云南临沧煤型锗矿床中锗富集过程的有限元数值模拟

成矿元素富集作用是煤型关键金属矿床研究面临的主要问题之一。针对云南临沧煤型锗矿床中锗富集过程进行热-流-化-质多场耦合数值模拟研究。结果表明,数值模拟结果与前人研究结果吻合,验证了煤型锗矿床成矿理论及数值模拟方法在矿床学理论研究中的作用。岩体上表面形态是临沧锗矿床成矿的关键控制因素,具有穹隆形态的岩体上表面能够使含煤盆地底部产生9.1×10^(3)倍的锗富集(相较于反应物浓度),在岩体规模减小50%的情况下仍有6.9×10^(3)倍的富集,而凹陷和水平的岩体上表面分别只产生了589倍和9.3倍的锗富集。因此,具有穹隆形态的岩体上表面更有利于其上部的含煤盆地形成高品位的锗矿化,穹隆状岩体的上表面可为岩浆热液成因的煤型锗矿床深、边部找矿勘探提供有利信息。

准格尔煤田串草圪旦煤矿4#煤煤相研究

运用煤岩学方法和地球化学方法,探讨了内蒙古准格尔煤田南部串草圪旦煤矿4#煤的煤岩特征和煤相类型。研究发现,4#煤层的显微组分富集镜质组,煤相类型主要为潮湿森林沼泽相,在沼泽的整个演化过程中,还偶尔出现了开阔水域沼泽相和覆水森林沼泽相,沼泽的演变可划分为2个阶段。4#煤层从下到上覆水程度总体上呈现强-弱-强变化的特点,4#煤层的沼泽水流表现为滞留沼泽和活水沼泽周期性交替出现。

乌兰图嘎富锗煤中微量元素在不同密度级煤中的分布特征

煤系关键金属的开发利用对于缓解我国战略性矿产资源紧缺具有重要意义。内蒙古胜利煤田乌兰图嘎低阶煤中除富集关键金属Ge以外,同时富集有害元素Be、F、As、Hg、Sb和W,出于对关键金属的提取利用及环境保护2个方面考虑,须对研究区煤炭进行洗选处理。基于前期研究认识,浮选对于乌兰图嘎煤中As、Sb和W脱除效果相对较好,对于F和Hg的脱除效果较差,基于此,采用浮沉实验(重选法)以及XRD、XRF、SEM-EDS和EMPA等实验方法和测试手段,研究关键金属Ge以及Be、F、As、Hg等有害元素在不同密度级煤中的分布特征,结果表明:(1)乌兰图嘎煤中矿物主要包括石膏、石英、黄铁矿、高岭石等,矿物含量随煤密度级增大而增加,电子探针分析结果表明,Co、As、Sb和Hg赋存在黄铁矿中。(2)经过重选,低密度精煤中Ge元素富集,表明Ge主要以有机态存在,Be、F、As等可能与有机质相关,或者赋存在嵌布于有机质中的微细粒矿物中,煤中Hg和大部分亲石性元素在高密度级煤中含量较高,表明其赋存在矿物中。(3)重选对于Hg元素的脱除效果较好,对Be、F、As和一些亲硫或亲铁性元素浮选脱除效果优于重选。建议乌兰图嘎低阶煤使用重选-浮选联合脱除法进行有害元素的脱除。

煤层气开发井网设计与优化部署

以鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气为例，按照开发前期井网设计、现场优化部署和动态效果跟踪3个阶段一体化的整体思路和方法，对煤层气开发井网进行优化部署和动态调整。开发前期井网设计以煤层构造、埋深、厚度、顶底板岩性、含气量、渗透率和水文地质条件等7个方面的地质条件为依据，确定开采井网应为菱形井网，井型以丛式井为主，水平井为辅；井网方位是菱形长对角线为面割理方向，短对角线为端割理方向；高渗透区井距为300～350m，低渗透区井距为350-400m。现场优化部署要充分考虑地表、地下和钻井工程条件3个因素，并遵循地上服从地下、工程服从地质的基本要求。动态效果跟踪阶段，通过对区内井间干扰和层间干扰现象的观察，重新优化部署24口生产井，调整36口生产井的开发层系，使得区块井网设计更为合理。5a的开发实践证明，三区块优化部署后的井网和开发模式基本合理。

宁东煤田中部2号煤煤相特征

采用煤岩学方法,对宁东煤田中部2号煤煤相特征进行了分析,研究结果表明2号煤层属于淡水陆相沉积,其成煤植物以草本植物为主,煤相类型以低位泥炭沼泽相为主、潮湿森林沼泽相为辅。通过煤相分析,为宁东煤田中部2号煤成煤环境的研究提供了佐证。

鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气井产能主控因素及开发策略

根据鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气田83口排采井的资料,系统分析了地质条件、工程技术和排采制度等因素对煤层气井产能的影响,并在此基础上提出了相应的开发策略。结果表明:煤层厚度、地下水流体势、含气量、渗透率和临储比是影响研究区煤层气井产能的主要地质因素;井距、压裂液量和加砂量是影响煤层气井产能的主要工程技术因素;井底压力下降速度、动液面下降速度、套压直接影响煤层气井产能。在此基础上,采用灰色关联分析法得出研究区煤层气井产能影响因素的大小次序,并从有利区优选、井网部署、压裂设计和排采制度4个方面,提出了适合于研究区煤层气地质特征的开发策略:在有利区优选方面,构建了煤层气开发有利区评价指标,将研究区划分为I—Ⅳ类单元;在井网部署方面,I类和Ⅱ类单元井距应控制在335~370 m;Ⅲ类和Ⅳ类单元井距应控制在370~400 m;在压裂施工设计方面,I类和Ⅱ类单元煤层气井的压裂液量应控制在800~1 200 m3;加砂量应控制在35~60 m3;Ⅲ类和Ⅳ类单元煤储层地质条件相对较差,对于不同地质条件,提出了不同的压裂措施;排采制度方面,将煤层气排采产气过程划分为5个阶段,并针对不同排采阶段,提出了具体的排采控制方法。

