Research on the combination model of water-soluble elements in coal from eastern Xinjiang
-
摘要:
新疆高碱煤中水溶态钠、氯、硫酸根离子等含量较高，严重影响了新疆煤的清洁高效利用，高碱煤中水溶态元素的组合模式及其对煤质的影响已成为科学认识和评价新疆煤需要解决的一个基本问题。研究采集了新疆东部地区大井、西黑山、三塘湖、淖毛湖和沙尔湖等矿区的煤层煤样和商品煤样，以及不同矿区地表土壤、煤层上覆岩层、煤层顶板和夹矸样品，包括部分矿区地表盐岩样品，利用溶滤试验，测定了各相关样品中水溶态离子的含量；综合各矿井煤灰成分分析、水溶态离子占比、水溶态离子比值参数与Piper三线图等方法，分析了不同矿区煤中水溶态元素的组合特征差异；通过比较煤层、含煤地层中其他岩层及地表土壤中各种水溶态离子含量的变化，初步探讨了煤中水溶态元素的可能成因及其影响因素。结果表明：新疆东部不同矿区煤中水溶态元素含量和组合模式都存在比较显著的差异，其含量差异可以达3倍左右，组合模式方面，既有Cl-Na型和Cl·HCO3-Na型，也有SO4-Na·Ca型和SO4·HCO3-Na型等其他类型组合分布。各种水溶态离子比值参数显示，煤中水溶态离子之间发生过离子交换作用。新疆高碱煤的形成是一个目前仍在发展中的现代地质作用过程，地表盐岩和土壤中水溶态离子随地下水下渗逐步进入煤层而导致高碱煤形成的可能性极大，且过程比较复杂。受离子交换作用和沉淀作用等因素影响，煤中碱金属、碱土金属和氯、硫等元素的相互结合形态、赋存状态变得更加复杂，但水溶态仍是主要形式。
Abstract:The high content of water-soluble sodium, chlorine and sulfate ions in Xinjiang’s high-alkali coal seriously affects the clean and efficient utilization of Xinjiang’s coal. The combination mode of water-soluble elements in high-alkali coal and the influence on coal quality has become a basic problem to be solved in the scientific understanding and evaluation of Xinjiang’s coal. We collected coal seam and commercial coal samples from Dajing, Xiheishan, Santanghu, Naomaohu and Shaerhu mining areas in eastern Xinjiang, as well as surface soil overlying on the coal seams, roof and gangue samples in different mining areas, including surface salt rock samples from some mining areas. The content of water-soluble ions in relevant samples was determined by the leaching experiment. Based on the method of coal ash composition, proportion of water-soluble ions, water-soluble ions ratio parameter and Piper trilinear diagram, the difference of the combined characteristics of water-soluble elements in coal in different mining areas were analyzed. The possible causes and influencing factors of water-soluble elements in coal were discussed by comparing the variations of water-soluble ions in coal seams, other rock layers of coal-bearing strata and surface soil. The result shows that there are significant differences in the content and combination modes of water-soluble elements in coal from different mining areas in eastern Xinjiang, and the degree of difference in content can be about 3 times. In terms of combination modes, there are Cl-Na type and Cl·HCO3-Na type, as well as other types of combinations such as SO4-Na·Ca type and SO4·HCO3-Na type. The ratio parameters of various water-soluble ions show that there have been ion-exchange between water-soluble ions in the coal. The formation of high-alkali coal in Xinjiang is a modern geological processes currently still in development. There has been a distinct possibility that water-soluble ions in the salt rock and soil on the surface were carried gradually into the coal seams along with the groundwater infiltration, which leads to the formation of high-alkali coal, and the process is relatively complex. Affected by ion-exchange and precipitation, the combination forms and occurrence states of alkali metals, alkali earth metals, chlorine, sulfur and other elements in coal become more complex, but the water-soluble state is still the main form.
-
0. 引 言
高硫煤形成具有其独特的地质成因，生物标志化合物的研究对揭示沉积过程中形成的演化机制具有重要地质意义[1-2]。煤样抽提化合物的识别是研究煤有机质的重要基础，对沉积环境、母质来源和有机质的演化阶段等具有探索意义[3]。可溶有机质中有机硫化合物随着煤级增高，表现为以噻吩型化合物为主[4]；可溶性有机物的产量和组成受煤级以及煤成熟度的强烈控制[5-6]；姥植比(Pr/Ph)、C27C29甾烷等一些分子参数，随着煤级的变化而发生变化，在镜质体反射率1.1%附近变化最为明显[7]；煤中有机质正构烷烃的分布可以反应成煤植物的来源、煤样热演化程度以及微生物或无机环境的影响[8]；姥姣烷与植烷的比值(Pr/Ph)可以表明成煤环境的氧化还原程度[9]；奇偶优势指数(OEP)和甲基菲指数(MPI)可以反映煤化程度的高低[10]；甲基菲指数F1、F2在指示有机质成熟度时受有机质的类型及岩性的影响较小[11]。有机地球化学分析可结合同位素相关测试，通过生物标志化合物综合分析成煤环境及泥炭沼泽类型[12]。
韩城矿区煤炭资源丰富，针对桑树坪煤矿的研究主要集中在煤层气储层物性特征及控制机理[13-14]、矿物组成及化学成分[15]、不同关键金属组合类型富集的控制因素[16]等方面，但对煤中可溶有机质的组成特征研究较少。借此以桑树坪11号煤为研究对象，在工业分析、常量元素分析基础上，重点对有机抽提化合物进行相关分析，探讨煤中生物标志化合物参数差异性对高有机硫煤的成因、成煤环境、母质来源等响应，对有机硫化合物的种类的分析可为煤炭资源高效清洁利用提供理论基础，为煤炭资源的综合利用奠定基础。
1. 地质概况
韩城矿区位于渭北石炭−二叠纪煤田东部(图1a)，含煤地层主要为上石炭统太原组和下二叠统山西组[15]。桑树坪煤矿处于韩城矿区最北端，11号煤位于太原组中下部，为井田内的中厚煤层[17]。11号煤直接顶板以粉砂岩为主，局部为中、细砂岩，直接底板为泥岩（图1b）。
2. 样品采集与分析方法
