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涡阳花沟西10煤中微量元素的赋存状态及环境效应

陈健  
【摘要】:为探明涡阳花沟西10煤中微量元素的赋存状态和环境效应,给10煤煤炭资源的开采和合理利用提供科学依据,共收集10个钻孔煤样品,分别对该研究区10煤中微量元素的富集情况、赋存状态和挥发性进行了研究,并以研究区10煤层为例,探讨了基于模糊综合评判的三级(洁净煤、一般煤和不洁净煤)煤洁净程度评价方法。 采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分析了煤中13种微量元素的含量,与华北煤、中国煤和世界煤相应元素的丰度值相比,大多数元素的含量属于“正常”或“低”质量分数水平;从相对于地壳、中国大陆岩石和土壤的富集系数可以看出:大多数样品中元素轻微富集或不富集。 应用LECO碳硫分析仪测定了煤的总有机碳(TOC),其与微量元素含量的相关关系分析表明:Be、Ba、Zn和Mo兼有有机亲和性和无机亲和性,但Be和Ba以无机亲和性为主,Zn和Mo两者相当;V、Cr、Co、Ni、Cu、Sb、Pb和T1主要具有无机亲和性;Cd主要具有有机亲和性。 X射线衍射(XRD)分析结果表明:10煤中的无机组分主要含有粘土矿物高岭石,碳酸盐矿物铁白云石、菱铁矿和方解石等,部分含有石英、黄铁矿、白云母和方铁锰矿 聚类分析表明:10煤中13种微量元素可分为两大类,其中V、Sb、Cu、Cr、Pb、Co、Ni、Tl、Mo、Be和Ba等11种元素,为铝硅酸盐吸附类,部分可能与碳酸盐矿物结合;Zn和Cd两种元素,为有机结合类,Cd以有机结合态为主。 因子分析表明:前三个因子的累积贡献率为86.39%,因子F1中V、Cr、Co、Ni、Cu、Sb、Pb和Ba有较高因子载荷,因子F2中Be、T1和Mo有较高因子载荷,因子F3中Zn和Cd有较高的因子载荷,因子F1为无机结合态因子(铝硅酸盐因子),因子F2为赋存状态不确定因子,F3为有机结合态因子。 1100℃静态燃烧实验表明:Be、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sb和Ba为中等挥发,Mo和V的挥发性不确定,Pb、Tl和Cd易挥发,10煤中Pb和T1含量相对较高,在煤炭资源的利用过程中需注意其危害。 以部分原煤煤质参数,有害微量元素的含量、挥发性和赋存状态,煤的工艺特征为评价指标,根据微量元素的毒性确定元素权重,并采用模糊综合评判的方法,对研究区10煤层煤的洁净程度进行了分析评价。评价结果表明:涡阳花沟西10煤属洁净煤。


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