“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
21. 贵州盘县晚二叠世煤系天文轨道约束的战略性金属富集
摘要： 贵州盘县地区晚二叠世煤系内发现各战略性金属含量在层序格架内的分布具周期性富集的规律,并伴随着自然伽马高异常的特征.由于记录海平面变化的层序构成与对气候敏感的自然伽马测井记录均受天文轨道的影响,所以战略性金属垂向周期性的分布可能与天文轨道周期性变化相关.基于沉积学、层序地层学、旋回地层学等理论与研究方法,对研究区的战略性金属富集周期与天文轨道周期之间的联系展开研究.结果表明,研究区晚二叠世煤系可识别出16.5个长偏心率周期与13个战略性金属富集周期,2者存在一定的耦合关系;依据研究区晚二叠世煤系的化学风化趋势和前人的华南化学地层成果可将古气候划分为6个阶段,其与战略性金属垂向分布存在一定的联系;战略性金属含量的周期性演化也同时受制于古环境变化及地球内部活动.古气候、古环境与海平面的变化均受天文轨道调控,因此天文轨道对与3者紧密联系的战略性金属富集起到约束作用.战略性金属周期性富集可归因于天文轨道的周期性活动,后者通过调控地球表面接收到的太阳辐射量,造成古气候与海平面的波动,从而引发古环境变迁,甚至在某种程度上影响了地球内部活动,既控制着前者的物质来源,又制约沉积物中黏土矿物和有机质含量发生改变,最终使前者呈不同程度吸附于2种载体上.
提交时间：2022-06-26
22. 贵州西部晚二叠世煤中关键金属异常富集的物质来源
摘要： 关键金属矿产资源对国民经济发展和国防安全至关重要.煤中关键金属的研究是近年来煤地质学、矿床学和冶金领域研究的前沿问题.贵州西部是中国西南地区重要的产煤区,区内晚二叠世含煤岩系高度富集某些关键金属元素.煤系中这些关键金属元素在一定条件下能够形成具有工业价值的矿床被提取利用,成为传统金属矿床的重要补充,对保障关键金属资源的战略安全具有重要现实意义;同时,该类关键金属记录了能够反映区域地质背景方面的煤的岩石学、矿物学和地球化学等信息,为研究区域构造和复杂地质活动提供依据.为此,以贵州西部主要晚二叠世煤田为研究对象,通过电感耦合等离子体质谱仪,测定了研究区煤中关键金属的浓度,分析了矿区煤系关键金属的分布和富集规律,在综合已有的贵州西部多个矿区晚二叠世煤的矿物学和地球化学特征的基础上,提出贵州西部煤中关键金属的富集主要受蚀源区供给、火山灰降落和热液流体的影响.其中,蚀源区康滇古陆为含煤盆地沉积物的堆积和泥炭中的无机质提供了主要的物质来源,是西南地区晚二叠世煤中关键金属背景值的决定因素,导致煤中Li,Nb,Zr,Ti,Co,Ni,Cu,Zn 和稀土元素的富集;碱性火山灰的输入,造成煤中稀土、Nb、Ta、Zr、Hf 和Ga 的富集.其他影响因素,包括沉积环境、海水影响、地下水、热液流体作用等,对关键金属富集成矿不起决定性作用,但是海水影响的沉积环境可能对某些关键金属(如Mo,U)的保存提供有利条件.