依照国家标准《煤层煤样采取方法》(GB/T 482—2008)对桑树坪11号煤结合实际情况进行分层取样，每20 cm采取一个样品，共采集8个煤样。为减少样品污染和氧化，用铝箔迅速包好放入自封袋保存(表1)。根据国家标准GB/T 212—2008、GB/T 215—2003对磨筛好的煤样进行工业分析、形态硫的测定。称取10 g煤样(200目，0.075 mm)使用已精馏的二氯甲烷(科密欧，分析纯)进行索氏抽提(抽提48 h)及柱色谱分离实验(40 mg样品分别使用40 mL正己烷、40 mL二氯甲烷、40 mL无水甲醇进行淋洗)，分离后的饱和烃通过色谱-质谱联用仪(AgilentGC 7890b-MSD 5977)进行测试分析。气相色谱测试条件为：柱箱温度初始值60 ℃，保持5 min，以4 ℃/min速率升至300 ℃，保持15 min，载气为氦气。质谱工作条件为：电子轰击源，电子能量为70 eV，扫描50～650 Da，使用MSD ChemStation系统处理数据[18]。
表 1 桑树坪矿11号煤的工业分析、形态硫分析结果Table 1. Proximate analysis and sulfur forms of No.11 coal from the Sangshuping Mine样品编号 Mad /% Ad /% Vdaf /% St,d/% Sp,d/% Ss,d/% So,d/% So,daf/% So/St Ro,ran/% SSP11-1 1.01 30.63 18.03 3.03 0.87 0.22 1.94 2.8 0.64 1.98 SSP11-2 0.81 29.14 17.61 2.99 0.86 0.20 1.94 2.74 0.65 1.97 SSP11-3 1.06 36.37 19.06 2.97 0.86 0.28 1.83 2.88 0.62 2.01 SSP11-4 1.64 45.77 11.94 5.00 2.76 0.08 2.17 4.00 0.43 2.04 SSP11-5 0.76 39.83 19.73 3.36 1.61 0.16 1.58 2.63 0.47 2.04 SSP11-6 0.92 44.93 12.23 2.74 1.22 0.31 1.20 2.18 0.44 2.01 SSP11-7 1.01 34.47 17.85 2.71 0.99 0.25 1.46 2.23 0.54 2.02 SSP11-8 1.11 28.58 17.19 3.48 2.82 0.51 0.15 0.21 0.04 1.97 煤样均值 1.04 36.22 16.71 3.29 1.50 0.25 1.53 2.46 0.48 2.01 注：Mad为水分；Ad为灰分；Vdaf为挥发分；St,d为全硫；Sp,d为黄铁矿硫；Ss,d为硫酸盐硫；So,d为有机硫；Ro,ran为随机镜质组反射率；So/St为有机硫占全硫比重。 3. 结果与讨论
3.1 工业分析与形态硫分析
煤样随机镜质组反射率在1.97%～2.04%，均值为2.01；灰分变化范围28.58%～45.77%，均值为36.22%；挥发分为17.19%～19.73%，均值为16.71%；全硫含量2.71%～5.00%，均值为3.29%。据此，11号煤为中-高灰分、低挥发分、高硫贫煤。除SSP11-8外，有机硫含量占全硫比例均在43%以上，见表1。
3.2 常量元素分析
煤中灰分的常量元素通常以各种不同矿物形式存在，主要载体有硅酸盐、磷酸盐、氧化物、氢氧化物等矿物（表2）[19-20]。根据不同来源元素分布规律，赵师庆[21]以华北晚古生代煤为研究对象提出灰成分指数(IA=[w(Fe2O3)+w(CaO)+w(MgO)]/[w(SiO2)+w(Al2O3)]及全硫含量作为泥炭沼泽还原程度的分析参数，由陆相至海相IA指数变大。同时，根据煤中硫分指相意义，易同生等[22]提出3个灰成分指相参数酸碱指数(IAA)、盐度指数(IS)和滞留指数(IR)，指示不同沉积环境的变化趋势。
表 2 桑树坪11号煤常量元素分析结果Table 2. Major elements analysis of Sangshuping No.11 coal samples样品 各元素质量分数/% SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 MgO CaO K2O Na2O P2O5 SSP11-1 14.69 10.52 2.18 0.59 0.23 1.56 0.77 0.02 0.06 SSP11-2 13.82 10.38 1.98 0.47 0.23 1.43 0.66 0.10 0.06 SSP11-3 17.02 12.64 2.87 0.68 0.27 1.75 0.90 0.16 0.08 SSP11-4 19.07 13.97 7.36 0.84 0.34 2.71 1.13 0.25 0.09 SSP11-5 19.88 14.12 3.01 0.57 0.24 1.04 0.79 0.09 0.10 SSP11-6 19.85 14.43 5.36 0.80 0.37 2.57 1.18 0.27 0.11 SSP11-7 15.80 11.21 3.03 0.68 0.24 2.44 0.83 0.16 0.09 SSP11-8 12.53 9.62 2.71 0.53 0.19 2.24 0.62 0.09 0.05 煤样均值 16.58 12.11 3.56 0.65 0.26 1.97 0.86 0.14 0.08 中国煤（均值）[23] 8.47 5.98 4.85 0.33 0.22 1.23 0.19 0.16 0.09 由表2知，与中国煤中常量元素氧化物的均值相比，桑树坪煤样SiO2、Al2O3、TiO2、CaO、K2O高于中国煤，分别是中国煤的1.96、2.03、1.97、1.60、4.53倍，MgO含量相当，Fe2O3、Na2O、P2O5含量较低。煤灰成分指数IA在0.03～0.22时，煤层形成于未受海水影响的较弱还原条件陆相沼泽环境；在0.23～1.23时，煤层形成于受海水影响的较强还原条件泥炭沼泽环境[21]。通过表3发现，桑树坪煤IA值处于0.13～0.23，均值为0.20，推断桑树坪11号煤形成于弱还原陆相沼泽沉积环境。通常利用煤灰成分作为地球化学指标时，应选择后生矿化较弱的煤，且煤灰分较高时，应该考虑后生矿物的影响[24]。在利用煤灰成分作为成煤环境指标时，可结合其有机地球化学特征进行综合分析。
表 3 研究区指相参数计算结果Table 3. The results of indicating facies parameters样品 灰成分指数（IA） 酸碱指数（IAA） 盐度指数（IS） 滞留指数（IR） SSP11-1 0.16 14.04 0.07 0.18 SSP11-2 0.15 14.61 0.06 0.17 SSP11-3 0.17 14.68 0.06 0.19 SSP11-4 0.32 10.81 0.08 0.16 SSP11-5 0.13 26.58 0.03 0.08 SSP11-6 0.24 11.67 0.07 0.14 SSP11-7 0.21 10.10 0.09 0.15 SSP11-8 0.23 9.12 0.10 0.01 注： ${{I_{\rm{A}} = } }\dfrac{ { { { w({\rm{Fe} }_2{\rm{O} }_3) + w({\rm{CaO} }) + w({\rm{MgO} }) } } } }{ { { { w({\rm{SiO} }_2) + w({\rm{Al} }_2{\rm{O} }_3})} } }$; ${ {I_{{\rm{AA}}} = } }\dfrac{ { { { w({\rm{SiO} }_2) + w({\rm{Al} }_2{\rm{O} }_3} }) } }{ { { { w({\rm{MgO} } )+ w({\rm{CaO} }) } } } }$; ${ {I_{{\rm{S}}} } } = \dfrac{ { w({\text{MgO) + }w({\rm{CaO}}}) } }{ { { { w({\rm{SiO} }_2) + w({\rm{Al} }_2{\rm{O} }_3) + w({\rm{Fe} }_2{\rm{O} }_3} }) } }$; $\qquad\qquad {I_{ {\rm{R} } } }=\dfrac{ { w({\rm{Fe} }_2{\rm{O} }_3})}{ { w({\rm{SiO} }_2)+w({\rm{Al} }_2{\rm{O} }_3)+w({\rm{MgO} })+w({\rm{CaO} } }) }$。 通常在还原环境且处于微咸水−半咸水的状态时，植物遗体凝胶化程度增大，致使
$\mathrm{SO}_4^{2-} $ 与凝胶化物质更易结合，有机硫含量增加[25]。SSP11-8样品，酸碱指数、滞留指数相对较低，说明样品代表的分层形成于偏碱性弱水动力泥炭沼泽环境，见表3。3.3 饱和烃分析
3.3.1 饱和烃可溶有机质的组成特征
煤中抽提化合物的相关参数能够反映有机质的成熟度及母质来源[26]。煤样中芳烃质量大于饱和烃，其饱芳比在0.05～0.42（表4），均值为0.15，说明有机质的来源可能与高等植物输入有关，同时也需要考虑有机质的降解作用[27]。
表 4 样品可溶有机抽提物含量分布Table 4. Content of extracts of coal samples样品编号 含量/mg 饱芳比 可溶有机质 饱和烃 芳香烃 非烃 沥青质 SSP11-1 13.6 0.3 5.9 6.4 1.0 0.05 SSP11-2 14.1 0.8 5.9 6.5 0.9 0.14 SSP11-3 16.3 0.5 4.9 10.1 0.8 0.10 SSP11-4 17.5 0.3 5.8 10.8 0.6 0.05 SSP11-5 15.2 0.5 5.0 9.4 0.3 0.10 SSP11-6 18.5 2.1 5.0 10.1 1.3 0.42 SSP11-7 16.5 0.7 5.5 9.6 0.7 0.13 SSP11-8 27.7 2.0 11.2 13.3 1.2 0.18 3.3.2 饱和烃分布特征与生源指示
