB 完全可以在充填开采中被使用.
提交时间：2022-06-26
9. 机器学习在煤的地球化学中的应用
摘要： 研究煤中元素赋存状态的方法包括各种显微探针方法(电子、离子和X 射线探针)、谱学方法(如X 射线吸收精细结构谱方法)、数理统计方法、浮沉试验方法和化学方法(如逐级化学提取试验).传统常用的数理统计方法有相关分析、聚类分析、因子分析和多元判别分析等,其中相关分析是基于灰分、硫质量分数、常量元素质量分数与微量元素质量分数的相关性来判断元素的赋存状态,如计算煤灰分与煤中元素质量分数之间的相关系数.但是,数理统计方法在判别煤中元素赋存状态和来源时有诸多问题,例如不同基准下(全煤基和灰基)煤中元素相关性不一致问题.不同的层次聚类算法在判别煤中元素的赋存状态时也会有诸多问题,例如不同的层次聚类算法会导致煤中元素赋存状态的推测结果不同.机器学习的发展为上述问题的解决提供了解决方法.例如非对称对数比转换方法,有效解决了煤和煤炭不同基准下元素之间、元素和灰分之间相关性不一致的问题.在单链接、全链接、平均链接和质心链接等4种常见的分层聚类算法中,平均链接算法的效果相对要好,在基于原始数据和转换后数据的聚类分析中,基于皮尔逊相关系数的距离度量都要比欧几里德距离好,基于枢轴坐标进行转换后的数据优于原始数据,而加权对称的枢轴坐标又优于枢轴坐标.另外,还论述了机器学习在煤中关键金属和有害元素的地球化学研究优势,在以机器学习算法预测钡对关键金属元素铕干扰的临界值和基于CART 算法确定中国煤中铀的辐射危害阈值2个实例中,机器学习算法得出的结果相比传统方法更加精准.
提交时间：2022-06-26
10. 深部强采动大断面煤巷围岩外锚-内卸协同控制技术
摘要： 针对深部剧烈动压扰动影响下软碎煤体巷道围岩持续大变形破坏的控制难题,以某矿深部强采动影响区典型大断面软碎煤体巷道为研究对象,分析了深部煤巷经历强采动影响下的矿压显现规律,阐明了引起围岩大变形破坏的主要原因,得出了煤巷围岩的主要控制难点.基于此提出了深部强采动大断面煤巷围岩外锚-内卸协同控制技术,煤巷浅部围岩锚索注强化锚固技术提高了主体承载结构的围岩强度,为内部造穴卸压创造了良好的施工环境;两帮煤体深部应力高峰区采取大直径孔洞造穴卸压,阐明了在不破坏浅部锚固围岩稳定性基础上使煤巷两帮高支承压力峰值转移至造穴孔洞实体煤侧的卸压机制.内部大直径造穴孔的布置使深部煤岩体的变形向卸压孔洞群转移,为深部煤岩体持续向外运移提供让压补偿空间,浅部强化锚固能有效阻断深部煤岩体向煤巷空间运移,减少煤巷两帮围岩变形量;提出大断面煤巷围岩外锚-内卸的“ 固结修复、桁索强锚、内卸转移、内外协同”控制机理,并通过相似模拟及数值模拟的方法验证了煤巷围岩外锚-内卸协同控制技术的可行性.现场工程实践表明:煤巷采取外锚-内卸协同控制技术,有效抵御了大断面软碎煤体巷道在强采动影响下的两帮围岩大变形,显著改善了煤巷围岩应力状态.
提交时间：2022-06-26
11. 渤海湾盆地北部上古生界油气藏地质特征及勘探潜力
摘要： 上古生界含油气系统是渤海湾盆地重要的勘探领域,迄今为止发现了多个与石炭—二叠系煤系烃源岩相关的原生油气藏,展示了该领域良好的勘探前景.由于东部渤海湾盆地及南华北地区古生界遭受了强烈的造山运动改造,油气成藏条件异常复杂,该领域持续增储上产面临与生烃成藏、资源潜力相关的一系列关键地质问题与技术难题.立足渤海湾盆地北部,以煤系烃源岩精细地质评价、多层系油气充注成藏过程及残留盆地原生油气藏勘探评价技术研发为重点,重新认识渤海湾盆地北部上古生界油气藏地质特征,评价勘探潜力.研究表明,石炭—二叠系煤系烃源岩既生气又生油,尤其是太原组更利于煤中富氢组分形成和保存;生烃动力学模拟实验证实太原组煤系烃源岩更早进入生油门限和生气门限,具有更好的生油和生气潜力;生烃范围比原有认识扩大,黄骅坳陷大港探区石炭—二叠系总生气量达56.17万亿m3,生油总量20.63亿t,提升了潜山内幕油气藏勘探潜力.基于油气藏解剖与油气充注物理模拟实验相结合的方法,构建了潜山多元内幕油气差异富集模式,提出靠近输导通道附近的优势厚层储集体、断层转折部位、低角度逆冲断裂输导体是潜山内幕油气藏优势运聚区,有效支撑油气勘探部署.
