湘东北地区早寒武世石煤沉积物源区研究

湘东北地区早寒武世石煤中伴生有多种高含量元素,属性特征鲜明。为查明该区石煤的沉积物来源,从石煤元素地球化学角度入手,利用X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子质谱仪(ICP–MS)分别测定了研究区12个石煤样品的常量元素和微量元素含量。根据石煤中常量元素组合关系、微量元素含量特征、稀土元素分布特征及相关元素地球化学参数,探讨了湘东北地区早寒武世石煤的沉积物源区。结果表明:湘东北地区早寒武世石煤以无机矿物质为主要组成部分,石煤中SiO_(2)含量占比最高,SiO_(2)与其他常量元素(及其他常量元素之间)关系不明显,石英矿物形态具有陆源输入特征;石煤中微量元素(V,As,Sr,Mo,Cd,Sb,Ba,Bi,U)具有明显富集特征,稀土元素分布特征和Nb/Y–Zr/TiO_(2)关系表明石煤受到了中性岩影响,LaN/YbN表明石煤沉积物沉积速率自东南向西北有减小趋势,即物源来自东部和南部方向;w(SiO_(2))/w(Al_(2)O_(3)),w(Al_(2)O_(3))/w(Al_(2)O_(3)+Fe_(2)O_(3)),w(Al)/w(Al+Fe+Mn)和K_(2)O/Na_(2)O–SiO_(2)构造判别模型显示早寒武世石煤沉积于大陆边缘区域,主要接受陆源输入。通过与研究区东南方向分布的上墅群中酸性岩中稀土元素、Rb、Nb、Pb含量以及双溪坞群出露的岩浆岩中常量元素含量及组合特征综合比较,并结合江南造山带的演化历史,认为江南造山带东南缘发育的中、酸性岩带为湘东北地区早寒武世石煤沉积物源区,亦是石煤富集微量元素的主控因素之一。

湘中北晚二叠世石煤元素地球化学特征

湘中北地区晚二叠世吴家坪组赋存少量石煤,其属性特征鲜明。为揭示湘中北地区石煤元素地球化学特征,采集4个湘中北地区晚二叠世石煤样品,利用X射线衍射仪、带能谱的扫描电镜、X射线荧光光谱仪、电感耦合等离子质谱仪和逐级化学提取试验,测定了石煤样品的矿物成分、常量元素和微量元素含量,进行了微量元素赋存状态分析。结果表明:湘中北地区晚二叠世石煤高灰特征显著,石煤全硫含量差异性大,以硫化铁为主,有机硫次之;石煤矿物种类较少,以石英为主,陆源碎屑输入量极大;石煤高度富集V、Cr、As、Cd、Mo和Sb,其中Cd达到了上地壳丰度的555倍;石煤微量元素赋存特征复杂,其中Ni、Zn、Sr、Mo、Cd赋存状态多样,Li、V、Cr、Cu、Rb、Zr、Ba、U和REEs赋存状态相对简单;根据湘中北晚二叠世石煤元素地球化学特征认为石煤沉积于被动大陆边缘区域,接受陆源碎屑输入,沉积物源区以长英质酸性岩为主。石煤具有海相环境沉积物特征,沉积过程受海水影响强烈,相对稳定的缺氧环境,为V、Mo等元素自生富集提供了条件。

陕西紫阳某废弃石煤矿酸性废水的产生机理探讨

在自然环境中,黄铁矿容易发生氧化反应导致酸性矿山废水(AMD)污染,进而威胁人类的健康安全。石煤及矸石中伴生的黄铁矿及重金属(镉、镍、钒、锰、锌等)成分复杂,经大气降雨、地表水以及基岩裂隙水的长期浸泡淋溶,产生酸性水,加剧有毒有害重金属元素浸出。AMD因产量大、形成时间跨度长、产源地分散等问题,成为矿山环境修复者们的最棘手问题之一。对陕西紫阳废弃石煤矿进行采样分析,掌握废渣的化学成分及矿物组成,为酸性水的产生查找根源。依据《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ 557—2010),将样品破碎后分别采用蒸馏水浸泡、曝气浸泡及密封浸泡方法,来模拟自然环境下酸性水产生过程,并在模拟过程中定期采集水样进行分析测定,为后续的矿上修复治理提供依据。