煤样正构烷烃碳数范围主要是C12～C30（表5），主碳峰有C16、C26两种类型，均呈单驮型分布，并且有不同程度的降解过程（图2）。后峰型主碳峰为C26，母质来源主要为高等植物的输入（图3），样品SSP11-1、SSP11-2、SSP11-3、SSP11-5、SSP11-7∑w(C22−)/∑w(C23+)均大于2，且w(C21+C22)/w(C28+C29)处于1.48～3.58之间，均值为2.40，说明此类样品以海相沉积为主，母质主要来源于低等水生生物[28]。SSP11-8、SSP11-4和SSP11-6∑wC22−/∑wC23+均小于2，且w(C21+C22)/w(C28+C29)介于0.09～0.85，均值为0.39，说明沉积有机质中有较多高等植物的输入，以陆相沉积为主。Pr/nC17与Ph/nC18关系图同样可以判断成煤环境特征[29]，展示研究区煤样为海相与陆相之间的混合型（图4）。
表 5 桑树坪煤样饱和烃色谱参数Table 5. Parameters of saturated hydrocarbons of Sangshuping coal samples样品编号 碳数范围 主碳峰 OEP Pr/nC17 Ph/nC18 Pr/Ph w(C22−)/w(C23+) w(C21+C22)/w(C28+C29) SSP11-1 C14～C30 C16 0.93 0.57 0.47 1.48 4.35 2.11 SSP11-2 C12～C30 C16 0.79 0.5 0.43 1.35 3.96 2.83 SSP11-3 C13～C29 C16 0.75 0.72 0.46 1.98 3.13 1.48 SSP11-4 C12～C30 C25 1.05 0.71 0.47 1.83 0.39 0.85 SSP11-5 C12～C29 C16 0.77 0.74 0.77 1.17 7.09 3.58 SSP11-6 C12～C31 C26 0.97 0.59 0.5 1.63 0.08 0.09 SSP11-7 C12～C31 C16 0.92 0.78 0.8 1.32 5.52 1.99 SSP11-8 C13～C30 C26 0.49 0.63 0.48 1.21 0.08 0.24 注：$ {\text{OEP = }}{\left( {\dfrac{{{{{\rm{C}}_{{{i}} - 2} + 6{\rm{C }}_{{i}}+ {\rm{C}} _{{{i}}+ 2}}}}}{{{{4{\rm{C}}_{{{i}} - 1 }+ 4{\rm{C}}_{{{i}} + 1}}}}}} \right)^{{{\left( {{{ - 1}}} \right)}^{{{i + 1}}}}}} $, 其中Ci为主碳峰。 ![]()
图 2 主碳峰前峰型饱和烃色谱Figure 2. Chromatogram of frontal saturated hydrocarbon with main carbon peak3.3.3 饱和烃相关参数的成熟度特征
正构烷烃奇偶数碳优势通常用OEP值表示，OEP<1.0时，指示样品经历生物降解过程[30]。所采煤样OEP均值为0.84(表5)，说明沉积过程中有微生物降解作用。通常，未受生物降解影响的有机质中Pr/nC17、Ph/nC18值均处于0.10～0.50[31]，本文煤样Pr/nC17明显大于0.50，部分样品Ph/nC18大于0.50，说明样品有机质受到微生物的轻微降解作用，与上述OEP参数分析相符。饱和烃色谱图“UCM”鼓包明显，同样说明样品受到微生物细菌的输入和降解作用[32-33]。且已有研究表明，微生物和藻类对煤中硫的形成有促进作用[32]。
![]()
图 3 主碳峰后峰型饱和烃色谱Figure 3. Chromatogram of saturated hydrocarbon of peak coal samples after main carbon peak3.3.4 饱和烃甾萜烷化合物分析
萜烷类化合物热稳定性和降解能力比正构烷烃强，在沉积物中分布广泛[34]。通常，二环倍半萜化合物可以指示不同的母质来源特征，三环萜烷的碳数分布特征反映有机质成熟度[35]。煤样中三环萜烷C23分布特征，说明其母质有藻类低等生物的输入，这与低碳数正构烷烃特征一致。C24四环萜烷/C26三环萜烷比值为0.49～0.55，比值变化幅度较小，说明样品主要受到了水生生物的影响（表6）。w(Ts)/w(Tm)比值处于0.83～1.21，w(Ts)/[w(Ts)+w(Tm)]比值在0.45～0.55，说明煤样热演化程度较高[36-37]，这与镜质体反射率相吻合（表6）。在煤样色谱图中，位于C29降莫烷与C30藿烷之间检测到了18α（H）奥利烷的存在，指示了研究区存在高等植物输入特征[38-39]（图5）。
表 6 主要生物化合物标志参数Table 6. Indicator parameters of main biological compounds in samples样品编号 C24四环萜烷/
C26三环萜烷w(Ts)/w(Tm) w(Ts)/[w(Ts)+w(Tm)] C27甾烷/
(C27+C28+C29)甾烷×100C28甾烷/
(C27+C28+C29)甾烷×100C29甾烷/
(C27+C28+C29)甾烷×100SSP11-1 0.53 0.93 0.48 30.55 27.78 41.67 SSP11-2 0.49 1.01 0.50 27.90 28.41 43.69 SSP11-3 0.52 0.99 0.50 33.20 27.08 39.72 SSP11-4 0.50 1.01 0.50 33.91 25.51 40.59 SSP11-5 0.50 0.84 0.46 31.84 26.61 41.56 SSP11-6 0.55 0.95 0.49 32.30 26.53 41.16 SSP11-7 0.52 0.83 0.45 28.08 29.15 42.77 SSP11-8 0.50 1.21 0.55 34.67 25.76 39.57 ![]()
图 5 桑树坪矿可溶有机质质量色谱图(m/z=191)Figure 5. Mass chromatogram of soluble organic matter in samples (m/z=191)甾烷类化合物性质稳定，具有强烈的抗生物降解能力，可用以判断母质来源和沉积环境C27规则甾烷代表母质来源为水生浮游生物及海相藻类，C28甾烷占优势时母质来源为硅藻类和苔藓植物，C29规则甾烷占优势时母质来源一般为高等植物[40-41]。煤样规则甾烷整体表现为C27甾烷>C28甾烷<C29甾烷，呈现“V”字型分布规律（图6），说明有机质来自于高等植物和低等水生生物的双重贡献[42]。
![]()
图 6 桑树坪矿可溶有机质质量色谱图(m/z=217)Figure 6. Mass chromatogram of soluble organic matter in samples (m/z=217)3.4 芳香烃分析
3.4.1 芳香烃有机质的组成特征
煤中已检测到的芳烃化合物主要有13个系列（表7）。下面重点对含量较高的萘系列、菲系列及三芴系列化合物进行讨论。样品的色谱图如图7所示。
表 7 煤样主要芳香烃馏分绝对组成Table 7. Absolute composition of aromatic fractions in samples芳烃化合物 化合物类型 各绝对组成含量/(μg·g−1) SSP11-1 SSP11-2 SSP11-3 SSP11-4 SSP11-5 SSP11-6 SSP11-7 SSP11-8 萘系列 萘 1.69 1.56 0.61 1.77 1.05 1.70 1.15 1.97 甲基萘 4.65 4.67 3.49 4.10 3.57 4.49 3.89 4.43 乙基萘 0.14 0.16 0.15 0.16 0.15 0.19 0.15 0.15 二甲基萘 2.52 2.75 2.23 2.38 2.21 2.74 2.37 2.48 三甲基萘 0.57 0.67 0.48 0.54 0.54 0.63 0.57 0.68 联苯系列 联苯 4.00 3.74 4.62 2.92 3.48 3.61 3.26 3.85 甲基联苯 4.48 4.12 5.30 3.47 3.83 4.29 3.98 4.92 乙基联苯 0.05 0.05 0.05 0.04 0.04 0.05 0.04 0.06 二甲基联苯 1.79 1.94 2.11 1.72 1.58 1.83 1.65 2.19 二乙基联苯 0.04 0.05 0.04 0.05 0.06 0.07 0.12 0.07 三甲基联苯 0.32 0.36 0.29 0.68 0.29 0.29 0.31 0.49 对三联苯 0.21 0.18 0.28 0.16 0.19 0.19 0.22 0.31 甲基对三联苯 0.36 0.33 0.45 0.64 0.32 0.39 0.33 0.88 芴系列 芴 1.64 1.69 1.53 1.45 1.43 1.72 1.58 2.07 甲基芴 3.24 3.00 2.98 2.66 2.64 3.02 3.09 4.30 二甲基芴 2.21 2.11 1.89 1.65 1.83 2.05 2.11 