大同煤田石炭—二叠纪优质煤系高岭岩的成矿机制

以山西省大同煤田小峪煤矿的石炭—二叠系太原组优质煤系高岭岩为研究对象,开展了岩相学、矿物学、全岩地球化学、锆石U–Pb年代学和Lu-Hf同位素研究,旨在揭示优质煤系高岭岩的物源和成因机制。研究发现优质煤系高岭岩的矿物成分以高有序度高岭石为主,不含碎屑矿物石英、长石和白云母。部分样品含有勃姆石,是高岭石脱硅蚀变的产物。高岭岩中的锆石是典型的岩浆锆石,且年龄均一,集中在300 Ma左右,与煤层的沉积年龄一致,证实它们由火山灰蚀变形成。此外,高岭岩中普遍含有板/柱状和蠕虫状高岭石,也是火山灰蚀变的典型特征。这些粗晶高岭石认为是由火山灰中的晶屑,例如斜长石和黑云母等,蚀变形成的假象高岭石。锆石的εHf(t)以变化范围较大的负值为主,指示产出锆石的岩浆主要来源于古老大陆地壳物质的重熔,与华北北缘内蒙古隆起上同期大陆弧火山作用形成的岩浆岩锆石εHf(t)一致,说明它们之间存在同源关系。锆石的微量元素地球化学指纹也指示锆石的产出岩浆来源于大陆弧构造背景。华北克拉通北缘在晚古生代时期是安第斯型大陆边缘,在晚石炭—早二叠纪的聚煤时期,其北部的古亚洲洋板片在华北克拉通之下持续南向俯冲,诱发了频繁的大陆弧火山作用。喷发的火山灰降落在华北海陆过渡的泥炭沼泽中,经淋滤蚀变形成煤系高岭岩。

中国高岭土(岩)矿床新成因分类

随着我国经济结构的调整和产业的转型升级,高岭土已被建议列入国家15种战略性非金属矿产之中,因此,对高岭土矿产资源类型及其成因研究刻不容缓。依据高岭土(岩)矿床成因相关研究成果,采用母岩类型(或成矿原始物质来源)+形成作用+矿石类型的复合命名原则,提出了我国高岭土(岩)矿床新的成因分类方案。高岭土(岩)矿床可以划分为4种成因类型、8个成因亚型和12种矿床类型。在现有的6个矿床类型基础上增加了6个新的矿床类型,其中3个为风化残积亚型高岭土矿床,即风化残积亚型木节土矿床、富长石砂(岩)风化残积亚型砂质高岭土矿床、变高岭岩风化残积亚型水铝英石-埃洛石-高岭土矿床。将耐火黏土矿床的硬质黏土、软质黏土和半软质黏土的成因归属于陆源碎屑及胶体化学沉积成岩亚型高岭岩(土)矿床。华北石炭纪—二叠纪含煤岩系中部分煤层夹矸和煤层顶、底板高岭岩是由降落火山碎屑沉积成岩形成的,该类型是一种独特的高岭岩资源,将其单独列为降落火山碎屑沉积成岩亚型。此外,变高岭岩亚型矿床是一种特殊矿床类型,(热)流体蚀变亚型砂岩型高岭土矿床较为罕见,但是一种有潜在经济价值的高岭土矿床类型。

淮南煤田13-1煤层顶板地质特征与稳定性研究

根据大量钻孔和矿井生产资料,对淮南煤田13-1煤层顶板地质条件进行了详细的分析和研究,结果表明,煤层顶板的沉积环境及沉积特征对顶板的稳定性起主要控制作用,煤层小构造和顶板岩性组合等因素影响顶板稳定性的局部变化.分流河道砂岩是稳定性最好的顶板岩性,厚层分流间湾泥岩顶板的稳定性次之,泛滥平原泥岩顶板和决口扇、潮坪砂岩顶板为不稳定或中等稳定.

