新疆准东煤田煤矸石中铌、锆、铒、镓的富集规律及赋存状态研究

Along with the coal being mined in Xinjiang, a large number of coal gangue output is increasing year by year. Based on strongly advocating "circular economy" and "environmentally friendly" background, the significance of efficient use of valuable components in coal gangue is very important. Previous research found that coal gangue of east Junggar basin in Xinjiang is rich in Nb, Zr, Er, Ga and other valuable elements. We simplify the complex research system by using the relationship between system and surrounding.In this project,some physical and chemical methods would be applied to separate and purify ore, such as magnetic separation, gravity concentration, chemical dissolution, ion exchange, coagulation and so on.And then the regularities of the enrichment and occurrence of the four elements could be primarily confirmed by ICP, XRD spectral, electron microscope and laser spectrum.To make clearly the regularities of the enrichment and mode of occurrence, linear regression method will be needed. Finally, we will explain the geochemical characteristics of the four elements according to its and other coexisting element properties. We hope all the work could give scientific basis for utilization of Nb、Zr、Er、Ga in coal gangue, especially for selection process, and help to explore Nb、Zr、Er、Ga mine in other place.

伴随新疆煤炭的大量开采,固废煤矸石产出量也逐年递增。在大力提倡"循环经济"和"环境友好"的社会背景下，高效利用煤矸石有价成分意义极为重要。研究发现新疆准东煤田煤矸石富含Nb、Zr、Er、Ga等微量元素。针对研究体系的复杂性，项目利用研究"对象"与环境相对独立、相互作用的关系，简化研究工作的复杂性。利用磁选、重选，结合化学溶解法、离子交换、强电解质聚沉等方法，使研究对象分离、纯化。通过ICP定量分析，电子显微镜、XRD、激光光谱法等表征手段初步确定Nb、Zr、Er、Ga元素富集规律和赋存状态，再根据所得相关数据进行线性回归法研究，进一步探明Nb、Zr、Er、Ga的富集规律和赋存状态。最后结合四种元素以及煤矸石中其他共存元素的性质，解释Nb、Zr、Er、Ga地球化学特征。期望为新疆煤矸石中Nb、Zr、Er、Ga利用的工艺选择提供科学依据，为Nb、Zr、Er、Ga矿床的勘探奠定理论基础。

铌、锆、铒、镓天然丰度小，除锆以外，其他均无独立矿藏，多与其他矿伴生。研究煤矸石中铌、锆、铒、镓富集规律和赋存状态，明确其地球化学特征，为探索铌、锆、铒、镓矿藏资源提供理论指导。项目研究主要内容和得到有意义的结果如下：（1）通过矿物成分的模拟实验，研究了捕收剂、金属离子、抑制剂的种类及用量对各纯矿物浮选特性的影响，并利用Zeta电位、紫外可见分光光度法、红外光谱等阐释了矿物的浮选机理，该研究为白云石、高岭土、石英的浮选分离提供了理论基础；（2）研究了磁选条件，确定了煤矸石中磁性成分菱铁矿、黄铁矿的磁选工艺参数，研究了酸溶分离方法，使白云石得到了有效分离；（3）利用磁选、浮选、化学剥离对凯源、红沙泉煤矸石进行了分选分离，得到了相对含量较高的磁性矿物、浮选碳、高岭土、白云石和石英；（4）对原样品和分选分离后的样品中铌、锆、铒、镓的含量进行了测试，并对大量的测试数据进行了分析和衡算，结合EDS和mapping，说明这些元素除铌、锆在菱铁矿有一定的富集外，都均匀分布在煤矸石的各个矿物中；（5）对铌、锆、铒、镓相对含量较高的样品开展了赋存状态的研究工作，利用TEM、XRD、XPS、MS-ICP以及离子交换等方法，明确了铒以氧化物形式存在于白云石和高岭土中，镓主要以单质均匀分散在煤矸石的各组分里。