2.97 羟基芴 0.3 0.31 0.19 0.26 0.24 0.29 0.28 0.37 菲系列 菲 5.39 5.34 5.36 4.71 4.70 5.49 5.21 6.73 甲基菲 7.26 6.78 7.12 5.97 6.03 6.94 7.07 9.46 二甲基菲 3.26 3.21 3.15 3.14 2.91 3.21 3.18 3.54 三甲基菲 0.49 0.52 0.46 0.40 0.46 0.46 0.56 0.81 荧蒽系列 荧蒽 0.46 0.39 0.39 0.33 0.36 0.42 0.42 0.59 甲基荧蒽 0.78 0.81 0.64 0.59 0.67 0.74 0.78 1.19 苯并荧蒽 1.31 1.35 1.60 1.13 1.32 1.41 1.67 2.60 芘系列 芘 0.52 0.49 0.49 0.39 0.41 0.48 0.51 0.67 甲基芘 2.94 2.96 2.59 2.34 2.50 2.70 2.97 4.29 二甲基芘 4.49 4.3 4.09 3.27 3.83 4.02 4.08 6.25 茚并芘 0.25 0.25 0.16 0.20 0.19 0.24 0.26 0.31 苯并芘 0.78 0.78 0.96 0.62 0.68 0.72 0.83 1.22 甲基苯并芘 0.79 0.86 1.01 0.63 0.75 0.72 0.86 1.36 二甲基苯并芘 1.47 1.59 1.49 1.38 1.27 1.49 1.38 1.79 含硫系列 二苯并噻吩 4.60 4.50 0.95 0.13 3.42 4.10 3.99 4.83 甲基二苯并噻吩 6.46 5.96 5.15 5.50 4.62 5.61 5.70 7.29 二甲基二苯并噻吩 4.08 3.85 4.71 3.23 3.18 3.60 3.78 5.53 苯并萘并噻吩 3.00 2.83 2.86 3.29 2.39 2.80 2.72 4.65 甲基苯并萘并噻吩 4.57 4.92 3.62 5.18 4.12 4.69 4.47 8.23 1-Propene-2-thiol,1,1-diphenyl- 0.40 0.37 0.18 0.32 0.30 0.33 0.35 0.48 二甲基苯并萘并噻吩 1.63 1.88 1.26 1.47 1.36 1.31 1.52 2.84 含氧系列 二苯并呋喃 0.20 0.21 0.12 0.17 0.16 0.20 0.17 0.23 甲基二苯并呋喃 0.45 0.43 0.27 0.37 0.35 0.43 0.41 0.57 二甲基萘呋喃 0.32 0.32 0.22 0.22 0.25 0.29 0.31 0.37 䓛系列 甲基䓛 2.89 3.01 3.30 4.33 2.49 3.04 2.95 7.17 苯并蒽系列 苯并蒽 3.27 3.18 3.31 2.5 2.82 3.00 3.35 5.08 二甲基苯并蒽 1.17 1.20 1.39 0.62 0.99 1.42 1.32 4.34 二苯并蒽 0.12 0.11 0.11 0.08 0.08 0.10 0.11 0.14 甲基苯并乙烯合蒽 甲基苯并乙烯合蒽 2.39 2.38 2.37 3.08 2.00 2.52 2.46 6.30 咔唑系列 咔唑 0.17 0.16 0.06 0.03 0.15 0.08 0.14 0.07 甲基咔唑 0.04 0.04 0.03 0.79 0.02 0.02 0.02 nd 苯甲基系列 苯甲基萘 1.12 1.16 0.99 0.88 0.92 1.14 1.11 1.72 甲基苯甲基萘 0.42 0.38 0.40 0.44 0.34 0.41 0.43 0.72 3.4.2 萘系列化合物
萘系列化合物在还原环境中易保存，广泛存在于原油和烃源岩中，主要来源于陆源高等植物，可用来表征有机质母质来源和成熟度特征[43]。8个样品萘系化合物均占比10%以上，总体表现为甲基萘>二甲基萘>萘>三甲基萘>乙基萘（图8）。随着热演化程度的增加，三甲基萘发生甲基重排作用，含量逐渐降低[44-45]。样品中三甲基萘相对含量不高，与其较高的热演化程度有关。
3.4.3 菲系列化合物
菲系列中主要检测到菲（P）、甲基菲（MP）、二甲基菲（DMP）、三甲基菲（TMP）化合物。甲基菲指数可以很好的指示样品的热演化程度，不同学者提出了不同的甲基菲指数，如MPI-1、MPI-2[10]；MPI[46]；F1和F2[47]。研究采用Radke提出的MPI-1和MPI-2指数，通过计算可知，MPI-1在1.35%～1.46%，均值1.39%。MPI-2为1.54%～1.67%，均值1.61%，说明煤样热演化程度均较高。一般认为，低等水生生物影响9-MP的分布特征，高等植物影响1-MP的分布特征[48]。煤样甲基菲整体表现为2-MP>3-MP、9-MP>1-MP（图9），说明煤样可溶有机质以藻类等低等水生生物输入为主，并混有陆源高等植物输入。
3.4.4 三芴系列化合物
三芴系列化合物（氧芴OF、硫芴SF、芴F）分布特征和相对含量是判断有机质沉积环境的一组重要指标[49]。煤样氧芴系列相对含量为0.39%～0.80%，硫芴系列为18.74%～33.85%。氧芴系列明显低于硫芴系列，说明样品主要形成于盐度较高的还原环境[50]。w(SF)/[w(SF)+w(F)]和w(OF)/[w(OF)+w(F)]散点图显示样品形成于偏还原沉积环境，这与前文分析结果相互印证（图10）。
![]()
图 10 w(SF)/[w(SF)+w(F)]与w(OF)/[w(OF)+w(F)]关系散点Figure 10. scatter diagram w(SF)/[w(SF)+w(F)] and w(OF)/[w(OF)+w(F)]4. 结 论
1)样品可溶有机质饱芳比较低，正构烷烃呈现2种分布形式，前峰型主碳峰主要为C16，后峰型主碳峰主要为C26；∑C22−/∑C23+、(C21+C22)/(C28+C29)呈现2种分布类型，结合规则甾烷“V”字型分布规律，说明煤样母质来源既有水生生物和微生物的输入也有高等植物的贡献。
2)研究区样品芳烃化合物中三甲基萘发生甲基重排作用，与甲基菲指数MPI-1、MPI-2结合更加准确的印证桑树坪11号煤热演化程度较高。
3)芳烃化合物中三芴系列占比较大，且硫芴含量明显大于氧芴，说明研究区主要形成于还原环境。
-
![]()
图 2 不同矿井煤中水溶态离子分布柱状图
Figure 2. Bar charts of water-soluble ions distribution in coal from different mines
![]()
图 3 不同矿井煤中水溶态离子比值分析
Figure 3. Ratio analysis of water-soluble ions in coal from different mines
![]()
图 4 不同矿井煤中水溶态离子分布Piper三线图
Figure 4. Piper trilinear diagram of water-soluble ions distribution in coal from different mines
![]()
图 5 不同矿井地表土壤中水溶态离子分布Piper三线图
Figure 5. Piper trilinear diagram of water-soluble ions distribution in surface soil from different mines
表 1 矿区水文地质特征
Table 1 Hydrogeological characteristics of mining area
矿区 范围 水文地质特征 大井矿区 东以B1煤层露头为界，西以帐蓬沟鼻状隆起B1煤层隐伏露头为界，北以B1煤层隐伏露头和奇台县硅化木−恐龙国家地质公园为界，南以乌−准铁路和B1煤层隐伏露头为界 地表上更新统−全新统的洪冲积松散堆积物为透水不含水层；矿区地层可划分为5个含（隔）水层（段），大多数岩石富水性及透水性弱；矿区地下水补给主要靠大气降水或冰雪融水，并经地下沿侏罗系地层长途运移后形成；地下水运移过程中，水化学特征变化较明显，以HCO3·SO4·Cl-Na型和Cl·SO4-Na型为主，溶解性总固体质量浓度在 1274 ～15450 mg/L。西黑山矿区 北、东、南以准东煤田B1煤层隐伏露头为界，西以规划的乌−准铁路东线为界 第四系上更新统−全新统的冲洪积松散堆积物为透水不含水层，含盐渍化砂土；矿区地层可划分为9个含（隔）水层（段），大多数为弱含水层；地下水的补给主要来源于大气降水，可通过地表风化、构造裂隙等缓慢渗透补给地下；矿区地下水的水化学类型有Cl·SO4-Na、Cl-Na型，溶解性总固体质量浓度在2 000～15 000 mg/L；随着地下水运移距离的延长或地层深度的加深，地下水的溶解性总固体逐渐增高。 石头梅矿区 西部以逆断层SF3为界，北部以剥采比等值线10 m3/t为界，南部以矿区边界为界，东部以9号煤层 1000 m等深线为界地下水补给主要来源于大气降水或冰雪融水，亦有部分暂时性地表洪流顺地层渗入到地下；第四系松散层分布广泛，为透水不含水层；区域内地下水水化学条件较为复杂，在山区地下水水化学作用以溶滤作用为主，在洪积平原以溶滤和蒸发作用为主，在细土平原带以蒸发浓缩作用为主；水化学类型具有一定的水平分带性，从南部山前至平原区，水化学类型由SO4·HCO3-Na·Ca型向SO4-Na、SO4·Cl-Na和Cl·SO4-Na型转化，溶解性总固体质量浓度在1 824～9 750 mg/L。 白石湖矿区 东部邻英格玛井田，北部与兴盛井田邻接，南部边界以Ⅲ1号煤层埋深 1000 m等深线为界，西以白石湖勘查区NM52勘探线和Ⅲ1煤层缺失线为界第四系松散堆积物位于地下水位之上，为透水不含水层，侏罗系共划分为3个含水层；地下水主要来自大气降水、农田灌溉余水形成的地表径流，其次为积水区通过垂直渗透、潜流等方式补给。沿地下水和地表水径流方向矿化度逐渐增大，原因与径流路途中溶解矿物质和气候干燥有关；地下水溶解性总固体质量浓度可高达15 835 mg/L，水化学类型以Cl-Na型和Cl·SO4-Na·Ca型为主。 沙尔湖矿区 鄯善县城东南95 km、七克台镇东南80 km，处沙尔湖隆起西南部的沙尔湖坳陷内 在水文地质分区属于沙尔湖坳陷极弱含水区；第四系上更新统风积层、洪积层均为透水不含水层，其下常赋存较厚的盐岩层；井田无地表径流及其他水体，但存在罕见的较大的降水过程，在局部低洼处形成暂时地表水体，通过地表岩石的风化裂隙补给地下水；地下水的化学类型主要为Cl-Na型，溶解性总固体质量浓度在 9995 ～18 480 mg/L。
