新疆准东煤田中侏罗世煤的地球化学、煤质特征和煤相研究

以新疆准噶尔盆地东部中侏罗世准东煤田为研究对象，应用煤地质学和层序地层学的理论与方法，开展煤的地球化学、矿物学、煤化学和煤岩学以及煤灰特征研究；查明研究区煤中常量和微量元素以及矿物的组成和含量，煤的灰分、挥发份、C、H、O、N含量，煤的宏观岩石类型、显微岩石类型和显微组分的组成和含量，煤灰的成分组成和含量；分析它们之间的相互联系和地质控制因素；在以上研究的基础上，确定煤相划分的主要参数并进行煤相的划分；结合层序地层学研究成果，分析煤相与气候、湖平面、基底构造沉降和物源碎屑供给速率变化所产生的可容纳空间变化的关系，建立煤质空间分布和垂向演化的预测模型；根据煤灰成分特征，分析其可能的利用途径；该项研究不仅在丰富煤地质学和层序地层学的理论，而且对认识研究区煤质的空间分布规律和指导该区煤炭资源的合理开发利用和环境保护具有重要的意义。

准东煤田是新疆准噶尔侏罗系含煤盆地一个重要的含煤单元，近几年勘探已证实具有非常丰富的煤炭资源。本项目对新疆准东煤田200余个煤层分层样品的煤岩学、矿物学、煤化学和地球化学特征进行了分析，同时，对主要以准噶尔煤为燃料的燃煤电厂的燃煤废弃物的各种特征，尤其是其中微量元素环境地球化学特征进行了研究。在此基础上，对燃煤副产物进行了多种高附加值的应用实验研究，如沸石的合成，耐火材料，隔音材料的加工，陶瓷砖及泡沫玻璃的制备等。并结合煤地质学和层序地层学研究，综合评价了研究区煤质特征的地质控制因素。取得的主要研究成果如下：. 1、准东煤以富惰质组含量为特征；具有低的灰分和矿物含量，矿物成分主要为高岭石和石英，因此，灰分成分以SiO2和Al2O3为主；具有中等水分含量和中-高的挥发份产率，煤级为低变质烟煤；具有相对高的Na含量；除具有相对高的Sr和Ba含量外，具有低的S和微量元素含量，是一种非常洁净的煤炭资源。. 2、电厂燃煤飞灰及炉渣主要由无定形的玻璃基质组成，含有少量的石英、莫来石、钙长石及微量的赤铁矿等矿物。燃煤飞灰的玻璃基质具有较高的SiO2含量及高的SiO2/ Al2O3比，属于F型飞灰。燃煤副产物和煤矸石中的微量元素含量低，而且均具有极低的淋滤特性，均属于无害或惰性堆积材料。. 3、 通过直接转化和碱性熔融两种方法有效地应用燃煤飞灰合成高分子NaP1型等沸石材料，通过离子交换试验和向日葵的种植实验表明具有高的经济开发价值。应用飞灰/烟道气脱硫石膏制备耐火材料，其抗压强度及挠曲强度远高于欧盟条例规定的同类材料的最低强度。应用飞灰和电厂煤矸石的混合物烧结陶瓷砖体，在较低烧结温度下制成的低密度砖体不仅节约成本，而且较好的空隙结构也使其具有良好的隔热性能。应用飞灰和回收玻璃粉末的混合物制作高效隔热、隔音泡沫玻璃，其抗压强度与商业泡沫玻璃及同类飞灰泡沫玻璃相当。. 4、准东煤田煤主要形成于浅湖沉积背景下的弱氧化-还原的干燥森林沼泽相成煤环境。单一巨厚煤层区煤中的矿物含量，S含量及微量元素含量略低于薄煤层，并具有相对高的惰质组含量，这可能与单一巨厚煤层区物源碎屑供应较少，成煤环境相对更稳定，泥炭沼泽的堆积速率约大于基底的沉降速率，比较长时期的处于相对高位的泥炭沼泽有关。