偏岭石与变高岭石微结构的区别

采用广角度 X射线衍射 -散射 ( WAXS)测试技术和由此得到的径向分布函数 ( RDF) ,研究了偏岭石与变高岭石的结构差异 .结果表明 ,变高岭石是由非晶相和少量结晶相物质组成的半晶物质 ,而偏岭石是由非晶相和中间序态组成的准晶物质 .虽然两者均以非晶质相为主 ,并具有相似的近程结构模型 ,但在非晶质相中近邻八面体的连结方式和近邻四面体的连结有序性方面仍存在较大差异 .此外 。

不同煤化程度煤的热解及氮的释放行为

采用热重-红外-质谱联用技术（TG-IR-MS）,对4种不同煤化程度的煤进行热解实验,实时记录了煤在30~1 100℃,以10℃/min升温速率、氦气气氛下热解过程中的质量变化和生成气体成分。研究结果表明：随着热解温度的升高,煤中逐渐释放出氮化物,如HCN,NH3等。不同煤化程度的煤具有不同的N释放行为。气煤、焦煤、1/3焦煤等主要以NH3与HCN两种形式释放,无烟煤热解时主要是以NH3形式释放。煤热解释放的HCN和NH3来源于不同的氮。HCN可能主要来源于煤分子边缘的五元环吡咯氮和六元环吡啶氮,而NH3主要来源于煤分子内部的季氮。NH3的释放经历了2个阶段：低温（550℃）阶段为煤中挥发分的初级热解产物;高温（750~850℃）阶段为煤中挥发分的二次热解产物。

煤系不同类型高岭岩中高岭石结晶度的区别

根据X射线衍射曲线特征及亨克利结晶度指数 (Hi) ,将华北石炭 -二叠纪煤系高岭岩中高岭石结晶度划分为 4级 :高度有序 (Hi≥ 1 3) ;有序 ( 1 3 >Hi≥ 1 1) ;较无序 ( 1 1>Hi≥0 8) ;无序 (Hi<0 8) .与风化煤共生的软质高岭土中高岭石结晶度最高 ,为高度有序类型 ;煤层夹矸隐晶高岭岩和火山灰蚀变晶粒高岭岩中高岭石的有序度中等 ,为有序至较无序类型 ;由陆源搬运沉积作用形成的鲕粒和球粒高岭岩、隐晶高岭岩、碎屑和团块状高岭岩、砂质高岭岩中高岭石的结晶度较低 ,为较无序至无序类型 .

中国煤系高岭岩(土)资源成矿机理与开发利用

中国含煤地层中高岭岩 (土 )分布广泛 ,成矿时代多 ,成因复杂 ,储量丰富 ,质地优良 ,是一种重要的自然资源和非金属矿产 ,具有极高的开发利用价值 ,在全世界独具特色。本文介绍了中国煤系高岭岩 (土 )资源概况、研究简史 ;根据成分、结构、地质产状等特征 ,提出了中国煤系高岭岩 (土 )的成因类型 ;对生物和有机质在其形成中的作用进行了分析和探讨 ,并结合有机酸溶解矿物模拟实验对其成矿作用做了初步探索 ;最后对煤系高岭岩的某些关键性加工技术进行了简述。

煤矸石中氮溶出的动态淋滤实验

为了探讨煤矸石中所含铵伊利石矿物和吸附的氮在风化过程中对周围环境产生的氮污染潜力,利用连续动态淋滤实验方法,对山西长治南寨煤矿和河南焦作朱村煤矿矸石进行淋滤实验,测定了滤出液中总氮、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的质量浓度变化,分析了煤矸石中各种氮的溶出行为。结果表明:煤矸石矿物表面吸附的硝态氮比较容易被水所溶出,并且随着淋滤时间的延长,滤液中硝态氮的含量迅速降低;煤矸石铵伊利石矿物晶格中固定氮的溶出是一个持续缓慢的过程,其大量溶出滞后于硝态氮的溶出;不管是酸性水或中性水,其滤液均呈偏碱性,这与煤矸石中NH4+的缓冲作用有关。实验结果揭示煤矿区矸石堆中的氮在风化过程中,会被雨水淋溶出来进入周围土壤或地表水体,造成周围环境氮的富集。

华北晚古生代煤系高岭岩微量元素和稀土元素地球化学研究

通过华北晚古生代煤系高岭岩微量元素和稀土元素研究，以及利用Ti／Al、Cr／Al、Zr／Al、M／Al和Zr／Hf比值，探讨了研究区煤系高岭岩形成时的地质条件和成岩（矿）物质来源。研究表明，研究区煤系高岭岩成矿母质主要来源于酸性岩石，包括源区花岗岩类和酸性火山灰，局部有中性和基性火山灰。

聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究

以蒙脱土/十六烷基三甲基溴化铵作为前驱物负载ZieglerNatta催化剂,通过插层原位聚合的方法制备了聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料。对聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备规律进行了研究。用透射电镜、扫描电镜、XRD,DSC等手段研究了结构和性能的相互关系,以及蒙脱土的含量对复合材料熔点与结晶行为的影响。研究表明:蒙脱土的片层结构被破坏,并以纳米级均匀分散在聚合物基体中。蒙脱土的质量分数为3%左右时,聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料具有优良的综合性能。

煤热解气体主产物及热解动力学分析

为了研究不同煤化程度煤的热解气相产物、热解动力参数，采用热重–红外光谱–质谱(TG-IR-MS)联用技术对4种不同热演化程度的煤进行了热解实验。实时记录了4种煤样在30~1100℃、10℃/min升温速率、氦气气氛下热解过程中释放的各种气体成分及其释放量的变化趋势。研究结果表明，随煤热演化程度升高，煤的失重率和最大失重速率逐渐降低，与煤的干燥无灰基挥发分呈正相关关系；随着热解温度的升高，煤中逐渐释放出水、甲烷、二氧化碳、氢气和二氧化硫等小分子气体，且随着煤化程度的升高，各种气体的释放峰逐渐向高温处偏移，说明煤的热稳定性逐渐升高。不同变质程度煤的热解动力学分析结果表明，随着煤变质程度增高，其活化能逐渐降低，说明其热效应强度和发生热解反应的能力在逐渐降低。

纳米高岭土/橡胶复合材料的性能研究

研究纳米高岭土/橡胶(SBR,NR,BR和EPDM)复合材料的物理性能和热稳定性能,并用透射电子显微镜、X射线衍射、红外光谱和热重分析法对高岭土/橡胶复合材料进行分析。结果表明,与白炭黑/橡胶复合材料相比,纳米高岭土/橡胶复合材料回弹性、拉伸性能和热稳定性较好,撕裂强度和定伸应力稍差;高岭土片层厚度为纳米级、分散性良好、片状粒子与橡胶大分子在纳米尺度紧密结合以及纳米高岭土片层在橡胶基体中分离且定向平行排列,是复合材料具有优良物理性能和热稳定性的重要原因。

铵伊利石质矸石氮的溶出实验

利用铵伊利石含量较高的泥质矸石,采用静态浸泡淋滤实验,通过对淋滤液中不同形态氮的测定,探讨了铵伊利石矿物氮的溶出机理和行为.研究发现,铵伊利石矿物中的NH4+易于被水溶出.在初始pH值为中性和酸性的淋滤体系中,NH4+具有相似的溶出行为.NH4+在碱性条件下比在中性和酸性条件下更易溶出.不管淋滤液初始酸碱度如何,随时间增加,淋滤液均趋于中性—弱碱性,说明铵伊利石矿物对酸碱具有缓冲作用.铵氮是淋滤液中氮的主要形式,硝态氮和亚硝态氮含量则很少.不同形态氮之间存在转化关系,随时间的增长,铵态氮逐渐向硝态氮转化,碱性条件可加速转化过程.模拟实验与实际水体的检测表明:铵伊利石矸石在长期的风化淋滤过程中,其溶出的NH4+对矸石堆周围水体和土壤中氮的富集和污染可能有潜在的贡献.