下载: 导出CSV
表 2 样品采集基本情况
Table 2 Basic information of samples collection
样品
编号采集数量/个 刻槽
煤样钻孔
煤样商品
煤样地表
土样各类岩
石样煤层顶底
板、夹矸盐岩样 NLT 0 34 4 3 2 8 0 JEK 3 14 9 8 3 6 0 BS 2 0 1 2 0 1 0 BSH 8 0 3 0 0 5 2 STM 1 0 3 7 2 2 0 SEH 7 0 0 4 15 5 6
下载: 导出CSV
表 3 煤的灰分、硫分、煤灰成分统计值
Table 3 Statistical values of ash yield, total sulfur content, and ash compositions of coal
样品 Ad/% St,d/% 各成分质量分数/% Na2O K2O CaO MgO Na2O+CaO NLT 3.32～12.60
5.01 (38)0.44～1.25
0.63 (38)4.52～17.88
10.09 (38)0.21～1.33
0.58 (38)17.84～45.42
31.72 (38)4.19～19.52
8.73 (38)28.47～50.00
41.81 (38)JEK 3.00～32.24
7.48 (26)0.09～1.73
0.48 (26)1.43～12.11
7.99 (26)0.23～2.30
0.60 (26)2.41～39.00
19.90 (26)2.05～17.41
9.58 (26)3.84～43.33
27.89 (26)BS 4.65～9.08
6.87 (2)0.19～0.21
0.20 (2)3.15～6.09
4.62 (2)0.33～0.53
0.43 (2)9.06～10.27
9.67 (2)3.86～9.11
6.49 (2)12.21～16.36
14.29 (2)BSH 4.58～19.20
8.02 (11)0.16～0.40
0.30 (11)3.29～8.15
6.22 (11)0.16～0.58
0.41 (11)9.04～36.95
27.17 (11)0.66～2.15
1.45 (11)12.33～42.82
33.39 (11)STM 4.31～6.93
5.21 (4)0.42～1.14
0.66 (4)3.06～4.23
3.69 (4)0.30～0.39
0.36 (4)16.38～21.21
18.61 (4)2.48～3.83
3.15 (4)19.44～25.44
22.30 (4)SEH 5.52～13.05
7.89 (6)0.12～2.12
0.61 (6)1.23～9.97
4.52 (6)0.07～1.01
0.41 (6)13.63～53.19
36.33 (6)3.35～6.00
5.13 (6)22.03～56.06
40.85 (6)注：数据形式为$ \dfrac{最小值\sim 最大值}{平均值（样品数）} $。
下载: 导出CSV
表 4 煤中水溶态离子含量分布特征
Table 4 Distribution characteristics of water-soluble ions content in coal
样品 各离子质量分数/% 水溶态离子总含量/% Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl− ${\rm{SO}}_4^{2 - } $ ${\rm{HCO}}_3^ - $ NLT 0.170～0.776
0.303 (38)0.001～0.010
0.003 (38)0～0.445
0.084 (38)0～0.286
0.029 (38)0.019～0.227
0.051 (38)0.111～4.069
0.686 (38)0.034～3.754
0.555 (38)0.604～5.559
1.710 (38)JEK 0.129～0.381
0.276 (26)0.001～0.078
0.006 (26)0～0.331
0.044 (26)0～0.113
0.017 (26)0.016～0.135
0.061 (26)0.016～0.698
0.281 (26)0.226～1.948
0.510 (26)0.453～3.033
1.194 (26)BS 0.221～0.405
0.330 (3)0.003～0.006
0.004 (3)0.003～0.054
0.029 (3)0.002～0.052
0.025 (3)0.053～0.428
0.254 (3)0.063～0.574
0.261 (3)0.212～0.531
0.379 (3)1.010～1.538
1.282 (3)BSH 0.167～0.472
0.394 (11)0.001～0.006
0.003 (11)0.025～0.173
0.064 (11)0.002～0.023
0.008 (11)0.013～0.443
0.331 (11)0.005～0.135
0.063 (11)0.402～0.642
0.514 (11)0.776～1.842
1.376 (11)STM 0.109～0.142
0.128 (4)0.002～0.002
0.002 (4)0.069～0.130
0.106 (4)0.016～0.114
0.043 (4)0.023～0.034
0.027 (4)0.199～0.383
0.307 (4)0.126～0.188
0.162 (4)0.660～0.873
0.775 (4)SEH 0.481～0.750
0.619 (7)0.003～0.011
0.006 (7)0.015～0.165
0.084 (7)0.003～0.050
0.022 (7)0.532～1.369
0.942 (7)0.003～0.795
0.130 (7)0.261～0.555
0.421 (7)1.507～2.915
2.224 (7)注：数据形式为$ \dfrac{最小值\sim 最大值}{平均值（样品数）} $。
下载: 导出CSV
表 5 煤中水溶态元素占比统计
Table 5 Statistics on proportion of water-soluble elements in coal
样品 各元素质量分数/% Na K Ca Mg Cl S NLT 40.6～100.0
84.0 (38)4.9～35.7
13.1 (38)0.1～16.9
4.9 (38)0.1～37.3
10.4 (38)41.8～100.0
79.9 (38)7.0～100.0
29.5 (38)JEK 37.6～100.0
80.8 (26)2.8～20.2
10.8 (26)0.1～15.9
2.9 (26)0.1～27.4
4.7 (26)56.5～100.0
91.1 (26)1.9～37.0
20.2 (26)BS 100.0～100.0
100.0 (2)14.2～25.5
19.9 (2)5.0～15.7
10.4 (2)10.1～20.5
15.3 (2)85.3～100.0
92.7 (2)26.0～91.0
58.5 (2)BSH 86.8～100.0
98.0 (11)7.2～21.0
12.1 (11)1.8～12.8
4.8 (11)2.8～39.5
12.8 (11)100.0～100.0
100.0 (11)0.8～11.4
6.5 (11)STM 82.7～100.0
89.7 (4)10.0～12.9
11.3 (4)8.5～19.1
16.1 (4)15.9～100.0
39.4 (4)60.2～100.0
83.8 (4)11.2～20.9
16.7 (4)SEH 90.4～100.0
98.4 (6)9.7～86.0
50.0 (6)0.7～11.3
5.3 (6)1.7～14.7
9.4 (6)100.0～100.0
100.0 (6)0.6～100.0
3.5 (6)注：数据形式为$ \dfrac{最小值\sim 最大值}{平均值（样品数）} $。
下载: 导出CSV
表 6 地表土壤中水溶态离子含量分布特征
Table 6 Distribution characteristics of water-soluble ions content in surface soil
样品 各离子质量分数/% 水溶态离子总含量/% Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl− ${\rm{SO}}_4^{2 - } $ ${\rm{HCO}}_3^ - $ NLT 0.320～3.878