提交时间：2022-06-26
23. 鄂尔多斯盆地南北缘煤中金属异常富集成因对比
摘要： 鄂尔多斯盆地含煤地层中蕴藏丰富的金属元素,是煤中金属分布规律及成因研究的热点区域,尤以盆地南北缘煤中金属最为富集,且表现出不同的规律和特征.通过对南缘有代表性的渭北、黄陇煤田和北缘准格尔煤田进行采样分析,结合收集已有测试数据,对比南北缘煤中金属富集的种类、丰度、煤岩特征及差异、成煤环境差异、物源特征,分析盆地南北缘煤中金属富集成因差异.结果表明,与世界煤相比,盆地北部准格尔煤田煤中Li,Zr,Hf 富集,Be,Ga,Sr,Nb,Pb,Th 轻度富集,盆地南部黄陇煤田煤中Sr,Ba 轻度富集,渭北煤田煤中Li 富集,Ga,Zr,Nb,Cs,Hf,Ta,Pb,Th 轻微富集.盆地晚古生代煤显微煤岩组分,南部镜质组含量大于北部,总体上山西组镜质组含量低于太原组,中生代延安组煤镜质组含量最低.煤中矿物以黏土矿物和碳酸盐矿物为主,在盆地南缘煤中发现磷灰石、锐钛矿,还发现有不规则形状的碎屑石英和蠕虫状高岭石,为火山灰输入含煤地层特征;北缘煤中发现丰富的方解石晶体,以裂隙填充及自生形态为主.盆地北部和盆地南部Al2O3/TiO2(含量比)均在8～70,表明源岩为中性-长英质物质,Nb/Y-Zr/TiO2分布表明,中性-长英质火山岩向鄂尔多斯盆地南北部提供了大量的陆源碎屑.盆地北部煤样与阴山古陆钾长花岗岩、本溪组铝土矿配分模式相似,表明其源岩为阴山古陆钾长花岗岩和本溪组铝土矿;盆地南部煤样表现出与秦岭古陆中性-长英质火山岩相似的稀土元素配分模式,均为稀土元素分异不明显,表明其物源来自秦岭古陆.盆地北部煤中Sr/Ba(含量比)为0.07～7.78,均值3.49,表明其主要受海水影响;盆地南部渭北煤中Sr/Ba 为0.60～6.25,均值2.77,表明其成煤过程也主要受海水影响.盆地南部黄陇煤田煤中Sr/Ba 为0.60～1.17,均值0.78,表明其成煤过程主要受淡水影响.北部准格尔煤田煤的主要物源为阴山古陆中元古代钾长花岗岩和本溪组风化壳铝土矿,由于源岩的碎屑物质供给,煤中元素含量总体偏高,成煤过程受一定程度的海水影响,为阴山古陆陆源碎屑供给-泥炭形成环境复合型成矿模式;南部煤田主要物源为秦岭古陆的中性-长英质火成岩,由于源岩的碎屑物质供给,煤中Ga,Li,Bi,Co 等轻度富集,南缘煤的物源主要来自秦岭古陆,基本不受本溪组铝土矿影响,因此该区煤中发现的磷灰石矿物可能与火山成因的物质有关,为秦岭古陆陆源碎屑供给-酸性火山灰复合型成矿模式.
提交时间：2022-06-26
24. 采动地表浅层隐蔽裂缝的无人机红外识别现场试验
摘要： 煤矿高强度开采易引起地表沉陷和地裂缝等灾害,损伤地表生态,甚至诱发遗煤自燃,威胁煤矿安全生产.西部矿区土地荒漠化严重,部分矿区地表覆盖风积沙,地表采动裂缝易被风积沙掩盖,常规监测方法难于识别采动地表浅层隐蔽裂缝.为探究采动地表浅层隐蔽裂缝识别的可行性,提出了基于无人机红外识别采动地表浅层隐蔽裂缝的方法.以神东矿区大柳塔煤矿52605工作面为工程背景,对工作面上方一地表采动裂缝设计不同埋深的隐蔽裂缝并于夜间进行连续监测,获取了不同时刻的红外图像,并对不同时刻红外图像中隐蔽裂缝、风积沙、植被的温度信息进行了提取和分析.研究结果表明:基于无人机搭载红外相机可有效识别采动地表浅层隐蔽裂缝且不同时刻可识别的埋深不同,隐蔽裂缝与周围地物温差越大,其越易于被识别.隐蔽裂缝温度在采动裂缝导热和环境温度共同作用下不同于周边地物的温度,且与埋深相关性较强.该研究条件下,21:00pm至5:00am,隐蔽裂缝温度、地表采动裂缝温度、风积沙温度、植被温度不断下降.1:00am 至5:00am期间,不同埋深隐蔽裂缝与风积沙的绝对温差均≥1.2 ℃、与植被的绝对温差均≥2.1 ℃,绝对温差较大,此期间易于识别隐蔽裂缝.而21:00pm 时,埋深15,20,30cm 隐蔽裂缝与风积沙的绝对温差分别为0.8,0.6,0.8 ℃;23:00pm 时,埋深20cm 隐蔽裂缝与风积沙的绝对温差为0.7 ℃,温差绝对值相对较小;因此,21:00pm,23:00pm 时上述埋深的隐蔽裂缝难于识别.
