我国煤系石墨研究及资源开发利用前景
发布时间：2021-03-09 06:15
煤系石墨属于特殊的非典型晶质矿物,多为隐晶质石墨,既是石墨矿产的重要组成部分,也是煤系综合矿产的一种。煤系石墨与煤层为同层异矿,煤向石墨演化的实质在元素组成上表现为富碳、去氢和脱氧,在分子结构上表现为有序化增强和石墨晶体结构的逐渐形成。煤岩组分、岩浆热和地质构造等均对煤成石墨化作用具有重要的影响,在多因素综合作用下,煤系石墨成矿常表现出差异石墨化特征。从煤系石墨成矿机理入手,提出了以化学组成参数为基础指标,以结构参数为精确指标的煤系石墨鉴别指标体系;从资源评价需求出发,将不同演化程度的煤系石墨划分为Ⅰ级（石墨）、Ⅱ级（半石墨）和Ⅲ级（石墨化无烟煤）等3类。煤系石墨的形成与岩浆活动和挤压性构造环境密切相关,受区域性构造–岩浆带控制,煤系石墨分布具有方向性、递变性、集中成带的特点,成矿区带呈现出"一纵三横"的分布特点,划分为滨太平洋成矿域、南岭成矿域、秦岭–大别山成矿域和阴山–燕山成矿域和9个成矿带。分析了我国煤系石墨资源现状,指出由于我国煤炭资源丰富和赋煤区构造–热叠加作用显著,煤系石墨资源潜力巨大。煤系石墨开发利用对于增强石墨矿产的战略保障能力、促进煤系矿产资源合理开发利用和推动煤炭企...
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(01)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
煤化作用与石墨化作用阶段
煤系石墨形成首先要有煤作为矿源层，煤是由有机组分(煤岩显微组分)和无机组分(矿物质)组成的混合物，由于煤中不同有机显微组分的分子结构、化学组成的差异性，以及对不同温度、压力条件的敏感性差异，导致其石墨化速率和石墨化产物也各不相同[6,12-13,19]，而不同种类、含量的矿物在煤的石墨化中的催化作用也各有差别[12,34-37]，由此决定了可石墨化性和石墨化差异性特征(图2)。R.E.Franklin[38]依据碳在高温下是否可石墨化分为可石墨化碳和不可石墨化碳两种类型，较弱的桥键、较小的超微孔隙和趋于定向排列的大分子结构决定了碳的可石墨化性。煤的大分子结构是由众多以芳香环为核心，含有侧链、官能团等小分子结构，由桥键连接组成的大分子基本结构单元(BSUs)，当桥键断裂、小分子结构排出，芳香环相互排列、堆叠可构成石墨的晶体结构；桥键的断裂也促使被“锁住”的芳层可以发生旋转、择优取向。A.Oberlin等[39]认为，无烟煤在2 500℃以上时，芳香层之间的超微孔隙出现扁平化，导致芳层有序排列。镜质组、壳质组和惰质组三大显微组分的结构变化和演化速率各不相同，在高煤级煤—石墨阶段，煤中原生有机显微组分逐渐消失，取而代之的是新生成的石墨化组分，根据其形态特征可以将其划分为颗粒状、片状或丝状石墨组分和热解碳，其中，片状和丝状石墨的石墨化程度最高，颗粒状石墨的石墨化程度较低[13,19,40]。实例研究发现，壳质组在高变质无烟煤中已经消失，表明其石墨化速率最快；其次为镜质组，惰质组在石墨化中表现出“惰性”特征，在石墨化程度高的样品中仍可观察到残留的惰质组分，表明其石墨化速率最慢[13,19,40-41]。2.2 温度
【参考文献】：
期刊论文
[1]江西崇义矿煤成石墨的发现及其地质意义[J]. 李阳,王路,曹代勇,杜欣,赵萌,刘丽明,魏迎春. 煤田地质与勘探. 2019(05)
[2]福建漳平可坑矿区煤系石墨赋存规律研究[J]. 丁正云,曹代勇,王路,彭扬文,李阳,陈泉霖,邓瑞锦,林晓炎. 地质力学学报. 2019(02)
[3]内蒙古扎鲁特旗侏罗系红旗组含石墨段地质特征及矿床成因[J]. 郑建勋. 西部资源. 2018(05)
[4]陕西凤县石炭系煤系石墨矿床地质特征及成因探讨[J]. 冯杨伟,吕录仕. 中国煤炭. 2018(07)
[5]中国石墨矿成矿特征及成矿区带划分[J]. 颜玲亚,高树学,陈正国,焦丽香,孙莉,刘艳飞,周雯. 中国地质. 2018(03)
[6]不同变质程度煤系石墨结构特征[J]. 刘钦甫,袁亮,李阔,崔先健,余力. 地球科学. 2018(05)
[7]湖南鲁塘煤系隐晶质石墨矿物学特征[J]. 崔先健,刘钦甫,李阔,余力,毋应科. 矿物学报. 2018(02)