提交时间：2022-06-26
12. 煤型关键元素矿床的资源综合利用与潜在环境风险——以云南临沧某锗提炼厂为例
摘要： 煤和煤系资源的综合高效清洁利用是"双碳"目标达成的必要和有效途径.煤型关键元素矿床在富集有益元素的同时,常高度富集有害元素,且关键元素提取过程的有害物质释放,对环境和人体健康构成潜在风险.煤型锗、镓-铝、钒-硒矿床已在中国成功开发利用,然而,煤型关键元素矿床资源的综合利用率低,尾矿环境危害大.以云南临沧某锗提炼厂为例,聚焦尾矿中的关键元素资源和有害元素潜在环境风险,进而为煤型关键元素矿床的开发利用提出建议.结果表明:尽管临沧锗提炼厂尾矿中关键元素Be,Cr,Nb,Mo,Sb,Cs和W较世界褐煤煤灰富集,但均低于煤型矿床的边界品位,鉴于尾矿固体废物处置成本和资源综合利用收益,Be和Cs可作为关键元素与锗协同提取或从尾矿中再提取综合利用.与世界土壤相比,临沧锗提炼厂尾矿中Be,As,Mo,Sb和U富集,而Cr,Cu,Zn,Se和Pb稍富集,存在一定环境风险.鉴于煤型关键元素矿床低品位与难提取的特点和开发提取现状,煤型关键元素矿床的绿色可持续开发利用应加强煤及煤系地层多关键元素矿床的成矿机理和成矿条件研究,构建煤系多资源、多关键元素协同勘探和协调开采技术体系,建立煤及煤系地层多关键元素综合提取与高值化利用关键技术和煤基废物有害元素的环境风险评价技术保障体系.
提交时间：2022-06-26
13. 煤的冲击倾向性研究进展及冲击地压“人-煤－环”三要素机理
摘要： 煤的冲击倾向性是冲击地压机理的基础研究问题之一,也是目前评估和预测煤矿冲击地压危险程度的主要依据之一.系统梳理了煤的冲击倾向性专业术语和冲击倾向性指数的研究历史,提出了煤的冲击倾向性直接指数和间接指数的概念和定义.对现有的16种冲击倾向性指数的出处、定义、表征符号、计算公式、试验过程、分类标准等进行了详细介绍.对来自5个煤矿的30个煤样进行了单轴压缩试验,利用试验结果对16种冲击倾向性指数进行了计算,获得了具体的冲击倾向性类别.为了对煤的16种冲击倾向性指数的判别结果进行统一验证,根据煤样破坏过程和破坏状态,提出了基于试验现象的煤样冲击倾向性定性判据及分类标准.通过统一对比,结果表明剩余弹性能指数判别结果和定性判据判别结果完全一致.剩余弹性能指数以煤线性储能规律为基础,从煤样受力全过程中能量输入、储存、消耗、剩余的角度出发,以煤样破坏时剩余的绝对能量值作为判别指标,符合冲击地压发生时释放弹性应变能的本质.剩余弹性能指数属于煤的冲击倾向性直接指数,所得结果实现了和定性判别结果的相互验证和统一,具有科学性与适用性.根据冲击地压属于深部工程地质灾害的特点,借鉴系统工程学思想提出了冲击地压“人-煤-环” 三要素机理,进一步明确了煤的冲击倾向性研究所起的作用和地位.从力学性质和材料性质2个方面分析了煤和岩石的本质属性差异,认为冲击地压属于固体可燃有机岩动力破坏,而岩爆属于固体不可燃无机岩动力破坏.最后,提出了煤的冲击倾向性指数研究中存在的6个关键科学问题.