提交时间：2022-06-26
25. 重庆中梁山煤田凝灰岩中战略性金属的浸出试验
摘要： 西南地区晚二叠世含煤岩系底部广泛分布一层由基性火山灰经热液流体蚀变的凝灰岩.凝灰岩中富集稀土元素(REY),Nb 和Ga 等战略性金属,称之为一种新型的煤型战略性金属矿床.然而,凝灰岩中战略性金属的可提取性如何,尚不清楚,制约了这些金属的开发利用.为此,以重庆中梁山煤田晚二叠世凝灰岩为对象,采用(NH4)2SO4,H2SO4,NaOH,HCl 和HF 等试剂对凝灰岩中REY,Nb,Ga,Al2O3和SiO2进行分步连续浸出.结果表明,(NH4)2SO4能浸出约30％的REY,表明凝灰岩中离子吸附型REY 占比大于30％,其余的战略性金属均以矿物相形式存在.(NH4)2SO4—H2SO4—NaOH—HCl—HF 分步连续浸出可有效提取凝灰岩中的REY,Ga,Nb 等战略性金属.REY,Ga,Nb,Al2O3,SiO2的总浸出率分别为86.52％,67.32％,54.70％,87.87％和98.97％.浸出后的残渣以硫铁矿为主,也可以被综合利用.整个分步连续浸出的较优条件为:①(NH4)2SO4质量浓度为15g/L,浸出温度为20 ℃,浸出时间为12h,液固比为1;② H2SO4质量分数为60％,浸出温度为130 ℃,浸出时间为3h,液固比为3;③ NaOH 质量分数为45％,浸出温度为130 ℃,浸出时间为2.5h,液固比为3;④ HCl 质量浓度为150g/L,浸出温度为90 ℃,浸出时间为2h,液固比为3;⑤ HF 质量分数为15％,浸出温度为75 ℃,浸出时间为2h,液固比为4.
提交时间：2022-06-26
26. 陕西典型矿区煤系关键金属元素富集特征及其成因机制
摘要： 煤型关键金属矿床的研究现已成为国内外煤地质学和矿床学研究的重要内容,也是当前国际矿产地质界的前沿问题.陕西煤炭资源丰富,含煤岩系涵盖石炭—二叠系(太原组,山西组)、三叠系(瓦窑堡组)及侏罗系(延安组),不同煤田及不同时代煤层煤质特征差异较大,部分地区煤中存在关键金属的富集.为了查明陕西煤系关键金属的富集分布特征及成因机制,选取主要煤田10个典型煤矿的含煤岩系为研究对象,系统开展煤的工业分析、全硫分析和微量元素地球化学测试.陕西煤中关键金属富集主要分布于石炭—二叠系煤系,在渭北及陕北石炭—二叠系煤系中普遍存在Li-Ga-Nb-Ta-REY 关键金属组合的共富集.这些关键金属主要赋存于高岭石、勃姆石、磷酸盐等矿物中,且在靠近煤层夹矸及顶底板的煤系中更为富集.陕西石炭—二叠系煤中关键金属的富集与华北地台沉积基底及本溪组古风化壳密切相关,关键金属元素主要由盆地周缘蚀源区古风化壳黏土质和铝土质碎屑物质经水系搬运进入泥炭沼泽,通过有机质与无机质相互作用而富集;此外,也可能受同沉积火山灰输入及大地构造的部分影响.石炭—二叠系为陕西煤型关键金属矿产的富集层位,煤系Ga,Li,Nb,Ta 等关键金属普遍达工业利用品位,REY 在金华山煤矿太原组和桑树坪煤矿山西组煤系中也达工业利用品位,具有良好的勘查前景.其中,渭北石炭—二叠纪煤田和陕北石炭—二叠纪煤田府谷矿区可作为陕西煤型关键金属矿产勘探开发的首选靶区.
