低阶煤中非矿物态无机质的来源与赋存状态演变机制

With increasing consummation of coal resources in China, low-rank coal has also been becoming prominent in the whole coal resources. How to develop and utilize low-rank coal cleanly, efficiently and sustainably will become a scientific issue of special concern and great importance. Non-mineral inorganics occurred generally in low-rank coal may cause a series of adverse effects during the coal combustion process, including reduction of calorific value of coal, formation of slag-bonding on boiler and erosion on the metal surface of hearth. The non-mineral inorganics, as a part of mineral matter of the coal, the origins, occurrence modes and the evolution with rank advancement of which are the combined result of different geological processes, are indicative to the historical geology process in the coal forming period. This research will focus on Neogene brown coals of Yunnan Province, and find out the origin of the non-mineral inorganics and main controlling factors for their formation by analyzing the carriers and occurrence modes of the non-mineral inorganics, then invest the genetic mechanisms of non-mineral inorganic advancement with coalification degree, so for the purpose of offering not only scientific basis for efficient and clean utilization of low-rank coal, but also important evidence for the regional geological history evolution on the petrology, mineralogy and geochemistry of coal.

随着我国煤炭资源消耗的增加，低阶煤在整个煤炭资源中的地位愈来愈突出。如何实现低阶煤的清洁、高效、可持续开发和利用将成为能源领域特别关注和高度重视的科学问题。低阶煤中普遍存在的非矿物态无机质会降低煤的发热量，造成煤燃烧过程中锅炉结渣、炉膛金属面腐蚀等不利影响。作为煤的矿物质组成，非矿物态无机质的来源、赋存状态及其随煤化程度的演变是各地质作用叠加作用的结果，因此其对成煤时期的地质过程也具有指示意义。本项目拟以云南新近系褐煤为研究对象，通过分析低阶煤中非矿物态无机质的主要载体及其赋存状态，查明非矿物态无机质的来源与其形成的主控因素，阐明低阶煤中非矿物态无机质随煤化程度演变的成因机制，为低阶煤的高效和清洁利用提供科学依据，为区域地质历史演化的研究提供煤的岩石学、煤的矿物学和煤地球化学的重要证据。

低阶煤在我国煤炭资源中占重要地位。低阶煤中普遍存在的非矿物态无机质会降低煤的发热量，造成煤燃烧过程中锅炉结渣、炉膛金属面腐蚀等不利影响。如何实现低阶煤的清洁、高效、可持续开发和利用是能源领域特别关注问题。作为煤的矿物质组成，非矿物态无机质的来源、赋存状态及其随煤化程度的演变是各地质作用叠加作用的结果，因此其对成煤时期的地质过程也具有指示意义。本项目以褐煤为研究对象，并通过和中、高煤阶的煤进行对比研究，在低阶煤中非矿物态常量元素的赋存、来源及其控制因素方面取得了有意义的进展，实现了项目的任务，达到了预期目标。主要进展有：（1）查明了低阶煤中非矿物态无机常量元素，特别是Al、Fe、Mg、Ti在煤中的赋存状态，用逐级化学提取和微区分析技术相结合的方法，定量化分析了这些元素在低阶煤中孔隙水中或者被有机质吸附的比例。（2）揭示了低阶煤中非矿物态和结晶矿物中Ca和Sr的关系，提出用矿物态锶（同生沉积）的同位素用于指示沉积环境和煤中关键金属元素的来源，建立了用于评价海水影响和关键金属Ge来源的示踪指标。（3）对褐煤、烟煤和无烟煤中非矿物态元素进行了对比研究，提出了在煤阶演化过程中非矿物态无机质的来源及其向矿物态转变的控制因素。这些进展，将为低阶煤的高效和清洁利用提供科学依据，为区域地质历史演化的研究提供煤的岩石学、煤的矿物学和煤地球化学的重要证据。.通过系统总结，在International Journal of Coal Geology、Fuel、Minerals、《煤炭学报》等国内外主流学术期刊上共发表论文8篇，其中第一资助3篇，第2资助5篇。