提交时间：2022-06-26
14. 煤系中战略性金属矿产资源:意义和挑战
摘要： 战略性金属矿产资源对国民经济发展和国防安全具有重要作用.煤是特殊的沉积有机岩石,在其形成过程的特定地质条件下,可以富集战略性金属,并在煤系中形成大型或超大型金属矿床.由于煤系战略性金属矿床不断被发现,世界各国对煤系战略性金属矿产高度重视,使其成为矿产资源勘探的重要领域和重要方向.基于煤系战略性金属矿产的丰度和规模、粉煤灰中金属元素(如锗、镓、铝、铀等)现有提取利用情况和其他金属开发潜力评估,煤系战略性金属矿产的开发利用表现出了良好的前景,将为战略性金属资源增储和环境保护(如燃煤引起的环境污染控制和碳中和目标的实现)发挥重要作用.然而,煤系战略性金属矿产在成矿理论、勘探和提取的理论与技术等方面的研究时间尚短、研究问题复杂和难度大,面临诸多难题或挑战.在成矿理论方面存在的诸多关键科学问题中,核心难题包括:成煤全过程中有机质(矿产)和无机质(矿产)的相互作用及其效应、金属成矿4个过程(物源供给/形成—物质迁移—金属富集—后期改造保存)和盆地演化3个阶段(沉积物充填—成岩作用—改造就位)之间的时空配置规律.在勘查技术方面存在的诸多关键技术问题中,其核心技术难题是煤系中战略性金属元素丰度和组合与地球物理参数的定量表征.煤系战略性金属的类型、赋存环境、组合样式的多样性,造成传统的或单一的勘探技术难以适应煤系中大部分金属矿床的勘探.在提取技术方面存在的挑战是除了个别金属外(如锗、铀、铝等),煤系(或粉煤灰)中大部分战略性金属具有低品位和难提取的特征.正确认识煤系中战略性金属矿产资源现有研究状况、重要的科学和社会意义,以及面临的机遇和挑战,对实现战略性金属矿产的增储、资源评价和推动煤系金属资源的开发利用具有重要作用.
提交时间：2022-06-26
15. 煤系中的锂矿产:赋存分布、成矿与资源潜力
摘要： 锂作为一种重要的战略性金属矿产,成为近些年来矿产资源勘探领域的热点.锂矿床的类型主要包括卤水型、花岗伟晶岩型和黏土型等.煤和含煤岩系中的战略性金属矿产研究取得了较多的进展,典型的有锗、镓-铝、铀、稀土、铌-锆等煤系共伴生金属矿产类型.煤中锂在过去相当长的时间内未被当作可从煤中开发利用的金属,仅在2008年后才得到较多关注和研究.煤中锂含量超过一定品位时,可形成与煤共伴生的锂矿床,属于沉积型锂矿床,但由于锂的原子序数低、赋存状态多样,是煤中赋存状态研究难度较大的元素之一.基于前人的研究,并结合煤系金属矿床特点,提出煤系中共伴生锂矿床的边界品位为Li2O 含量为0.08％(高温灰基).中国煤系锂资源主要分布在华北的石炭—二叠系地层,少数分布在南方.迄今发现的品位最高的煤系锂矿床主要有山西晋城地区晚石炭世煤层、内蒙古准格尔官板乌素矿晚石炭世煤层以及重庆草堂矿晚三叠世煤层(Li2O 含量均大于0.2％,高温灰基),其中锂最重要的载体均为锂绿泥石或含锂的绿泥石.以上3个煤系锂矿床中Li 的异常富集均为热液成因.煤系锂矿床中常还共伴生Ga 和REY 等战略性金属,有望实现煤系多种战略性金属矿产资源的协同开发和综合利用.
提交时间：2022-06-26
16. 百色盆地古近纪煤中战略性金属铯富集的控制因素
摘要： 在特定的地质条件下,煤中可以富集战略性金属元素并形成煤系战略性金属矿床.煤系战略性金属矿产的研究已成为当前煤地质学研究的主要方向之一.沉积源区物质的输入是影响煤中战略性金属元素富集的主要影响因素之一.运用X 射线衍射分析(XRD)、带能谱的扫描电镜(SEM-EDS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X 射线荧光光谱(XRF)等技术对广西百色盆地那读组下百岗段主采煤层样品进行了矿物学和元素地球化学研究,并探讨了物源区供给对该煤田煤中战略性金属铯富集的控制作用.结果表明:百色盆地古近纪煤中的矿物以伊利石、高岭石和石英为主,主要来源于盆地周缘三叠系碎屑岩风化产物;盆地西部煤层与东部煤层相比,具有相对高的黏土矿物含量;仅在盆地东部的州景4号和5号煤层中检测到了碳酸盐矿物方解石.与世界低煤阶煤均值相比,百色盆地古近纪煤中富集元素铷(Rb)、锑(Sb)和铯(Cs);但盆地西部的煤层中较为富集元素Rb 和Cs,盆地东部的煤层较为富集元素Sb,Cs 和U,并且Cs 的富集不仅存在于煤中,也存在于顶底板和夹矸中,且顶底板和夹矸中Cs 的含量要远高于煤中的,通过相关性分析Cs 主要与黏土矿物相关,通过扫描电镜观察到黏土矿物多为陆源碎屑成因,表明沉积源区输入的陆源碎屑物是Cs 异常的主要因素.百色盆地东部煤层和西部煤层的矿物组成和元素组成上的差异,可能与盆地西部和盆地东部煤层物源区性质,以及沉积环境上的差异有关.