提交时间：2022-06-26
27. 风化煤基催化材料的制备及其活化PMS降解苯酚
摘要： 为实现低品质风化煤资源的高值高效利用和对含酚废水的清洁治理,以低品质风化煤(CCM)为原料,分别添加ZnCl2,KOH和H3PO4等活性剂,采用浸渍混合-氮气焙烧工艺制备了3种煤基过硫酸盐催化材料,利用XRD,SEM,BET,FT-IR和XPS等手段对其进行了表征,并研究了其用于活化过一硫酸盐(PMS)催化降解水中苯酚的性能.结果表明:以ZnCl2为活化剂制备的催化材料(CCM-ZnCl2)具备较高的催化活性,其反应速率常数是未添加活性剂样品的63.7倍;添加的活性剂ZnCl2与风化煤生成了硅锌矿,说明新物质的引入在热处理过程中促使了物相转变.CCM-ZnCl2对PMS的优异的活化性能可归结为以下原因:ZnCl2作为活性剂的加入使风化煤具有更大的比表面积、更高的孔体积和更小的孔径,从而获得更好的吸附性能;CCM-ZnCl2材料丰富的边缘缺陷可拉长PMS的氧氧键,促进电子由苯酚转移至活化的PMS,从而通过非自由基路径(通过产生1O2)来实现苯酚的快速降解.由自由基实验可得,CCM-ZnCl2/PMS/苯酚体系中活性物种包括SO4·-、·OH和1O2,其中1O2占主导地位;由pH和阴离子降解实验可得,pH(3.0～11.0)和阴离子(Cl-,H2PO4-,HCO3-和SO42-)对CCM-ZnCl2/PMS体系影响不明显,表明CCM-ZnCl2催化材料在实际废水治理领域具有良好的应用前景.
提交时间：2022-06-26
28. 高压流体注入对煤岩变形和破裂特性的影响
摘要： 煤岩储层中孔隙压力、地应力和煤岩自身结构的耦合效应对煤体内裂纹的萌生、扩展以及破裂特性起着显著作用.以原煤为研究对象,进行了真三轴应力条件下高压流体致裂煤岩试验,以探究不同水平应力差(或中间主应力)和不同黏度流体耦合作用下煤体内裂隙扩展规律和破裂模式.得到流体压力峰值随中间主应力的增加而减小,且注水产生的流体压力峰值相比液态CO2和N2较大.随着中间主应力的减小,煤体破碎程度加剧.低中间主应力水平下,煤体内主要形成沿层理面及层理面附近扩展的拉伸裂隙.高中间主应力水平下,煤体内主裂隙呈斜穿层理结构的剪切破坏特性,形成了较大的煤块.孔隙压力增加过程中,裂隙扩展行为包括:① 煤颗粒翻转;② 高压流体作用下诱发拉伸裂隙所引起的层理平移;③ 偏应力作用下诱发剪切裂纹穿越层理而形成宏观剪切滑移面;④ 剪切裂纹在拉伸裂纹处中止扩展.因有效应力各向异性特性,煤体内孔隙压力增大使得最大偏应力也相应增大,最终导致煤体失稳破裂.基于此,提出修正裂纹滑动模型,获得了流体注入过程中裂纹密度参数随流体压力的增加而增大,随水平应力差的增加而减小,这与原煤的应变变化一致.由于水的黏度较大,裂纹密度参数在增压注水时相比注液态CO2和N2情况下较小,表明低黏度流体可以激活更多的孔隙裂隙.
