煤中重礦物組合定量分析及其與微量元素關聯性的研究

《煤中重礦物組合定量分析及其與微量元素關聯性的研究》是依託華中科技大學，由張軍營擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：煤中重礦物組合定量分析及其與微量元素關聯性的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張軍營
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

我國是世界煤炭生產和消費大國，燃煤顆粒物和有害微量元素的排放對環境已造成了嚴重污染，各種礦物組分，特別是重礦物在燃燒過程中的物理化學變化，對煤炭的安全有效利用和污染物排放有著重大影響。本項目利用煤岩學、礦物學、地球化學和燃燒學學科交叉優勢，通過系統的試驗和理論研究，發明一種煤中重礦物組合定量方法，定量揭示煤中重礦物組合特徵，重礦物精細分布規律和定量變化規律，有害微量元素與重礦物定量關聯關係，單一煤層沉積過程中微量元素變化與重礦物組合變化規律；不同燃燒工況下重礦物組合演化規律，重礦物組合對微量元素重新配置的控制作用及其熱力學和動力學行為，重礦物組合與燃煤電站鍋爐灰沉積關係和沉積機制；豐富和拓展煤地質學，同時為煤炭的高效、安全和清潔利用提供科學依據。

結題摘要

本項目主要研究煤中重礦物及微量元素定量分析的問題，發明了基於低溫灰化聯合分密度浮沉的煤中重礦物組合特性定量研究方法，該方法首先利用低溫灰化技術將煤中礦物和有機質分離，利用浮沉實驗實現煤中重礦物富集，發展和利用X射線精修擬合法精確定量重礦物含量。定量揭示了國內外多種煤中礦物組合特徵，重礦物精細分布規律和定量變化規律，對比分析了國內外多種典型煤樣中礦物組合特性差異，闡述了不同成煤作用對煤中重礦物富集和組合特徵的控制作用；利用場發射掃描電鏡結合能譜分析（FE-SEM/ EDX）有效識別了煤中罕見重礦物，分析了煤中重礦物微觀特徵，系統研究了煤中黃鐵礦晶體類型和分布規律。結合電感耦合等離子質譜儀（ICP-MS）、原子螢光光譜儀（AFS）等先進測試手段測定了煤、低溫灰、及不同礦物組分中微量元素含量，獲取了煤中微量元素分布規律，揭示了煤中重礦物與微量元素富集的定量關係，闡明了單一煤層中微量元素變化與重礦物組合變化規律，分析了典型煤中微量元素與礦物的親和關係，相關研究成果發表在International Journal of Coal Geology等本領域權威期刊上。對典型燃煤電廠灰樣及渣樣的礦物特性和微觀形貌進行分析，分析了燃煤電廠飛灰、渣樣和粘污樣品中礦物組合特徵，系統調查了鍋爐熱交換器表面的灰沉積特性，揭示燃煤電廠沾污結渣特性及形成機理，分析了煤中礦物在燃燒過程中遷移轉化規律，建立了煤燃燒過程中煤中重礦物組合演化對鍋爐結焦、粘污定量描述方法，為燃煤鍋爐安全高效運行奠定基礎，相關成果發表於Fuel， International Journal of Coal Geology等本領域權威期刊上。項目的開展豐富和拓展了煤地質學，同時也為煤燃燒裝置的安全運行和污染物排放控制提供理論依據。項目通過四年的研究，共發表文章22篇，其中SCI收錄論文13篇，EI收錄論文22篇， 參加國際會議10人次，國內學術會議18人次。培養研究生8名。