云南干河特高有机硫煤微量元素赋存状态及纳米矿物特征

发布时间：2018-03-04 19:34

  本文选题：特高有机硫煤　切入点：微量元素　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：微量元素在煤中的富集及其存在形态是当前煤地质学、煤地球化学的前沿课题之一,其目的在于了解煤系金属矿床的成因机制及一些潜在有害元素在煤开采利用过程中的迁移转化行为。在我国西南部地区广泛发育的晚二叠世特高有机硫(SHOS)煤,由于其多种金属元素的富集成矿和环境敏感元素的广泛存在,而引起了国内外研究学者的极大兴趣。因此本文以我国云南干河晚二叠世吴家坪组3、4号煤层为研究对象,综合运用煤田地质学、煤岩学、矿物学、元素地球化学、有机地球化学等理论方法,采用工业分析、元素分析、显微煤岩组分定量分析、X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、X射线衍射(XRD)、带能谱的扫描电镜(SEM-EDS)、带能谱的高分辨率透射电镜(TEM-EDS)结合选取电子衍射(SAED)和傅立叶变换(FFT)等手段,对干河煤中富集微量元素的赋存状态、纳米矿物特征及部分微量元素的纳米矿物赋存形态进行了研究,研究结果如下:(1)干河煤为特高有机硫中灰低挥发分烟煤(贫煤),平均灰分产率(A_d)为28.1%,挥发分产率(V_(daf))为12.9%。全硫含量(S_(td))为9.02-12.4%,有机硫(S_(od))含量高达7.41-10.5%,而硫铁矿硫(S_(pd))和硫酸盐硫(S_(sd))平均含量均较低,分别为1.41%和0.07%。(2)由干河煤的常量元素、xrd和sem-eds分析可知,干河煤中主要矿物为云母、伊利石、珍珠陶土、石膏、黄铁矿、白铁矿、石英、白云石等。3号煤中出现低温热液矿物或压力指示矿物珍珠陶土,4号煤中sio_2和fe_2o_3含量较高,主要来自于长石类矿物(透长石和钠长石)和硫铁矿。(3)运用元素地球化学、矿物学和煤岩学等理论及方法对干河煤形成的沉积环境进行研究,结果表明:干河煤整体形成于受海水影响强烈的偏碱性强还原环境。3、4号煤的成煤环境存在一定差异,两者的差异主要在于4号煤中ad、spd和fe2o3含量均高于3号煤,而cao、灰成分指数(k值)和u/th、ni/co、v/ni+v比值均低于3号煤,且通过xrd和sem-eds,在4号煤中发现了长石类矿物、白铁矿-黄铁矿共生,表明4号煤(相比3号煤)受地下水的影响较大,并且还原环境较弱,形成温度较高(可能在240-380℃之间),水溶液ph值相对较高,可能受到酸性火山灰沉积和基性-超基性岩浆喷发的影响。(4)与世界煤和中国煤的平均微量元素含量相比,干河煤中异常和显著富集的微量元素为re、mo、u、cr、v、cd(富集系数(cc)10),且在3号煤层中更加富集。控制这些微量元素富集的主要因素为有机质含量、还原环境和形成温度。依据干河煤的灰成分三元图,可将干河各煤分层划分为四种类型:偏陆源控制型(gh42、gh41-2)、偏还原控制型(gh32-1、gh31-1、gh41-1和gh45-2)、偏海水控制型(gh33、gh31-1和gh41-1)、综合控制型(其余煤分层)。在3号煤层中u的最高值位于gh32-1,属于偏还原控制型,re、cr、cd的最高值位于gh33,属于偏海水控制型,mo和v的最高值位于gh32-2,属于综合控制型;4号煤中re的最高值位于gh41-2,属于偏陆源控制型,cr、v、cd的最高值位于gh41-1,mo和u位于gh45-2,均为还原控制型。由此可知3号煤微量元素富集的控制类型多样,但不存在陆源控制类型,而4号煤中微量元素的富集主要受控于还原环境。(5)re、mo、u、cr、v、cd与ad的相关性系数分别为-0.27、-0.79、-0.88、-0.73、-0.76和-0.46,均与ad呈负相关,表明这些元素具有一定的有机亲和性。但这些元素之间仍存在一定差异,依据其与有机质的亲和强度,可将re和cd划分为弱有机亲和性元素,但相比之下cd与有机质的关系更为密切;cr和v划分为中等有机亲和性元素,两者均主要赋存在有机质中;mo和u划分为强有机亲和性元素,两者均主要赋存于有机质中,且倾向于与有机元素产生较强的结合,mo具有亲硫性,主要与有机硫关系密切。其中re、u和v为典型的变价态元素,与煤的氧化还原环境存在密切关系。re、cd、cr和v均有可能与有机质中的微细粒矿物和纳米矿物有关。(6)运用tem/stem-eds结合saed和fft对干河煤镜质组中的超细颗粒和纳米矿物进行观察,发现了:al-si(伊利石、云母和叶蜡石)、fe(黄铁矿、黄钾铁矾、fe-s-cr颗粒、fe-cr-au颗粒)、ti(ti的氧化物)、ca(含fe的白云石和可能的石灰)、独居石和mg-al-ca-f纳米矿物。同时这些纳米矿物也可以作为富集微量元素的载体:cr赋存于纳米伊利石、云母、黄铁矿、黄钾铁矾、fe-s-cr矿物、fe-cr-au矿物、cao矿物;v赋存于纳米叶蜡石;cr和v均赋存于纳米ti的氧化物中,且cr和v含量最高(相比二者在其余已发现的纳米矿物中的含量);f赋存于纳米mg-al-ca-f矿物;ba赋存于纳米独居石。同时可知,虽然cr与v在干河煤中表现出中等强度的有机亲和性,但其仍然可能赋存于与有机质紧密结合的纳米矿物中,普通的化学和物理方法均无法将有机质中的纳米矿物完全脱除,从而使得一些本来赋存于纳米矿物中的微量元素,显示出了一定程度的有机亲和性。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P618.11

