【摘 要】
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关键金属元素在军事技术和国民经济中发挥重要作用,煤中关键金属元素的研究有助于发展循环经济降低环境污染,为国家战略资源稳定和可持续供应提供重要保障。本文以豫西登封煤田慧祥矿区二1煤为研究对象,运用煤田地质学、矿物学、沉积学和地球化学等理论,从煤质、煤岩、矿物、常量元素、微量元素等方面对研究区煤样品的矿物学和元素地球化学特征进行系统地研究,取得的认识主要有:煤质和煤岩特征表明,研究区二1煤为低灰分、特
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关键金属元素在军事技术和国民经济中发挥重要作用,煤中关键金属元素的研究有助于发展循环经济降低环境污染,为国家战略资源稳定和可持续供应提供重要保障。本文以豫西登封煤田慧祥矿区二1煤为研究对象,运用煤田地质学、矿物学、沉积学和地球化学等理论,从煤质、煤岩、矿物、常量元素、微量元素等方面对研究区煤样品的矿物学和元素地球化学特征进行系统地研究,取得的认识主要有:煤质和煤岩特征表明,研究区二1煤为低灰分、特低水分、特低挥发分、特低硫分煤;显微煤岩组分以镜质组为主,含量范围为82.23-92.84%,惰质组次之,含量范围为7.16-17.77%。利用X射线衍射、电子探针+能谱分析对研究区煤中矿物种类以及赋存状态进行探讨,慧祥矿区二1煤中主要的矿物有高岭石、铵伊利石和方解石,还有少量的黄铁矿、石英、金红石、白云石和勃姆石;高岭石和铵伊利石多充填于胞腔中与其它矿物共生,方解石多充填于裂隙中。研究区构造活动频繁,有机质热演化程度较高,缺K+富NH4+,是研究区煤中铵伊利石的主要成因。与世界值相比,慧祥矿区二1煤中关键金属元素Li、Ta、Zr、Nb和Th表现为轻度富集。利用R型聚类分析探讨了元素的赋存状态,结果表明Li、Cs、U和REY等亲石元素主要赋存在硅铝酸盐矿物中,Cu、Zn、Bi和Ni等亲硫元素和亲铁元素主要赋存在硫化物矿物中,Sr主要赋存在铝磷酸盐矿物中;相关性分析表明关键金属元素Li、Ta、Zr、Nb与Th无机亲和性较强,硅铝酸盐矿物及含钛矿物是其主要载体。利用常量元素和微量元素环境指标参数对研究区沉积环境进行探讨,灰成分指数Y、Ca O/Mg O、Ca O/（Ca O+Fe2O）、Sr/Cu、Rb/Sr、V/（V+Ni）、稀土元素Eu和Ce的负异常,（Gd/Gd）N*的微弱正异常,表明研究区以陆相沉积为主,受海洋环境影响较小,沉积环境为弱酸性的还原环境。通过Al2O3/Ti O2、ΣREY与（La/Yb）N分析得出:慧祥矿区二1煤成煤母质为中酸性岩,陆源碎屑的输入是煤中典型关键金属元素富集的主要原因。
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