提交时间：2022-06-26
29. 高耸构筑物采动变形特征与地基精准注浆加固机理
摘要： 高耸构筑物与一般建筑物不同,对地表移动变形量的响应与敏感性具有显著的特殊性.通过理论分析、数值模拟与工程实例应用等方法研究了高耸构筑物采动变形特征与保护技术.阐述了地表高耸构筑物采动变形特征的特殊性,并以高压输电线路铁塔为例,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,系统分析了地表下沉、水平移动、曲率、倾斜、水平变形对高耸构筑物采动变形的影响:地表倾斜导致铁塔屈服主要是由于塔基处轴向压应力达到其最大值,而拉伸(压缩)变形导致铁塔屈服主要是由于塔基处轴向拉(压)应力达到其最大值;基于高耸构筑物采动变形特征,提出并实施了高耸构筑物地基精准注浆加固技术,并通过理论分析揭示了地基精准注浆加固机理,得出基于地基下沉量的精准注浆压力理论公式;系统分析了精准注浆加固作用:注浆加固作用提高强度、注浆充填作用补偿下沉与注浆调斜作用矫正角度(倾斜);凝练出基于地基“下沉量-注浆压力”的高耸构筑物地基精准注浆加固技术核心内容,包括注浆依据、注浆时机、注浆位置、注浆作用与注浆机理;并在白坪煤矿广播电视信号铁塔下采煤进行了应用验证,研究结果表明:应用高耸构筑物地基精准注浆加固技术后,广播电视信号铁塔基础最大变形量(1.6～4.8mm/m)小于《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中的极限变形量(5.0mm/m),有效保护了该广播电视信号铁塔,验证了高耸构筑物地基精准注浆加固技术的合理性,对煤矿绿色开采、提高煤炭资源采出率、预防或减轻高耸构筑物采动损害、丰富和发展现有采动区建(构)筑物保护理论等具有重要理论与实际意义.
提交时间：2022-06-26
30. 高锂无烟煤中不同赋存态锂同位素组成趋同特征及其机理
摘要： 煤和含煤岩系中Li 是全球Li 资源潜在来源之一,引起了国内外高度重视.沁水盆地局部地区煤中Li 异常富集,探讨其同位素组成特点与演化有助于深化锂富集分配机制认识.以盆地北部阳泉矿区新景矿8号无烟煤层为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和X 射线衍射仪(XRD)测定Li 质量分数和矿物组成,结合逐级化学提取试验,确定煤中Li 的赋存状态.利用多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS),测试煤样和不同赋存状态Li 的同位素组成,探讨了煤化作用过程中Li 同位素分馏特征.结果表明:煤样Li 平均质量分数达138.04 μg/g,高于世界硬煤中的平均质量分数(14 μg/g);主要载体为高岭石,有少量Li 以有机结合态的形式存在;原煤样中δ7Li 的均值为-2.13‰,硅酸盐结合态δ7Li 的均值为-1.15‰,有机结合态δ7Li 均值为-1.53‰,不同赋存状态Li 同位素组成相似.研究认为,无烟煤中Li 同位素组成趋同机理为:① 煤化作用过程中轻的6Li 从有机结构中脱除,再次吸附到黏土矿物中,导致煤中有机结合态Li 同位素组成变重,硅酸盐结合态Li 同位素组成变轻;② 在水-岩反应过程中,硅酸盐矿物中重的7Li 很容易被溶液萃取,导致硅酸盐结合态中重的7Li 流失,Li 同位素组成变轻;③ 煤化作用升温过程有助于Li 元素的扩散,促使Li 同位素达到动力学分馏平衡.
提交时间：2022-06-26
- 1
- 2