内蒙古准格尔煤田石炭-二叠系含煤地层富锂异常中锂的赋存状态和形成机理研究

The Buertaohe-Tianjiashiban exploration area from the Jungar coalfield, Inner Mongolia is a recently-reported Li-rich anomaly area in the coal-bearing strata. According to the coal exploration data, the Li concentration in coals range from 1 to 588 mg/kg, with an average of 92mg/kg; and the samples with concentration over 100 mg/kg account for 33.8% of the total samples. The Li concentration in the roof, floor and parting of the coal seams ranges from 6 to 2758 mg/kg, with an average of 266 mg/kg, the samples with high concentration over 1000 mg/kg are all distributed in the partings and coaly mudstone. The distribution of Li-rich anomaly is horizontally and vertically uneven in the coal seam. This project will focus on the Li-rich anomaly in the Buertaohe-Tianjiashiban exploration area of the Jungar coalfield, Inner Mongolia, with the aim of analyzing the Li abundance and occurrence in the coal seams, the roof, floor and parting of the coal seams and investigating the distribution of the Li-rich anomaly. Furthermore, based on the sedimentary background, distribution, geochemistry and mineralogy of the Li-rich anomaly, this project will investigate the material source, forming environment and enrichment process of the Li-rich anomaly in order to identify its formation mechanism. Finally, this project will evaluate the development value of Li in the study area by means of the tests on Li extraction from coals, coal gangue, and the residues of coal combustion and gasification. The results of this project are of high significance, which will provide theoretical foundation and technical reference for determining the cutoff grade and industrial grade of the associated Li deposits in the coal-bearing strata.

内蒙古准格尔煤田布尔陶亥-田家石畔勘查区是近2年发现的煤系地层中的富锂异常区，根据煤炭普查勘探成果资料，煤中锂含量范围1-588mg/kg，平均含量92mg/kg，含量大于100mg/kg占33.8%；煤层顶、底板和夹矸样品中锂含量范围6-2758mg/kg，平均266mg/kg,锂含量大于1000mg/kg的样品均分布在夹矸和炭质泥岩中，地层中富锂异常在平面上和垂向上均具有不均匀性。 该项申请将以准格尔煤田布尔陶亥-田家石畔勘查区煤系地层富锂异常为研究对象，开展煤层、煤层顶、底板和夹矸中锂的丰度和富锂异常的分布规律，锂的赋存状态研究，结合富锂异常的沉积环境背景、分布规律、地球化学和矿物学特征研究，从物质来源、成矿环境和聚集过程探讨富锂异常的形成机理。对煤、岩石、煤燃烧和气化残渣中的锂进行提取试验，评价其开发价值，为煤系地层伴生锂矿床的边界品位和工业利用品位的确定提供理论基础和技术参数。

该项目以准格尔煤田布尔陶亥-田家石畔勘查区晚石炭-早二叠煤系地层富锂异常为研究对象，通过野外地质调查、钻井岩心编录和系统的样品采集，燃煤电厂副产物的采集，以及研究区煤田勘探成果资料的收集，对研究区煤层、煤层顶、底板和夹矸的煤岩学、矿物学、煤化学和地球化学特征进行了分析；对煤层中锂和镓的丰度、赋存状态和富集分布规律进行了研究，结合含煤地层沉积环境背景、锂和镓的丰度和分布规律、地球化学和矿物学特征研究，从物质来源、成矿环境和聚集过程探讨了富锂和镓异常的形成机理。取得的主要结果包括：.煤中的矿物组成主要有高岭石、方解石、勃姆石，含有少量的石英、硫磷铝锶石、黄铁矿和石膏，部分煤样中检测到微量的累托石、微斜长石、铁白云石、菱铁矿及白铁矿。.煤层中具有潜在利用价值的伴生矿产主要包括铝、锂、镓和高岭土,普遍存在煤、铝、锂、镓和高龄土共生的特征，存在有煤、铝、锂和镓，煤、铝和锂，煤、铝和镓，夹矸高岭土、铝和镓不同类型的伴生组合。根据煤镓伴生矿床、铝土矿和高龄土矿床现行的工业利用标准，这些伴生矿产具有很大的综合回收价值。.准噶尔煤田燃煤电厂燃煤副产物粉煤灰中相对富集Al、Ca、K和Mg，底渣中相对富集Fe, S和Hg主要分布在脱硫石膏中。粉煤灰的粗灰中除Al含量相对高于细灰外，Ca、K、Mg、Na和S含量相对低于细灰。除Co之外，粉煤灰样品中几乎所有微量元素含量都高于底渣样品。细灰除Ta和Hg含量相对低于粗灰外，其它微量元素含量均高于粗灰。粉煤灰中，特别是细灰中，具有相对高含量的Li、Ti、Ga、Nb和Ta。.煤和矸石的逐级化学提取实验表明绝大多数锂和镓元素赋存在铝硅酸盐矿物中。电厂粉煤灰样品中绝大多数锂和镓元素赋存在莫来石和玻璃基质中。.煤和夹矸中异常富集的Li和Ga主要来源于该煤田北部物源区风化产物，经河流和潮汐的共同作用在泻湖和沼泽水动力弱的环境中伴随粘土矿物沉积。母岩区的风氧化程度、低能的水体环境是其富集的主要控制因素。.该研究成果对该煤田煤炭资源的综合利用，煤中有益矿产的回收和燃煤环境影响评估具有重要的科学意义。