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定石煤钒矿石中钒、铁、钛的含量

研究一种快速准确测定石煤钒矿石中钒、铁、钛含量的方法对石煤钒矿检测行业的发展和石煤钒矿资源的开发利用、综合评价具有重要的意义。试样经过氧化钠在650℃完全熔融后保持1~3 min,取出冷却,热水浸提,盐酸酸化,定容稀释,选择V 292.402 nm、Fe 259.940 nm、Ti 334.941 nm为分析谱线,利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES),建立了石煤钒矿石中同时测定钒、铁、钛含量的方法。优化了钒、铁、钛元素的分析谱线和背景校正模式,采用全程序样品空白稀释配制的校准曲线消除盐度钠基影响;研究了坩埚、熔剂种类、直接碱熔与灼烧-碱熔前处理方式、酸度效应的影响。结果表明:方法检出限为0.009%~0.019%,定量限为0.027%~0.057%;铁、钛、钒3种元素浓度在0.10~30.0μg/mL时,校准曲线线性回归方程的相关系数均大于0.9999;采用国家一级标准物质(GBW07876、GBW07877、GBW07878)进行验证,相对标准偏差(RSD,n=12)为0.49%~0.87%,且测定值与标准值吻合。方法具有快速简便、精密度好、准确度高、同时测定钒、铁、钛等优点,满足石煤钒矿石化学分析检测需求,且可为石煤钒矿化学分析标准方法的建立提供技术支撑。

某风化低品位石煤钒矿超导磁选预富集试验研究

针对某风化低品位石煤钒矿品位低、直接提钒工艺复杂且成本高的难题,开展选矿预富集试验研究。工艺矿物学研究结果表明,该石煤中钒主要赋存在含钒褐铁矿和含钒云母中,以上2种矿物均具有微弱磁性,可采用超导磁选-沉降工艺预富集钒。在磁场强度4 T、矿浆流速8.0 L/min条件下,获得了V_(2)O_(5)品位1.44%、回收率55.08%的超导磁选预富集精矿,超导磁选尾矿可通过沉降分级进一步回收钒,最终可获得V_(2)O_(5)品位1.03%、回收率79.48%、抛尾率高达59.02%的综合精矿,实现对该石煤中钒的高效富集,满足了后续冶金法提钒的要求。

石煤中稀土元素地球化学研究

在全面收集石煤中稀土元素含量资料的基础上,探讨了石煤中稀土元素的赋存状态,剖析了石煤中稀土元素的富集成因。结果表明:不同地区石煤中稀土元素含量的差异较大,但均高于中国煤和世界煤中稀土元素的背景值,稀土元素相对富集。石煤中稀土元素的赋存状态多样,但以无机结合态或残渣态为主,部分石煤中稀土元素与有机质有关,部分兼具有机态和无机态。石煤中稀土元素富集的主要因素包括海相沉积环境、沉积物源区供给、热液流体(酸性、碱性、高温岩浆热液和海底喷流等)的侵入和地下水淋滤作用等。L/H、LaN/YbN、δCe、δEu等地球化学参数和稀土元素配分模式可推断石煤形成的物质来源和成矿条件等信息,具重要的地学示踪理论意义。

低品位石煤钒矿两段逆流酸浸提钒的研究

以陕南某低品位石煤钒矿为原料,在添加含氟助浸剂的条件下采用两段逆流硫酸浸出提钒。结果表明,在石煤钒矿磨矿细度为―0.074 mm占40%,助浸剂为1%NaClO_(3)+3%2^(#)含氟助浸剂,硫酸用量为22%,两段逆流浸出温度为90℃,一段浸出时间为1 h,二段浸出时间为2 h的条件下,钒浸出率可以达到94.95%。该流程可有效降低硫酸用量,提高钒浸出率,节省药剂,并能适当简化后续提钒工艺。