1.767 (3)0.009～0.016
0.013 (3)0.063～0.231
0.137 (3)0.006～0.350
0.194 (3)0.129～5.858
2.466 (3)0.094～1.881
0.776 (3)0.240～0.749
0.436 (3)1.685～12.530
3.147 (3)JEK 0.262～1.550
0.666 (8)0.016～0.262
0.054 (8)0.064～1.027
0.334 (8)0.002～0.184
0.043 (8)0.284～1.848
0.813 (8)0.059～1.938
0.577 (8)0～1.077
0.525 (8)1.744～6.339
3.075 (8)BS 0.970～0.976
0.973 (2)0.039～0.057
0.048 (2)0.142～1.067
0.605 (2)0.059～0.076
0.068 (2)0.335～0.723
0.529 (2)0.640～4.214
2.427 (2)0.431～0.677
0.554 (2)2.904～7.503
5.204 (2)STM 0.048～8.725
2.065 (7)0.016～0.040
0.027 (7)0.087～1.467
0.831 (7)0.008～0.033
0.019 (7)0.005～8.982
1.822 (7)0.869～13.020
4.647 (7)0.171～0.781
0.408 (7)2.117～32.234
9.818 (7)SEH 0.340～3.687
2.678 (4)0.017～0.051
0.032 (4)1.330～5.667
2.697 (4)0.029～0.105
0.055 (4)0.265～4.112
2.751 (4)4.069～11.479
7.865 (4)0.252～0.778
0.455 (4)13.926～18.247
16.534 (4)注：数据形式为$ \dfrac{最小值\sim 最大值}{平均值（样品数）} $。
下载: 导出CSV
表 7 地表盐岩中水溶态离子成分分析结果
Table 7 Analysis results of water-soluble ions composition in surface salt rock
样品 各离子质量分数/% Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl− ${\rm{SO}}_4^{2 - } $ ${\rm{HCO}}_3^ - $ SEH01 12.684 0.049 0.804 0.020 21.710 2.830 0.453 SEH02 15.586 0.044 0.870 0.012 30.235 4.363 0.406 SEH03 14.340 0.038 0.772 0.013 27.177 3.356 0.415 SEH04 12.116 0.047 0.757 0.021 22.623 3.947 0.277 SEH05 19.649 0.031 0.841 0.014 38.680 5.131 0.471 SEH06 26.159 0.033 0.642 0.007 52.403 8.157 0.435 BSH01 28.837 0.051 0.365 0.001 44.309 12.671 0.437 BSH02 21.679 0.036 0.713 0.045 48.671 1.967 0.088
下载: 导出CSV
表 8 煤系岩层、煤层顶底板及夹矸中水溶态离子含量分布特征
Table 8 Distribution characteristics of water-soluble ions content in coal bearing strata, coal seam roof and floor, and gangue
样品 各离子质量分数/% 水溶态离子总含量/% Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl− ${\rm{SO}}_4^{2 - } $ ${\rm{HCO}}_3^ - $ NLT 0.039～1.324
0.343 (9)0.003～0.136
0.034 (9)0.007～0.166
0.077 (9)0.002～0.379
0.068 (9)0.013～1.904
0.376 (9)0.007～0.404
0.144 (9)0.081～0.688
0.251 (9)0.176～4.342
1.294 (9)JEK 0.064～0.519
0.243 (9)0.002～0.460
0.143 (9)0.022～0.449
0.112 (9)0.006～0.271
0.116 (9)0.006～0.441
0.130 (9)0.010～0.191
0.072 (9)0.037～1.438
0.434 (9)0.521～2.096
1.251 (9)BS 0.142～0.142
0.142 (1)0.015～0.015
0.015 (1)0.016～0.016
0.016 (1)0.015～0.015
0.015 (1)0.035～0.035
0.035 (1)0.062～0.062
0.062 (1)0.382～0.382
0.382 (1)0.667～0.667
0.667 (1)BSH 0.019～0.431
0.174 (5)0.002～0.022
0.008 (5)0.066～1.027
0.359 (5)0.001～0.055
0.022 (5)0.004～0.676
0.195 (5)0.002～0.249
0.143 (5)0.018～2.442
0.858 (5)0.324～4.757
1.758 (5)STM 0.132～0.402
0.231 (4)0.017～0.049
0.036 (4)0.039～0.299
0.161 (4)0.009～0.034
0.022 (4)0.014～0.019
0.016 (4)0.028～0.060
0.043 (4)0.259～0.596
0.475 (4)0.851～1.175
0.985 (4)SEH 0.141～0.798
0.406 (16)0.012～0.222
0.086 (16)0.018～2.294
0.269 (16)0.008～0.308
0113 (16)0.111～0.506
0.312 (16)0.032～8.397
0.861 (16)0.105～0.904
0.311 (16)0.898～12.469
2.358 (16)注：数据形式为$ \dfrac{最小值\sim 最大值}{平均值（样品数）} $。
下载: 导出CSV
表 9 新疆东部部分矿区钻孔水质测试结果统计
Table 9 Statistics of water quality test results of boreholes in some mining areas in eastern Xinjiang
矿区 pH 质量浓度/(mg·L−1) 主要水化学类型 ${\rm{HCO}}_3^ - $ Cl− ${\rm{SO}}_4^{2 - } $ Na+ Ca2+ Mg2+ 溶解性总固体 大井 7.8～9.2
8.6 (3)51～98
71 (3)652～ 3580 1664 (3)984～ 1143 1058 (3)968～ 2584 1546 (3)8～168
74 (3)4.9～15
8.4 (3)2859 ～7367 4410 (3)Cl·SO4-Na型 西黑山 7.2～7.9
7.6 (8)— — — — — — 2 000～ 14950 6950 (8)Cl·SO4-Na型 石头梅 7.5～8.8
8.3 (8)— — — — — — 2 020～ 5378 4497 (8)SO4·Cl-Na·Ca型 白石湖 8.0～8.2
8.1 (5)— — — — — — 1430 ～15835 7015 (5)SO4·Cl-Na·Mg型 沙尔湖 7.3～7.5
7.4 (2)215～400
307 (2)1574 ～2542 2058 (2)893～ 3074
1984 (2)1653 ～1762 1708 (2)233～416
325 (2)69～271
170 (2)5606 ～7189 6397 (2)Cl·SO4-Na·Ca型 注：数据形式为$ \dfrac{最小值\sim 最大值}{平均值(样品数)} $。
下载: 导出CSV
-
[1] 卞正富,雷少刚. 新疆煤炭资源开发的环境效应与保护策略研究[J]. 煤炭科学技术,2020,48(4):43−51. BIAN Zhengfu,LEI Shaogang. Green exploitation of coal resources and its environmental effects and protecting strategy in Xinjiang[J]. Coal Science and Technology,2020,48(4):43−51.
[2] 孟庆鹏,岳蕴辉,杨 念,等. 新疆准东德士古气化炉炉渣特性研究[J]. 煤炭科学技术,2020,48(S1):226−231. MENG Qingpeng,YUE Yunhui,YANG Nian,et al. Study on characteristics of slag from Texaco gasifer in Eastern Junggar,Xinjiang[J]. Coal Science and Technology,2020,48(S1):226−231.