提交时间：2022-06-26
17. 真三轴动静组合加载饱水煤样能量耗散特征
摘要： 煤矿冲击地压发生与煤岩的物理力学性质、所受静载荷与动载荷的结构失稳等因素有关.煤岩体失稳过程伴随着能量的吸收、储存、转换和释放,现场煤岩体破坏是受多种环境影响下的复杂过程,较难完成定量描述煤岩体释放吸收能量的大小,真三轴动静组合加载条件煤岩变形破坏的机理和能量耗散特征值得深入研究.采用真三轴动静载霍普金森冲击加载系统对自然与饱水2种状态煤样进行不同动静组合加载试验,通过试验分析2种状态煤样真三轴动静组合加载变形破坏过程中各能量变化规律及占比特征.试验结果表明:通过饱水处理能够降低煤样对弹性能量的储存能力,饱水煤样的能量反射率比自然煤样高17.25％～37.04％,在相同Y 轴静载作用下自然煤样的能量吸收率比饱水煤样高17.13％～55.95％;揭示了自由水在煤样裂隙中抑制能量的透射率,使入射能以反射能的方式进行无用耗散,减小煤样的能量吸收率;自然煤样的能耗密度大于饱水煤样,在冲击加载X 方向煤样能耗密度与峰值动态应力呈正相关,在Y,Z 轴方向呈负相关.证实了水在三维动静组合加载作用下对煤样吸能破坏的诱导作用,冲击能量在煤样中被煤样和水吸收,煤样吸收能量用于诱导形成新的裂隙,形成煤样宏观破坏,水吸收能量用于新旧裂隙的相互贯通,形成煤样内部微观结构破坏.
提交时间：2022-06-26
18. 神府南部延安组富油煤多源判识规律
摘要： 富油煤对缓解中国油气资源供应紧张局势、实现煤炭绿色低碳利用具有重要的资源优势.与富氢煤相比,富油煤具有更广义的范畴、更明确的实用性,且高挥发分产率与高焦油产率之间并不具有单调对应性,尤其在有限区域或煤阶范围内,这一规律尤为明显.但目前富油煤识别指标单一且以往数据较少,在标准格金干馏试验基础上丰富富油煤识别方法是亟待解决的重要问题.以神府南部矿区为例,通过探讨富油煤相关性特点及宏-微观控制规律,结果显示:① 煤层厚度与煤焦油产率分布稳定性呈正相关性,但与焦油产率相关性较弱;② 在有限的煤阶范围内,挥发分与焦油产率间规律不甚显著,反而对产气率、产水率约束性更为明显.这一现象同样体现在H/C 原子比,高H/C 原子比并未指示高焦油产率,但对较低的产气率和较高的产水率具有清晰指示意义,这与煤中含氧官能团裂解并获取氢自由基的过程存在密切相关性;③ 宏观煤岩类型对焦油产率具有较好的控制性,这与煤体显微煤岩组成密切相关,总体表现为镜质组、矿物双重控制性,其中光亮煤、半亮-半暗煤焦油产率主要受控于镜质组含量;暗淡煤、夹矸主要受控于煤中矿物含量;④ 灰分与焦油产率间总体呈单调递减规律,但不同煤灰成分表现有所不同.指示内源沉积作用的CaO+MgO 质量分数增加,有助于富油煤热解催化并一定程度提高煤焦油产率.指示陆源碎屑沉积的SiO2+Al2O3质量分数增加则会降低煤焦油产率,与灰分指示规律一致.指示闭塞、滞留环境的Fe2O3(黄铁矿)虽然对煤热解具有催化裂解作用,但在格金干馏试验条件下并未明显促进焦油产率升高,反而对产水率的促进作用更为明显;⑤ 真密度与焦油产率间呈负相关性,低密度煤样表现为Aar/Aal,B,C,CH2/CH3相对较小,指示煤中脂肪结构较为丰富、烷基侧链丰富,有利于热解过程中不稳定化学键裂解形成分子量较小的烷基自由基进而提高煤焦油产出.