用空白焙烧—酸浸工艺从石煤钒矿中提取钒

研究了采用空白焙烧—酸浸工艺从某石煤钒矿中提取钒,考察了磨矿细度、焙烧时间、焙烧温度、硫酸用量、助浸剂CaF_(2)用量、浸出温度、浸出时间和液固体积质量比对钒浸出率的影响。结果表明:适宜的空白焙烧条件为磨矿细度-74μm占70%,焙烧温度775℃和焙烧时间5 h;适宜的酸浸条件为硫酸用量10%、助浸剂CaF_(2)用量3%,液固体积质量比1.5∶1,浸出温度25℃和浸出时间1.5 h;适宜条件下,钒浸出率可达81.5%。

N235从高碳石煤脱碳渣酸浸液中萃取钒的工艺研究

以某地高碳石煤脱碳渣经空白焙烧-酸浸后的浸出液为原料,采用萃取剂N235和反萃剂Na_(2)CO_(3)对钒萃取工艺和反萃取工艺进行了研究。结果表明,最佳萃取工艺参数为:萃原液pH值2.3、有机相组成为15%N235+5%仲辛醇+80%磺化煤油、相比(O/A)1∶4、萃取时间4 min、氧化剂氯酸钠用量为萃原液V_(2)O_(5)质量的0.05倍、萃取级数五级,钒萃取率达99%;最佳反萃工艺参数为:反萃剂Na_(2)CO_(3)溶液浓度8%、反萃相比(O/A)4∶1、反萃时间10 min、反萃级数三级,钒反萃取率可达99.50%。在最佳萃取和反萃取工艺条件下,钒浓度由4.25 g/L富集到68.50 g/L,且pH值为8.5,无需中和处理。对富钒液进一步沉钒、煅烧得到的最终产品V_(2)O_(5)品位为98.95%,且杂质含量低,满足行业标准YB/T 5304—2017中98级V_(2)O_(5)的要求。

石煤钒矿低温硫酸熟化-水浸提钒工艺

这是一篇冶金工程领域的论文。以陕西某地含钒矿物为绢云母、伊利石的石煤钒矿为研究对象,采用低温硫酸熟化-水浸工艺提钒,考查了熟化温度、熟化时间、硫酸用量、氯化钠用量,浸出温度、浸出时间及浸出液固比对钒浸出率的影响。结果表明:向石煤钒矿中加入25%的硫酸、0.8%的氯化钠,在130℃下熟化8 h,熟化样品在浸出温度55℃、液固比1.5∶1的条件下浸出时间2 h,钒浸出率可达89%。这说明采用低温(130℃)硫酸熟化-水浸工艺提取石煤型钒矿是可行的。

鄂尔多斯典型煤矿周围土壤及石煤放射性核素含量调查分析

通过采样点预设,采集分析鄂尔多斯典型煤矿周围土壤及石煤样品,获得了^(238)U、^(232)Th、^(226)Ra、^(40)K、^(137)Cs等放射性核素含量。利用绘图软件插值绘图研究矿区周围放射性核素分布情况,计算年有效剂量、镭当量、内外照射危害因子、终身致癌风险等指标进行环境健康风险评估。结果表明:除部分土壤(13号、20号土壤样品)中^(238)U、^(40)K含量超出我国平均值外,其余放射性核素含量均在我国规定范围内;在不同矿区石煤样品中所测量的放射性核素含量均在我国规定范围内,不属于高本底地区。

废弃石煤矿生态环境综合治理探讨

本文基于HPH流域废弃石煤矿综合治理实践,分析了废弃石煤矿基本情况,以及石煤矿开采产生的地表水污染、土壤污染及生态环境破坏等生态问题,提出矿区治理可采取废弃矿硐封堵、废渣堆综合治理、污染河道清污、地下水及土壤污染风险管控等综合治理策略,全面治理或管控中高风险污染源,从源头上消减酸性水量和降低重金属浓度,有效降低区域水环境风险,持续改善矿区生态环境质量,为同类型矿区治理提供参考。