[3] WANG Chang’an,TANG Guantao,SUN Ruijin,et al. The correlations of chemical property,alkali metal distribution,and fouling evaluation of Zhudong coal[J]. Journal of the Energy Institute,2020,93(6):2204−2214. doi: 10.1016/j.joei.2020.06.002
[4] 李玉坤,李 广. 吐哈盆地沙尔湖煤田煤质煤岩特征及煤相分析[J]. 煤炭科学技术,2019,47(5):198−205. LI Yukun,LI Guang. Analysis on quality,petrography and facies of coal seam in Shaerhu Coalfield of Turpan-Hami Basin[J]. Coal Science and Technology,2019,47(5):198−205.
[5] 张 宁,许 云,宁树正,等. 准噶尔煤田阜康矿区小黄山煤矿煤的矿物学特征[J]. 煤炭科学技术,2021,49(6):242−250. ZHANG Ning,XU Yun,NING Shuzheng,et al. Mineralogical characteristics in No. 6 coal seam from Xiaohuangshan Coal Mine of Fukang Mining Area,Junggar Coal Field[J]. Coal Science and Technology,2021,49(6):242−250.
[6] 杨 益,王敦敦,陈 珣,等. 哈密地区高碱煤掺烧结渣特性综合评价研究[J]. 煤炭科学技术,2020,48(6):207−213. YANG Yi,WANG Dundun,CHEN Xun,et al. Study on comprehensive evaluation of slagging characteristics of high-alkali coal blending combustion from Hami Area[J]. Coal Science and Technology,2020,48(6):207−213.
[7] WEI Bo,WU Wenya,LIU Kunpeng,et al. Investigation of slagging characteristics on middle and low temperature heat transfers by burning high sodium and iron coal[J]. Combustion Science and Technology,2022,194(9):1768−1787. doi: 10.1080/00102202.2020.1830768
[8] 郭万贵. 准东煤混烧过程中结渣沾污特性研究[J]. 锅炉技术,2019,50(2):11−15. GUO Wangui. Research on slagging and fouling characteristics of blending Zhundong Coal[J]. Boiler Technology,2019,50(2):11−15.
[9] 宋国良,杨雪婷,杨少波. 高碱煤燃烧过程中碱金属沾污特性的预测模型研究[J]. 煤炭科学技术,2020,48(2):230−235. SONG Guoliang,YANG Xueting,YANG Shaobo. Study on prediction model of alkali metal contamination characteristics during high alkali coal combustion[J]. Coal Science and Technology,2020,48(2):230−235.
[10] HU Xinglei,WU Xiaojiang,ZHANG Zhongxiao,et al. Sodium retention behavior of Xinjiang high-alkali coal in a 20 kW slag-tapping combustor test[J]. Fuel,2022,317:123298. doi: 10.1016/j.fuel.2022.123298
[11] SUN Cen,WEI Xiaolin,KANG Running,et al. Intrinsic sodium occurrence in Zhundong coal:experimental observations and molecular modeling[J]. Fuel,2021,305:121491. doi: 10.1016/j.fuel.2021.121491
[12] YANG Yanmei,WU Yuxin,ZHANG Hai,et al. Improved sequential extraction method for determination of alkali and alkaline earth metals in Zhundong coals[J]. Fuel,2016,181:951−957. doi: 10.1016/j.fuel.2016.05.014
[13] 杨 明,陈明华,谷红伟. 逐级提取法研究新疆高钠煤中碱金属赋存形态[J]. 煤质技术,2014,6:8−11. YANG Ming,CHEN Minghua,GU Hongwei. Study on occurrence of alkali metals in high sodium Xinjiang coal by sequential chemical extraction[J]. Coal Quality Technology,2014,6:8−11.
[14] 孙正威,周艳玲,崔 爽,等. 水溶性钠对高碱煤及模型化合物燃烧特性的影响[J]. 煤炭科学技术,2021,49(3):201−207. SUN Zhengwei,ZHOU Yanling,CUI Shuang,et al. Effect of water-soluble sodium on combustion characteristics of high-alkali coal and model compounds[J]. Coal Science and Technology,2021,49(3):201−207.
[15] 郭学文,张海霞,朱治平. 准东高钠煤流化床气化特性及钠的迁移规律研究[J]. 工程热物理学报,2017,38(2):440−446. GUO Xuewen,ZHANG Haixia,ZHU Zhiping. Fluidized bed gasification performance and sodium transformation of Zhundong high sodium coal[J]. Journal of Engineering Thermophysics,2017,38(2):440−446.
[16] LI Guangyu,WANG Chang'an,WANG Pengqian,et al. Ash deposition and alkali metal migration during Zhundong high-alkali coal gasification[J]. Energy Procedia,2017,105:1350−1355. doi: 10.1016/j.egypro.2017.03.497
[17] YANG Shaobo,SONG Guoliang,NA Yongjie,et al. Alkali metal transformation and ash deposition performance of high alkali content Zhundong coal and its gasification fly ash under circulating fluidized bed combustion[J]. Applied Thermal Engineering,2018,141:29−41. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2018.05.113
[18] LI Guangyu,WANG Chang’an,YAN Yu,et al. Release and transformation of sodium during combustion of Zhundong coals[J]. Journal of the Energy Institute,2016,89(1):48−56. doi: 10.1016/j.joei.2015.01.011
[19] WANG Chang’an,ZHAO Lei,HAN Tao,et al. Release and transformation behaviors of sodium,calcium,and iron during oxy-fuel combustion of Zhundong coals[J]. Energy & Fuels,2018,32(2):1242−1254.
[20] 史慧娟,周 棋,陈山林,等. 添加剂对沙尔湖煤矿煤中钠挥发比的影响[J]. 煤炭科学技术,2017,45(9):215−219. SHI Huijuan,ZHOU Qi,CHEN Shanlin,et al. Effect of additives on sodium release proportion in coal from Shaerhu Coal Mine[J]. Coal Science and Technology,2017,45(9):215−219.
[21] 翁兴媛,齐越超,马志军,等. CO2-水处理准东煤钠脱除效果研究[J]. 煤炭科学技术,2017,45(4):176−180. WENG Xingyuan,QI Yuechao,MA Zhijun,et al. Study on sodium removal effect with CO2-water treatment method for Zhundong Coal[J]. Coal Science and Technology,2017,45(4):176−180.
[22] WANG Yongzhen,JIN Jing,KOU Xuesen,et al. Understanding the mechanism for the formation of initial deposition burning Zhundong coal:DFT calculation and experimental study[J]. Fuel,2020,269:117045. doi: 10.1016/j.fuel.2020.117045
[23] 杨承伟,丁 华,白向飞,等. 新疆高钠煤中钠元素的地球化学研究现状[J]. 煤炭科学技术,2022,50(10):169−178. YANG Chengwei,DING Hua,BAI Xiangfei,et al. Geochemical research status of sodium element in high-sodium coal in Xinjiang[J]. Coal Science and Technology,2022,50(10):169−178.
[24] 齐晓宾,宋国良,宋维健. 准东高碱煤气化过程中碱金属赋存形态迁移转化[J]. 煤炭学报,2016,41(4):1011−1017. QI Xiaobin,SONG Guoliang,SONG Weijian. Transformation and migration of alkali metal with different occurrences of Zhundong high-alkali coal during gasification[J]. Journal of China Coal Society,2016,41(4):1011−1017.
[25] 阮仁晖,谭厚章,王学斌,等. 高碱煤燃烧过程细颗粒物排放特性[J]. 煤炭学报,2017,42(4):1056−1062. RUAN Renhui,TAN Houzhang,WANG Xuebin,et al. Characteristics of fine particulate matter released from burning coal with high content of alkali and alkaline earth metal[J]. Journal of China Coal Society,2017,42(4):1056−1062.
[26] 刘 敬,王智化,项飞鹏,等. 准东煤中碱金属的赋存形式及其在燃烧过程中的迁移规律实验研究[J]. 燃料化学学报,2014,42(3):316−322. LIU Jing,WANG Zhihua,XIANG Feipeng,et al. Modes of occurrence and transformation of alkali metals in Zhundong coal during combustion[J]. Journal of Fuel Chemistry and Technology,2014,42(3):316−322.
[27] 江锋浩,张守玉,黄小河,等. 高碱煤燃烧过程中结渣机理研究进展[J]. 煤炭转化,2018,41(2):1−8. JIANG Fenghao,ZHANG Shouyu,HUANG Xiaohe,et al. Research progress on slagging mechanism during high alkali coal combustion process[J]. Coal Conversion,2018,41(2):1−8.