提交时间：2022-06-26
19. 稀土-锆(铪)-铌(钽)-镓的活化、迁移和富集机理——以务正道地区上二叠统吴家坪组煤系为例
摘要： 对务川—正安—道真(务正道)地区桥溪河矿区上二叠统吴家坪组底部煤系进行了系统的矿物学和地球化学测试和分析,以便查明煤系战略性金属的活化、迁移和富集过程,并评价其综合利用潜力.依据矿物组成和高岭石的结晶程度,自上而下确定了4个矿物组合层段(层A、层B、层C 和层D).层A(煤层顶板)的矿物主要由方解石、石英和伊利石组成;层B(煤层)由高岭石、黄铁矿、黄钾铁矾和伊/蒙混层组成;层C(直接底板黏土岩)由有序高岭石组成;层D(间接底板黏土岩)由无序高岭石组成.REY,Zr(Hf),Nb(Ta),Ga 的质量分数由高到低依次是:层C+D＞层B＞层A.层A,B,C 和D 中的REY 分别赋存于磷灰石、独居石、锆石+高岭石、高岭石+磷酸盐矿物中.层A,B 中的Nb(Ta)和Zr(Hf)主要赋存于锆石和钛矿物中,层C,D 中则主要赋存于锆石中.层A,B 碎屑物质主要来源于峨眉山玄武岩和少量的碱性火山灰,层C 黏土岩起源于过碱质中酸性火山灰的沉降和蚀变,层D 黏土岩起源于碱性基性火山灰的沉降和蚀变.煤系剖面中REY,Zr(Hf)和Nb(Ta)的活化、迁移和富集受控于载体矿物的控制:① Zr(Hf)和Nb(Ta)主要赋存于耐蚀变性的锆石或钛矿物中,水/岩作用过程中Zr(Hf)和Nb(Ta)无明显的活化、迁移和分异,故它们的分布受控于火山灰性质(过碱质、中酸性火山灰)和输入量的控制;② REY 主要来源于火山碎屑或峨眉山玄武岩,水/岩作用过程中容易解离出来而随溶液迁移和沉淀,引起REY 质量分数和REY 地化参数的不均匀分布.煤层(层B)和黏土岩(层C+D)可作为REY-Zr(Hf)-Nb(Ta)-Ga 的潜在来源,可考虑综合勘探和利用.
提交时间：2022-06-26
20. 粒径对褐煤非薄层干燥及干燥褐煤自燃与复吸特性的影响
摘要： 研究了非薄层状态下昭通褐煤粒径对其干燥及干燥褐煤自燃、复吸特性的影响.采用褐煤非薄层干燥实验装置,测定了不同粒度褐煤非薄层干燥残留水分含量变化,实验结果表明粒度较小的样品具有较高的干燥速率,当褐煤粒度降低至临界粒度(2～5mm)时,进一步降低粒度不会促进褐煤干燥速率的提升;非薄层干燥过程中仅观察到了升速干燥阶段和降速干燥阶段,且最大干燥速率显著低于褐煤薄层干燥研究中的最大干燥速率;褐煤非薄层干燥中样品温度、残留水分为非均匀分布,通过数值模拟发现样品表层和中心区域温度、残留水分存在显著的梯度,温度、残留水分分布呈现分层现象,温度分布数值模拟结果在褐煤非薄层干燥中试实验中得到验证.采用交叉点温度法与绝热氧化速率法测定了干燥后褐煤的自燃特性,在交叉点温度测试过程中自然对流主导热质传递,小于临界粒度时进一步减小褐煤粒度其交叉点温度无明显变化;在绝热氧化速率测试过程中强制对流主导热质传递,绝热氧化速率随褐煤粒度减小持续降低.干燥后褐煤非薄层复吸时,粒度较小的样品具有较高的复吸速率,当褐煤粒度降低至临界粒度时,进一步降低粒度不会导致复吸速率的增加.非薄层状态下褐煤干燥及干燥褐煤自燃与复吸特性均与薄层状态下有显著差异,临界粒度对于褐煤干燥具有重要意义,在临界粒度范围进行干燥可在保证干燥速率的同时降低破碎成本,且不会导致自燃倾向性与复吸速率提升.
提交时间：2022-06-26
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