资水下游某石煤矿区沉积物重金属污染评价和来源解析

以资水下游某石煤矿区为研究区域,分析该矿区河流沉积物中重金属的空间分布、污染程度和来源。研究共采集了28个表层沉积物样本,并对其中8种重金属的含量进行了测定,包括镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)、铜(Cu)、镍(Ni)和锌(Zn)。采用地累积指数和潜在生态风险指数进行重金属污染评价,运用主成分分析(PCA)、正定矩阵因子(PMF)等方法识别重金属污染来源。结果表明,除Cr外,Cd、Hg、As、Pb、Cu、Zn、Ni含量的中值均高于洞庭湖水系沉积物背景值。其中,Cd、As含量超标问题较为严重,超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)风险筛选值的样点比率分别为96.55%、58.62%。地累积指数和潜在生态风险指数分析表明,沉积物中Cd、Hg污染最为严重,Cr污染程度最低。沉积物重金属主要来源为石煤开采源、交通和农业混合源、自然源以及大气沉降源,贡献率分别为33.8%、20.4%、17.7%和28.1%。研究表明,研究区沉积物受到石煤开采影响,重金属Cd超标严重,应加强管控。

石煤钒矿酸浸提钒及酸浸液中和还原研究

开展石煤钒矿酸浸液的还原与中和不同先后顺序对钒损失及钒的还原程度的影响,及对钒离子和铁离子的价态变化规律影响的研究,为建立制备合格萃钒原液提供方法和理论指导。结果表明,与石煤钒矿酸浸液先还原后中和过程对比,先中和后还原过程的钒损失率小(<4%),还原剂Na_(2)S_(2)O_(3)用量一样,因此选择先中和后还原工艺。先以碳酸钙中和,控制中和终点pH=2.2~2.3;再以Na_(2)S_(2)O_(3)还原,1 L酸浸液用量为15.0~20.0 g,中和还原后溶液pH=2.9~3.0。由此制备出最佳萃钒原液。通过研究钒矿酸浸液中和还原过程中铁和钒的价态变化可知,无论酸浸液中和与还原二者先后顺序如何,均可判断出铁和钒的还原程度及钒的损失程度,1 L酸浸液Na_(2)S_(2)O_(3)最佳用量均为15~20 g,可作为研究钒矿酸浸液中和还原过程的辅助手段。

陕西某地石煤钒矿制备五氧化二钒产品工艺研究

采用硫酸熟化-水浸工艺从石煤钒矿中提钒,考察了熟化条件及浸出条件对钒浸出率的影响。结果表明,适宜的熟化工艺条件为:熟化温度130℃、熟化时间8 h、H_(2)SO_(4)用量25%。对熟化料进行水浸,在浸出温度90℃、浸出时间120 min、液固比2∶1条件下,钒浸出率为90.79%。对含钒浸出液用NaClO_(3)进行氧化,采用D202吸附氧化后液中的钒,再对树脂中钒进行解吸,解吸液经沉钒煅烧后五氧化二钒产品纯度达99.21%,钒总回收率为85.99%。

江西某黏土型(石煤)钒矿工艺矿物学研究

通过偏光显微镜、扫描电子显微镜(矿物自动分析仪)、X射线能谱元素面分析等多种手段综合研究江西某地黏土型(石煤)钒矿中钒的赋存状态。样品为炭质页岩,V_(2)O_(5)含量为0.61%。黏土矿物主要为伊利石-2及伊利石,含量分别为41.35%和8.68%,石英含量38.14%,黄铁矿含量1.11%。样品具典型的显微鳞片结构,矿物粒度微细,黏土矿物主要为伊利石,呈显微鳞片状,片径主要为0.005 mm左右。常呈集合体状产出。晶粒结晶状态较模糊,且伊利石常与粉末状炭质混杂,界线不清,部分伊利石颜色较深,推测富含有机质。伊利石单体解离度较低,且几乎全部颗粒都处于解离程度小于25%的低自由度状态,连生关系较复杂,主要以石英的多相连生为主。矿石中未能发现钒的独立工业矿物,但显示黏土矿物(伊利石)与钒元素密切相关。钒主要以类质同象的形式存在于伊利石中,占比分配率99.8%,典型测点平均含钒含量为0.65%。根据矿石性质研究,建议选冶试验通过浮选脱除黄铁矿,然后通过擦洗—脱泥的方式对石英和黏土矿物进行分离,从而实现钒的富集。

