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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

作　者: 陈健
导　师: 刘文中
学　校: 安徽理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 赋存状态环境效应微量元素煤涡阳
分类号: TQ533.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
插图或附表清单  13-15
1 绪论  15-26
  1.1 课题背景及意义  15-16
  1.2 研究动态  16-24
    1.2.1 煤中微量元素的含量与分布  16-18
    1.2.2 煤中微量元素的赋存状态  18-21
    1.2.3 煤中微量元素的环境效应  21-23
    1.2.4 问题讨论  23-24
  1.3 研究内容  24
  1.4 研究方法  24-25
  1.5 研究技术路线  25-26
2 研究区概况  26-31
  2.1 自然地理概况  26-27
  2.2 区域地层特征  27-28
  2.3 区域地质构造与岩浆活动  28-29
  2.4 煤层特征  29-30
  2.5 煤质特征  30-31
    2.5.1 煤的物理性质  30
    2.5.2 煤的化学性质  30
    2.5.3 煤类  30-31
3 微量元素的含量与分布  31-43
  3.1 研究方法  31-33
    3.1.1 微量元素的种类  31
    3.1.2 样品收集及预处理  31-33
    3.1.3 微量元素含量测试  33
    3.1.4 富集程度计算方法  33
  3.2 微量元素的分布  33-36
  3.3 微量元素的富集  36-38
  3.4 小结  38-43
4 微量元素的赋存状态  43-64
  4.1 研究方法  43-44
    4.1.1 工业分析和元素分析  43
    4.1.2 煤的总有机碳测定  43
    4.1.3 煤中矿物鉴定  43
    4.1.4 聚类分析和因子分析  43-44
  4.2 微量元素的有机亲和性  44-54
    4.2.1 微量元素与灰分的相关性  44-50
    4.2.2 微量元素与TOC的相关性  50-54
  4.3 微量元素的赋存状态  54-63
    4.3.1 XRD分析  54-56
    4.3.2 聚类分析  56-59
    4.3.3 因子分析  59-63
  4.4 小结  63-64
5 微量元素的挥发性  64-71
  5.1 研究方法  64-65
    5.1.1 静态燃烧  64
    5.1.2 挥发率计算方法  64-65
  5.2 微量元素的挥发性  65-70
  5.3 小结  70-71
6 煤洁净程度评价方法的探讨  71-81
  6.1 评价体系的建立  71-76
    6.1.1 评价指标的选择  71-72
    6.1.2 评价指标的量化分级  72-74
    6.1.3 指标权重的确定  74-76
  6.2 评价方法  76
  6.3 应用  76-79
  6.4 小结  79-81
结论与建议  81-83
参考文献  83-97
致谢  97-98
作者简介及读研期间主要科研成果  98

涡阳花沟西10煤中微量元素的赋存状态及环境效应

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