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 余江滨;参照镜煤反射率用电子探针测定煤中有机硫[J];岩矿测试;1989年03期

2 钟慧芳,李雅芹,刘国振,王永成,周慧玲;微生物脱除煤炭中有机硫的研究[J];微生物学报;1995年02期

3 王岩;张静;;煤中有机硫的测试研究浅析[J];能源技术与管理;2013年05期

4 钟建华;煤中的硫[J];当代矿工;1990年05期

5 胡军,郑宝山,王滨滨,Robert B.Finkleman;中国煤中有机硫的分布及其成因[J];煤田地质与勘探;2005年05期

6 黄香利;朱茂旭;陈良进;李铁;;胶州湾沉积物中有机硫来源及成因机制的研究[J];海洋学报(中文版);2014年06期

7 王红冬,沈勇,张正喜,黄述森;古交矿区8号煤中有机硫的赋存规律[J];太原理工大学学报;1999年04期

8 佟明友,蔡晓凤,曾义勇,刘如林,许平;红球菌SDUZAWQ对有机硫和无机硫的耐受性研究及脱硫基因的克隆[J];微生物学报;2005年04期

9 毛晓青，刘继红，，杨树卿;焦炉气中有机硫测定的研究[J];东北师大学报(自然科学版);1995年03期

10 Peter S.Cook,Lim Soon Chuan,杭桂生,W.Roy Jackson,Peter J.Cassidy;有机硫对维多利亚褐煤液化的催化作用之穆斯堡尔研究[J];徐州师范学院学报(自然科学版);1989年02期

相关会议论文 前5条

1 王绍清;唐跃刚;;煤中有机硫及其在液化中的作用[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集（下册）[C];2006年

2 唐跃刚;李薇薇;任德贻;雷加锦;张会勇;;中国煤中有机硫的结构及其成因[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年

3 宋宝安;胡德禹;赵豫;马培舰;;含唑杂环的有机硫代磷酰胺衍生物合成与生物活性[A];中国化工学会农药专业委员会第八届年会论文集[C];1996年

4 陈劲松;;变换工艺新进展[A];第1届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2004年

5 米杰;任军;王建成;鲍卫仁;谢克昌;;超声波和微波联合氧化脱除煤中有机硫的研究[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前1条

1 刘全昌;有机硫农药废水排放国标将出台[N];中国化工报;2008年

相关博士学位论文 前8条

1 马祥梅;炼焦煤中硫醚/硫醇类有机硫的微波响应研究[D];安徽理工大学;2015年

2 么秋香;渭北高硫煤中有机硫赋存状态及热解迁移规律研究[D];西安科技大学;2015年

3 张兰君;有机硫对煤自燃特性影响研究[D];中国矿业大学;2016年

4 张伟;分子氧氧化法深度脱除燃油中有机硫研究[D];华南理工大学;2014年

5 杜传梅;煤中有机硫脱除机理的密度泛函研究[D];安徽理工大学;2014年

6 蔡川川;高有机硫炼焦煤对微波响应规律研究[D];安徽理工大学;2013年

7 何全甫;珠江三角洲大气有机硫酸酯和有机硝酸酯初步研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2015年

8 朱文帅;离子液体中钨钼配合物催化氧化脱除燃油中有机硫的研究[D];江苏大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 张传建;微生物脱除云南烟煤有机硫研究[D];昆明理工大学;2015年

2 李冬;流化床褐煤热解提质协同硫/汞联合脱除的实验研究[D];华中科技大学;2014年

3 赵月圆;云南干河特高有机硫煤微量元素赋存状态及纳米矿物特征[D];太原理工大学;2017年

4 张露;焦煤中有机硫分布的快速溶剂萃取研究[D];中国矿业大学;2014年

5 宋佳;基于量子化学理论的煤中有机硫热解机理[D];辽宁工程技术大学;2008年

6 杨绪甲;高酸性天然气中有机硫脱除技术的研究[D];华东理工大学;2014年

7 胡万林;改进合成氨工艺减少原料气有机硫的研究[D];太原理工大学;2001年

8 郭秋扬;碳四烯烃中有机硫脱除的研究[D];华东理工大学;2011年

9 王素娟;脱有机硫微生物的菌种选育、菌株脱硫条件的优化及其脱硫机理的初步探讨[D];浙江工业大学;2002年

10 汪朋;高硫炼焦煤有机硫微波脱硫实验研究[D];安徽理工大学;2014年

本文编号：1567001