石煤提钒尾渣基钙长石烧结砖的烧结及重金属固化机理

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。石煤提钒尾渣是一种危险的工业废弃物,综合利用石煤提钒尾渣具有重要的环保与经济意义。本研究以石煤提钒尾渣为主要原料制备了建筑用烧结砖,研究了烧成温度对样品结构和性能的影响规律,探究了Cu、V和Zn重金属浸出活性的钝化机理。结果表明:烧成温度显著影响烧结砖的相组成、显微结构和性能。适当提高烧成温度不仅有助于石英与原料中的碱性物质反应,生成富硅液相,提高样品的致密度,而且促进了黄长石向钙长石转变及莫来石生成。这些晶相与玻璃相互胶结,赋予制品较高的致密度和抗压强度。此外,提高烧成温度增大了制品中Cu、V和Zn的残渣态含量,减小了制品的孔径与孔容积,从而实现了Cu、V和Zn的固化。采用烧成温度为1 200℃,保温时间为3 h的工艺制度,制备出的建筑用烧结砖的各项性能均满足《烧结普通砖》(GB/T 5101—2003)中Mu25等级的要求,且制品的Cu、V、Zn重金属浸出浓度均低于标准值。研究结果为石煤提钒尾渣的综合利用提供了新的思路。

鄂西鹤峰地区牛蹄塘组石煤中稀土元素分布规律及其赋存特征

扬子地区下寒武统牛蹄塘组石煤地层是鄂西地区重要的赋矿层位,前人多对该区域牛蹄塘组页岩气成藏开展调查研究工作,而对牛蹄塘组石煤中元素富集异常关注不够,为探讨鄂西鹤峰地区牛蹄塘组石煤富矿元素富集状态,本文对鹤地3井牛蹄塘组石煤地层展开稀土微量元素分析测试。结果表明:鹤峰地区牛蹄塘组石煤层中Li、Sc、Co、Ga、Ta、Tl、Zn、Nb、Th、Cd、In、Cs元素含量处于轻度富集状态,Cu、Ni、Mn、Cd元素含量处于富集状态,Rb、U、Ba、Cr、V、Mo元素含量处于高度富集状态。稀土元素总量(∑REE=211.10μg/g)较高,轻与重稀土元素均相对富集,轻稀土分馏程度高而重稀土元素分馏程度低,稀土元素配分模式与上地壳基本一致。本研究总结了鄂西鹤峰地区牛蹄塘组石煤伴生的稀土元素分布规律及赋存特征,为湖北省石煤及其伴生矿的成矿规律研究提供新的思路。

浅析酒泉市石煤钒矿提钒工艺与环境污染治理

酒泉市石煤钒矿属于低热值石煤,矿石中钒价态以三价钒为主,采用循环流化床脱碳+空白焙烧浸出提钒工艺可有效解决低热值石煤不易燃烧问题,同时可实现热-电-钒工业联产。该工艺产生的环境污染主要为废气、废水和尾矿,废气经处理后可达标排放,废水经处理后全部回用,不外排;尾矿经固体废物属性鉴别,属于一般工业固体废物,可进入尾矿库堆存。

湘西两河口-观音寺牛蹄塘组石煤特征

为了研究两河口-观音寺地区石煤层特征,通过对该地区进行地质填图和样品测试,采用地质填图、样品采集和实验室测试等方法开展综合分析。结果表明,该地区石煤层分布范围较广,呈条带状近东西向展布,平均厚度为25.91m,平均发热量为953.7~982.5kCal/kg,平均灰分为84.9%~86.3%,平均挥发分为5.0%~7.6%,具有较好的煤质特征和工业价值,对地区的经济发展和能源供应具有重要意义。