富锂煤中锂的赋存特征及其高温矿物学行为

As an important complement to the lithium mineral resources, the lithium-rich coal has caused the wide attention from the coal geologists. At present, it had developed a lot of researches on its enrichment of genesis, occurrence state, geochemical characteristics and extraction utilization technology form its fly ash of lithium rich coal. However, the existing research of lithium-rich coal is not enough to reveal the enrichment regularity of lithium in the process of coal combustion, the carrier characteristics of lithium that formed in different combustion temperatures and its high temperature mineralization behavior. In this research, the solvent extraction method was used to distinguish inorganic lithium and organic lithium in the lithium-rich coal, and the occurrence status and enrichment rule of lithium in coal also will be discussed. On this basis, the different ashing temperature simulating combustion method for lithium-rich coal will be adopted to research the carrier characteristics of lithium and its occurrence status, the migration and transformation of Li-carrier matters. It is expected that the migration transformation rule, enrichment mechanism, relationship between the enrichment of Li and its combustion temperature, etc. will be revealed by comparing the lithium occurrence characters and the characteristics of the mineral phase change before and after ashing of lithium-rich coal. The research results have important scientific significance and guiding value for the exploitation and utilization of lithium mineral resources in rich lithium coal.

富锂煤作为锂矿产资源的重要补充，在富集成因、赋存状态、地球化学特征和粉煤灰中锂的提取利用工艺等方面已引起煤地质学家的广泛关注，但现有研究不足以深入揭示煤中锂在燃烧过程中的富集规律、不同燃烧温度下锂的载体特征及其高温矿物学行为。本项目以富锂煤为研究对象，采用溶剂抽提方法对煤中无机锂与有机锂加以区分，探讨锂在煤中的赋存状态及其一般规律；在此基础上，采用模拟燃烧的方法研究不同灰化温度下煤中锂的载体特征和赋存状态，分析煤中锂在燃烧过程中的迁移特征，并通过对比灰化前后锂的富集状态及其矿物相变特征，了解其迁移转化规律，揭示其迁移转化与燃烧温度等的相互关系及其富集机理。研究成果的获得对富锂煤中锂矿资源的开发利用具有重要的科学意义和指导价值。

富锂煤作为战略性关键金属锂资源的重要补充，其赋存状态、富集成因和成矿机制逐渐备受关注。本项目以富锂煤为研究对象，应用矿物学、岩石学、煤地质学等相关理论，结合显微光学、电感耦合等离子体质谱、X射线衍射和扫描电镜等技术方法，通过对比分析煤中锂在原煤及不同温度下灰样品中的含锂载体赋存特征，探讨了富锂煤中锂在燃烧过程中的高温矿物学特征。研究认为，.1）沁水煤田寺河矿区太原组15号煤中的锂的物源来源相对较为复杂，可能来源于含锂滞水，硅酸盐矿物，有机植物残体中的一种或者多种。针对这些可能来源，认为其中锂的赋存状态可能为水溶态和可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物结合态、有机结合态、残余态。因其为高变质程度无烟煤而排除腐植酸、富里酸结合态。.2）宁武煤田平朔东露天4号煤中Li元素的均值是47.24μg/g，大于中国煤中均值31.80μg/g，世界煤中均值14.4μg/g，富集系数CC为3.37（CC=煤中微量元素含量/世界煤中微量元素含量），属轻度富集；安太堡露天矿太原组11号煤中锂元素的均值为102.91μg/g（不含矸99.61μg/g），富集系数CC为7.35，属显著富集，赋存载体主要为铝硅酸盐矿物。沁水煤田阳泉矿区新景15号煤中Li元素的均值为68.34μg/g，CC为4.88，属轻度富集；高平矿区15号煤中Li元素的均值为132.36μg/g（不含矸60.79μg/g），CC为9.45，属显著富集；陵川15号煤Li元素的均值为456.39μg/g（不含矸195.76μg/g），CC为36.18，属异常富集；赋存载体多为铝硅酸盐矿物，与高岭石共生的绿泥石可能为其主要载体矿物。整体而言，太原组下部煤组中Li元素较上部煤组锂元素富集；山西省南部煤田太原组下组煤中的Li元素较北部煤田中的Li元素更为富集；富集成因主要取决于原始沉积环境、物源母岩岩性特征、煤变质程度、成岩后期的风化淋滤作用等。.3）沁水煤田陵川15号煤高温燃烧后Li元素的均值为874.11μg/g，矿物相发生变化， Li在煤灰中表现出不同程度的再富集，煤样的再富集能力较强，其次为炭质泥岩及夹矸，顶底板的再富集能力最弱；高温燃煤有利于Li元素的富集和回收。