海拉尔盆地贝尔凹陷兴安岭群储层粘土矿物组成及成因研究

油田注水开发是保持地层能量，提高采收率的有效手段。海拉尔地区由于粘土矿物含量高，在开发过程中储层遇水易泥化、坍塌，严重影响油气的有效开采。通过X射线衍射、偏光显微镜观察和扫描电镜分析，确定了海拉尔盆地贝16断块兴安岭群储层自上而下存在三种粘土矿物组合：蒙脱石＋高岭石＋（绿泥石）→高岭石＋伊／蒙间层＋伊利石＋（绿泥石）→伊利石＋绿泥石＋绿／蒙间层＋伊／蒙间层。粘土总量在9．1％-69．1％之间，由地层浅部到深部呈现由高到低的变化规律。详细研究了水敏性极强的钠蒙脱石及其间层矿物，认为凝灰物质的水解蚀变以及长石和中、酸性岩屑在成岩过程中的次生变化是造成海拉尔地区粘土含量高的主要因素。

黏土/聚合物纳米复合材料研究现状

黏土(高岭土)/聚合物纳米复合材料,可赋予制品优良的力学性能,填充在橡胶中,还可降低制品成本。

Fenton试剂在处理高岭土选矿废水中的应用研究

介绍了Fenton试剂处理难降解有机废水的作用机理,初步探讨了H2O2投加量、硫酸亚铁用量及反应时间对水样处理效果的影响。结果表明:仅H2O2作用时,色度去除率达到98%以上,处理后水样色度小于5;在硫酸亚铁投加量为150mg/L时,氧化后废水的COD质量浓度只有29.62mg/L;水样甲醛在反应10min时去除率超过99%,反应2h后无机离子浓度大大降低。

郑州超化煤矿山西组泥质岩中粘土矿物及地化研究

为了恢复郑州超化煤矿山西组沉积时盆地的介质环境条件，利用Ｘ射线衍射和等离子光谱分析技术对研究区泥质岩的粘土矿物和微量元素进行了分析，研究表明研究区泥质岩中微量元素和粘土矿物组成在二１ 煤层的上下明显存在差异：Ｂ、Ｓｒ／Ｂａ、Ｐ、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｖ、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｚｎ 含量在底板泥质岩中含量较高，而在顶板以上泥质岩中含量明显降低；ＴｉＯ２、Ｃｕ 和Ｃｏ 含量在垂向上的变化趋势与上述元素相反；伊／蒙间层矿物和伊利石在底板泥质岩中含量较高，而顶板以上泥质岩中高岭石具有增高趋势。这反映出二１ 煤层底板明显受到海水影响，而在煤层形成以后海水影响明显减弱。

煤系煅烧高岭土表面改性研究

利用硅烷偶联剂对山西省小峪矿区煤系煅烧高岭土进行了表面改性实验．对改性后样品的活化指数和包覆率测定表明，偶联剂分子较好地包覆于颗粒表面，使其由亲水疏油变为亲油疏水．将改性后样品用于橡胶填料，能明显提高其机械物理性能．ＩＲ和ＭＡＳＮＭＲ分析表明，煅烧高岭土表面的Ａｌ－Ｏ键与偶联剂分子发生化学键合作用明显，而Ｓｉ－Ｏ键与偶联剂分子的化学键合作用则不明显．

高岭石/醋酸钾插层复合物的制备及其影响因素

利用浸泡法制备了高岭石/醋酸钾插层复合物,进行X射线衍射分析,探讨了影响插层的因素。结果表明,醋酸钾对高岭石的插层作用与高岭石的结晶度、插层剂浓度、pH值密切相关。高岭石结晶度越高,越有利于插层作用的进行;高浓度的插层剂(≥30%)可以在较短的时间(12 h)内完成插层作用,而低浓度的插层溶液则需要非常长的时间(≥144 h)才能完成,且获得的插层率较低;pH=10的弱碱性条件最有利于插层的进行;温度对高岭石的插层作用影响不大,在室温就可获得较好的插层效果。

利用电阻法原理测算高岭石的径厚比

高岭石的径厚比,在高岭土的许多应用领域都是一个重要参数,目前尚未有很好的仪器和技术对其进行精确测量。以电阻法为原理对颗粒粒度的测量,反映了电阻的变化与颗粒体积和形貌之间的关系,可以此为基础进行高岭石径厚比计算。通过对以电阻法为工作原理的库尔特仪测试输出数据和图形的详细分析,发现其输出的电脉冲高度反映颗粒的体积,电脉冲宽度反映通过小孔的颗粒长度,并通过与标准球形颗粒脉冲数据进行对比,建立了高岭石径厚比测算公式AR=3/2(n+W-Wn/Wn+1-Wn/L)3通过实例分析,验证了该方法的精确性。