煤中铀的赋存分布及其在利用过程中的迁移特征

煤炭与铀两种资源在空间配置和成矿上有关联性,其合理开发利用及污染控制是我国国民经济和社会持续发展的重大需求。基于大量文献调研及前期研究成果,探讨了铀在煤中赋存分布及其在洗选、燃烧、淋滤过程中的迁移特征,取得一些认识:①煤中铀的富集成矿与成煤大地构造演化相关联,西南富铀煤主要与峨眉山玄武岩及断裂构造有关;西北富铀煤一般分布在拗陷和断拗陷盆地开阔地带一侧并与上覆砂岩型铀矿有关。②煤中铀主要与煤中有机质(主要是腐殖酸)结合,富铀煤中铀可以微细粒含铀矿物形式存在,并与有机硫、硫化物紧密共生,故在选煤过程中,无论重选还是浮选,其洗选脱除率均不高(最高为68.3%),部分煤浮选时铀甚至富集到精煤中;在煤燃烧过程中,铀或多或少都会以气相形式挥发到大气中。③富铀煤一般也同时富集V、Mo、Se、Re、Cr等高价态变价元素,这与有机体深埋分解造成的强还原环境有关,对于那些不变价元素如Sc、Y、La等的沉淀富集主要与腐殖酸形成的酸化条件有关;这些共生组合元素,在富铀煤的分选及煤矸石的淋滤过程中表现出一致的迁移行为。④电厂燃煤过程中铀主要富集(呈数量级的增加)到飞灰和底灰中,粉煤灰中铀淋出浓度一般随淋滤液pH的增加呈降低趋势,其萃取率随灰化温度的升高呈现降低趋势。研究结果为铀资源利用和环境污染控制提供参考和依据。

官板乌素6~#煤中矿物的赋存特征及成因研究

采用X射线衍射、扫描电镜和偏光显微镜,对官板乌素煤矿6#煤层中矿物赋存进行了研究,并分析了各种矿物的成因。结果表明,官板乌素6#煤层中的矿物主要为黏土矿物和碳酸盐矿物,以及少量的硫化物矿物和氧化物、氢氧化物、硫酸盐矿物等。

煤加工利用过程中有害微量元素迁移控制措施

绝大多数煤中含有有害微量元素,在煤加工利用过程中迁移析出,且我国是产煤大国,每年有80%的煤被用于直接燃烧,这些元素累积到一定程度会对人体健康及生态环境产生巨大负面影响。针对这一问题,分三个阶段(燃烧前、燃烧中、燃烧后)对煤中有害微量元素迁移规律进行阐述,并提出相应的控制措施。

改进的深部煤层CO_(2)地质封存潜力评价方法——以沁水盆地郑庄区块3^(#)煤层为例

煤层CO_(2)地质封存作为CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕集、利用与封存)的重要组成部分,是短期内降低大气CO_(2)浓度的有效手段之一.本次研究以郑庄区块3#煤为例,开展不同温度条件煤岩CO_(2)等温吸附试验,建立了改进的煤层CO_(2)封存容量评价模型,分析了不同埋深条件下吸附封存量与游离量之和的变化规律与CO_(2)吸附机理,计算了沁水盆地郑庄区块3#煤CO_(2)理论封存容量和有效封存量.研究结果表明:CZ煤和SH煤不同温度下的CO_(2)吸附能力分别为1.58~2.47 mmol/g和1.51~2.38 mmol/g;CZ煤和SH煤CO_(2)的改进计算封存量(吸附+游离)随埋深呈先增后减的变化,最大值分别为2.71 mmol/g和2.80 mmol/g,2000 m煤储层条件下,二者改进计算封存量仍有最大值的76%和67%,表明深部煤层仍具有较大封存潜力;埋深剖面上CO_(2)吸附状态具有三分特点:分别为低密度表面覆盖式吸附,高密度微孔填充式吸附和高密度表面覆盖式吸附;郑庄区块3#煤层CO_(2)理论封存容量为428.7 Mt,气态-类气态超临界区和类液态超临界区煤层分别为277.91 Mt和150.79 Mt;区块总的有效封存容量为340.59 Mt,两分区的有效封存容量分别为250.12 Mt和90.47 Mt.建议优先考虑在高渗透率与保存条件良好的煤层发育区域实施CO_(2)-ECBM工程.

中国煤系中关键金属资源:富集类型与分布

煤是特殊的沉积有机矿产,资源量巨大.以有机质为主要物质组成的特征决定了煤的吸附障和还原障性能,因而可以在特定地质条件下富集多种关键金属,能够形成大型、超大型甚至异常超大型规模的矿床,即"煤型关键金属矿床"这种新的矿床类型.煤型关键金属矿产已成为矿产资源勘探的新领域、新蹊径和重要方向.本文选择性地总结了煤型锗矿床、煤型镓铝矿床、煤型稀土矿床,以及煤型铌-锆-稀土-镓矿床的分布特征与成矿机制,并简要介绍了中国煤中铍、钪、锂、镁、钒和铼的富集与分布.不同煤型关键金属矿床具有特定的成矿地质环境,研究这些矿床的分布、富集成因以及金属赋存机制,有助于金属矿床的预测、勘探和开发.此外,这些矿床还是研究有机质和无机质相互作用的难得案例,能够帮助解决区域地质演化等重大科学问题,对发展和完善已有的关键金属成矿理论、保障关键金属安全供给、发展循环经济、减轻环境污染都具有重要意义.