[8]地质勘查阶段煤系石墨与无烟煤的划分指标探究[J]. 董业绩,曹代勇,王路,张鹤,魏迎春. 煤田地质与勘探. 2018(01)
[9]煤成石墨化作用的影响因素及其实验验证[J]. 王路,董业绩,张鹤,曹代勇. 矿业科学学报. 2018(01)
[10]陕西凤县煤系石墨矿床构造特征及找矿预测[J]. 魏云迅,姜波,孙顺新,张光超,吕录仕,李聪聪. 中国煤炭地质. 2017(03)
博士论文
[1]煤基石墨烯的制备、修饰及应用研究[D]. 张亚婷.西安科技大学 2015
本文编号：3072396
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(01)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
煤化作用与石墨化作用阶段
煤系石墨形成首先要有煤作为矿源层，煤是由有机组分(煤岩显微组分)和无机组分(矿物质)组成的混合物，由于煤中不同有机显微组分的分子结构、化学组成的差异性，以及对不同温度、压力条件的敏感性差异，导致其石墨化速率和石墨化产物也各不相同[6,12-13,19]，而不同种类、含量的矿物在煤的石墨化中的催化作用也各有差别[12,34-37]，由此决定了可石墨化性和石墨化差异性特征(图2)。R.E.Franklin[38]依据碳在高温下是否可石墨化分为可石墨化碳和不可石墨化碳两种类型，较弱的桥键、较小的超微孔隙和趋于定向排列的大分子结构决定了碳的可石墨化性。煤的大分子结构是由众多以芳香环为核心，含有侧链、官能团等小分子结构，由桥键连接组成的大分子基本结构单元(BSUs)，当桥键断裂、小分子结构排出，芳香环相互排列、堆叠可构成石墨的晶体结构；桥键的断裂也促使被“锁住”的芳层可以发生旋转、择优取向。A.Oberlin等[39]认为，无烟煤在2 500℃以上时，芳香层之间的超微孔隙出现扁平化，导致芳层有序排列。镜质组、壳质组和惰质组三大显微组分的结构变化和演化速率各不相同，在高煤级煤—石墨阶段，煤中原生有机显微组分逐渐消失，取而代之的是新生成的石墨化组分，根据其形态特征可以将其划分为颗粒状、片状或丝状石墨组分和热解碳，其中，片状和丝状石墨的石墨化程度最高，颗粒状石墨的石墨化程度较低[13,19,40]。实例研究发现，壳质组在高变质无烟煤中已经消失，表明其石墨化速率最快；其次为镜质组，惰质组在石墨化中表现出“惰性”特征，在石墨化程度高的样品中仍可观察到残留的惰质组分，表明其石墨化速率最慢[13,19,40-41]。2.2 温度
【参考文献】：
期刊论文
[1]江西崇义矿煤成石墨的发现及其地质意义[J]. 李阳,王路,曹代勇,杜欣,赵萌,刘丽明,魏迎春. 煤田地质与勘探. 2019(05)
[2]福建漳平可坑矿区煤系石墨赋存规律研究[J]. 丁正云,曹代勇,王路,彭扬文,李阳,陈泉霖,邓瑞锦,林晓炎. 地质力学学报. 2019(02)
[3]内蒙古扎鲁特旗侏罗系红旗组含石墨段地质特征及矿床成因[J]. 郑建勋. 西部资源. 2018(05)
[4]陕西凤县石炭系煤系石墨矿床地质特征及成因探讨[J]. 冯杨伟,吕录仕. 中国煤炭. 2018(07)
[5]中国石墨矿成矿特征及成矿区带划分[J]. 颜玲亚,高树学,陈正国,焦丽香,孙莉,刘艳飞,周雯. 中国地质. 2018(03)
[6]不同变质程度煤系石墨结构特征[J]. 刘钦甫,袁亮,李阔,崔先健,余力. 地球科学. 2018(05)
[7]湖南鲁塘煤系隐晶质石墨矿物学特征[J]. 崔先健,刘钦甫,李阔,余力,毋应科. 矿物学报. 2018(02)
[8]地质勘查阶段煤系石墨与无烟煤的划分指标探究[J]. 董业绩,曹代勇,王路,张鹤,魏迎春. 煤田地质与勘探. 2018(01)
[9]煤成石墨化作用的影响因素及其实验验证[J]. 王路,董业绩,张鹤,曹代勇. 矿业科学学报. 2018(01)
[10]陕西凤县煤系石墨矿床构造特征及找矿预测[J]. 魏云迅,姜波,孙顺新,张光超,吕录仕,李聪聪. 中国煤炭地质. 2017(03)
博士论文
[1]煤基石墨烯的制备、修饰及应用研究[D]. 张亚婷.西安科技大学 2015
本文编号：3072396
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