西山矿区杜儿坪井田自燃矸石的地球化学特征

发布时间：2018-03-12 20:00

  本文选题：矸石山　切入点：自燃　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：矸石是采煤挖掘过程中产生的固体废物,而这些矸石在矿区堆积形成矸石山,矸石山自燃已是矿山污染的标志,因此对自燃矸石的研究刻不容缓。本文以西山矿区杜儿坪井田的自燃矸石为研究对象,采取X射线衍射、偏光显微镜、扫描电镜以及XRF、HG-AFS、ES、ICP-MS、ICP-OES等方法,分析研究自燃矸石的矿物学和常量、微量、稀土元素的地球化学特征,讨论燃烧前后矸石发生的变化。结果如下:(1)燃尽的矸石普遍呈红色、灰色,表面附着白色盐类以及黄色含硫物质,XRD图谱显示未燃样品中主要矿物有石英、高岭石以及一些粘土矿物,而燃烧样品中主要矿物是石英和硬石膏;偏光显微镜对样品进行镜下观察发现未燃样品中有石英、高岭石、伊利石等矿物,燃烧样品中有石英、蒙脱石;扫描电镜对样品进行镜下观察发现未燃样品中有石英、黄铁矿、菱铁矿、铝硅酸盐、锐钛矿、方解石、锆石、重晶石、毒重石、熟石膏,燃烧样品中有石英、高岭石、硅酸钙、石膏、三水铝石等,燃烧前后高岭石的变化表明样品遭受500℃以上的高温作用,且矿物种类减少,矿物结构较单一,次生矿物以石膏为主,表明样品遭受酸性水的淋溶作用。(2)常量元素C、N与矸石的有机质有关,燃烧后含量明显减少,P元素主要赋存在磷酸盐中,燃烧后磷含量几乎没多大变化,氯的减少与燃烧和淋溶作用有关。(3)矸石的Sr/Ba和B/Ga比值表明DY1601-DY1605为陆相淡水沉积,DY1606和DY1607为陆相半咸水沉积,V/Cr(1.26-1.71)、U/Th(0.20-0.44)、Ni/Co(2.10-3.66)、δU(0.75-0.93)、(Cu+Mo)/Zn低表明样品均为含氧环境,与2#、3#和8#煤层夹矸的以上值对比后推测矸石可能来源于山西组。与UCC对比发现矸石中富集大多数有毒有害元素,燃烧以后Cr、Ge、Sn、Pb、Bi以及In减少,Ni和Zn增加;与中国大部分煤CC、华北C-P煤NCC和美国大部分煤AC对比发现燃烧后Cu、Zn、Sr、Mo从亏损变成了富集,虽然一些元素在燃烧前后都有富集,但是它们的含量有所变化;微量元素含量对比发现燃烧后Be、Sc、Cs、Th、In含量几乎没什么变化,V、Ni、Cu、Zn、Rb、Ba、Mo、Sb、Tl含量增加,Cr、Co、Ga、Ge、As、Se、U、Nb、Cd、Sn、Ta、W、Pb、Bi含量减少,有毒有害元素Cr、As、Se、Cd、U、Pb含量都减少,减少的元素可能已进入大气、土壤和水体。(4)由于风化、燃烧和淋溶作用使得矸石的轻稀土含量增加,重稀土含量减少,铕负异常指示它经受了氧化环境,根据铈异常推测未燃样品来源于2#煤层夹矸。矸石稀土元素的球粒陨石标准化曲线均向右倾斜,具有明显的铕负异常,表明它们的物源一致,且都来源于陆源碎屑岩,轻稀土比重稀土的分馏程度要高;矸石稀土元素的上陆壳标准化曲线观察到燃烧前后轻稀土含量增加,Gd-Lu含量减少,燃烧样品的配分模式较一致,除了DY1602样品具有铕负异常外,其他样品都具有铕正异常,而且DY1605的铕正异常最明显。燃烧后δCe值增加,其中DY1602的δCe值最大(δCe=1.04),因此氧化作用影响δCe值。
[Abstract]:Gangue is the solid waste produced in the process of coal mining, and the gangue accumulates in the mining area to form gangue mountain. The spontaneous combustion of gangue mountain is the symbol of mine pollution. Therefore, it is urgent to study the spontaneous combustion gangue. In this paper, the spontaneous combustion gangue in Duerping mine field of Xishan mining area is taken as the research object, and the methods of X-ray diffraction, polarizing microscope, scanning electron microscope and XRFHG-AFSESU ICP-MS-ICP-OES are adopted. The mineralogy and constant, trace and rare earth element geochemical characteristics of spontaneous combustion gangue are analyzed and studied, and the changes of gangue occurring before and after combustion are discussed. The results are as follows: the burned gangue is generally red and gray. The XRD patterns of white salts and yellow sulfur-bearing substances on the surface show that the main minerals in the unburned samples are quartz, kaolinite and some clay minerals, while the main minerals in the burning samples are quartz and anhydrite. Under the microscope, we found that there are quartz, kaolinite, Illite and other minerals in the unburned sample, and quartz and montmorillonite in the burning sample. Siderite, aluminosilicate, anatase, calcite, zircon, barite, poison barite, cooked gypsum, quartz, kaolinite, calcium silicate, gypsum, gibbsite, etc. The changes of kaolinite before and after combustion indicate that the samples suffer from high temperature action above 500 鈩，

本文编号：1603070