[28] ZHU Chuan,QU Sijian,ZHANG Jing,et al. Distribution,occurrence and leaching dynamic behavior of sodium in Zhundong coal[J]. Fuel,2017,190:189−197. doi: 10.1016/j.fuel.2016.11.031
[29] 刘 辉,许连飞,朱书骏,等. 水溶钠对准东煤快速热解煤焦燃烧特性的影响[J]. 煤炭学报,2016,41(5):1259−1265. LIU Hui,XU Lianfei,ZHU Shujun,et al. Effect of water-soluble sodium on combustion characteristics of Zhundong rapidly pyrolyzed coal char[J]. Journal of China Coal Society,2016,41(5):1259−1265.
[30] 翁青松,王长安,车得福,等. 准东煤碱金属赋存形态及对燃烧特性的影响[J]. 燃烧科学与技术,2014,20(3):216−221. WENG Qingsong,WANG Chang’an,CHE Defu,et al. Alkali metal occurrence mode and its influence on combustion characteristics in Zhundong coals[J]. Journal of Combustion Science and Technology,2014,20(3):216−221.
[31] 赵 京,魏小林,张玉锋,等. 准东煤中碱金属Na的赋存形态及含量分析[J]. 洁净煤技术,2019,25(2):96−101. ZHAO Jing,WEI Xiaolin,ZHANG Yufeng,et al. Occurrence modes and content analysis of alkali metal Na in Zhundong coal[J]. Clean Coal Technology,2019,25(2):96−101.
[32] 刘大海,张守玉,涂圣康,等. 五彩湾煤中钠在燃烧过程中的迁移释放规律[J]. 化工进展,2015,34(3):705−709. LIU Dahai,ZHANG Shouyu,TU Shengkang,et al. Transformation and release of sodium in Wucaiwan coal during combustion[J]. Chemical Industry and Engineering Progress,2015,34(3):705−709.
[33] 陈 川,张守玉,刘大海,等. 新疆高钠煤中钠的赋存形态及其对燃烧过程的影响[J]. 燃料化学学报,2013,41(7):832−838. CHEN Chuan,ZHANG Shouyu,LIU Dahai,et al. Existence form of sodium in high sodium coals from Xinjiang and its effect on combustion process[J]. Journal of Fuel Chemistry and Technology,2013,41(7):832−838.
[34] 白向飞,王 越,丁 华,等. 准东煤中钠的赋存状态[J]. 煤炭学报,2015,40(12):2909−2915. BAI Xiangfei,WANG Yue,DING Hua,et al. Modes of occurrence of sodium in Zhundong coal[J]. Journal of China Coal Society,2015,40(12):2909−2915.
[35] 郭 帅,霍晓东,宋双双,等. 高钠煤中钠的赋存形态研究[J]. 燃料化学学报,2017,45(10):1172−1177. GUO Shuai,HUO Xiaodong,SONG Shuangshuang,et al. Occurrence modes of sodium species in sodium-rich coals[J]. Journal of Fuel Chemistry and Technology,2017,45(10):1172−1177.
[36] 杨奕涛. 准东富碱煤中钠的分布赋存及其与显微组分的依存关系[D]. 徐州:中国矿业大学,2021. YANG Yitao. Distribution and occurrence of sodium in Eastern Junggar alkali-rich coal and its dependence on macerals[D]. Xuzhou:China University of Mining and Technology,2021.
[37] 吴丁丁,姚 震,贾凤超,等. 新疆哈密盆地地下水水化学特征及成因分析[J]. 干旱区资源与环境,2020,34(7):133−141. WU Dingding,YAO Zhen,JIA Fengchao,et al. Hydrogeochemical characteristics and genetic analysis of groundwater in Hami basin,Xinjiang[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment,2020,34(7):133−141.
[38] 雷 米,周金龙,吴 彬,等. 新疆昌吉州东部平原区地下水水文地球化学演化分析[J]. 干旱区研究,2020,37(1):105−115. LEI Mi,ZHOU Jinlong,WU Bin,et al. Hydrogeochemical evolution process of groundwater in the eastern plains in Changji Hui Autonomous Prefecture,Xinjiang[J]. Arid Zone Research,2020,37(1):105−115.
[39] 孙厚云,毛启贵,卫晓锋,等. 哈密盆地地下水系统水化学特征及形成演化[J]. 中国地质,2018,45(6):1128−1141. SUN Houyun,MAO Qigui,WEI Xiaofeng,et al. Hydrogeochemical characteristics and formation evolutionary mechanism of the groundwater system in the Hami Basin[J]. Geology in China,2018,45(6):1128−1141.
[40] 何 金,丁 华,白向飞,等. 准东煤田大井矿区B1煤中水溶态离子分布及赋存特征[J]. 煤炭转化,2023,46(5):1−11. HE Jin,DING Hua,BAI Xiangfei,et al. Distribution and occurrence characteristics of water-soluble ions in B1 coal in Dajing mining area of eastern Junggar coalfield[J]. Coal Conversion,2023,46(5):1−11.
[41] 宁树正,秦云虎,吴国强,等. 中国主要煤炭规划矿区煤质特征图集[M]. 北京:科学出版社,2020. [42] 宋建国,程怀德,马学海,等. 新疆硝酸盐矿床地质特征及成因研究进展[J]. 盐湖研究,2020,28(4):102−111. SONG Jianguo,CHENG Huaide,MA Xuehai,et al. Review on the geological characteristics and origin of nitrate deposits in Xinjiang[J]. Journal of Salt Lake Research,2020,28(4):102−111.
[43] 李博昀,熊先孝,刘振敏,等. 新疆吐鲁番−哈密地区硝酸盐矿矿床类型、分布规律及找矿前景[J]. 化工矿产地质,2005,27(4):193−200. LI Boyun,XIONG Xianxiao,LIU Zhenmin,et al. The deposit types distribution and prospect of nitrate-ores of Tulufan-Hami area in Xinjiang[J]. Geology of Chemical Minerals,2005,27(4):193−200.
[44] 廖世斌. 新疆鄯善县沙尔湖地区盐类矿床成矿地质特征及找矿标志[J]. 现代矿业,2017,33(1):72−76. LIAO Shibin. Metallogenic geological characteristics and prospecting indicators of saline deposit in Shaerhu area in Shanshan county,Xinjiang[J]. Modern Mining,2017,33(1):72−76.
[45] CHITSAZAN M,AGHAZADEH N,MIRZAEE Y,et al. Hydrochemical characteristics and the impact of anthropogenic activity on groundwater quality in suburban area of Urmia city,Iran[J]. Environmental Earth Sciences,2019,21(1):331−351.
[46] ZHANG Jingwei,LIANG Xing,JIN Menggui,et al. Identifying the groundwater flow systems in a condensed river-network interfluve between the Han River and Yangtze River (China) using hydrogeochemical indicators[J]. Hydrogeology Journal,2019,27(7):2415−2430. doi: 10.1007/s10040-019-01994-1
[47] 王丹丹,于志同,程 猛,等. 渭干河绿洲不同土地利用类型土壤盐分的变化特征分析[J]. 干旱区地理,2018,41,(2):349−357. WANG Dandan,YU Zhitong,CHENG Meng,et al. Characteristics of soil salinity under different land use types in Weigan River Oasis[J]. Arid Land Geography,2018,41,(2):349−357.
[48] 邹晓霞,王维华,王建林,等. 垦殖与自然条件下黄河三角洲土壤盐分的时空演化特征研究[J]. 水土保持学报,2017,31(2):309−316. ZOU Xiaoxia,WANG Weihua,WANG Jianlin,et al. Time-spatial revolution characteristics of soil salinity in the Yellow River Delta under different land cultivation and natural conditions[J]. Journal of Soil and Water Conservation,2017,31(2):309−316.
-
期刊类型引用(1)
1. 姜春露，黄文迪，傅先杰，郑刘根，程世贵，单崇磊. 淮南阜东矿区二叠系砂岩高盐地下水低硫酸盐特征及成因机制. 煤田地质与勘探. 2023(11): 74-82 . 
百度学术
其他类型引用(1)
计量
- 文章访问数: 91
- HTML全文浏览量: 38
- PDF下载量: 46
- 被引次数: 2
