煤炭科学技术

作者：李秀丽, 陈健, 李洋, 齐啸威, 王嘉怡, 刘文中,

关键词：中国煤, 钪, 战略金属, 时空分布, 赋存状态, 富集成因,

钪(Sc)具有较高熔点、较小密度，是最好的阻挡金属，广泛应用于照明、合金、陶瓷、催化剂等工业领域。在特定地质条件下，部分煤富集钪，可成为战略金属资源予以利用，因此，钪地球化学是煤地质学研究领域的热点问题之一。为阐明我国煤中钪的地球化学特征，在全面收集我国煤中钪测试数据的基础上，并结合安徽淮南煤、重庆南桐煤、四川宝鼎煤和云南勐托煤等实例，系统总结了我国煤中钪的含量水平、时空分布、赋存状态和富集成因，并初步评价了我国的煤系钪资源。结果表明：我国大多煤中钪含量正常，钪的平均含量为4.02 mg/kg，仅略高于世界硬煤。贵州、重庆、安徽、广西、内蒙古、山西、云南等局地煤中钪含量较高，最高达139 mg/kg。煤层顶、底板围岩及夹矸岩石较煤富集钪。我国富钪煤大多为二叠纪烟煤，晚侏罗–早白垩世煤中钪含量普遍较低。一般而言，高灰煤和腐泥煤因具较高的矿物质含量，常富集钪。钪为亲石元素，在煤中主要与矿物质结合，多赋存于高岭石等硅酸盐矿物和磷钇矿等自生矿物中，部分与有机质结合，与腐植质有关。我国煤中钪的主要富集成因类型包括：①基性源岩贡献型，钪为相容元素，基性岩中钪含量高于中酸性岩，因此，物源区基性源岩风化可导致部分煤中钪富集；②海陆过渡沉积环境贡献型，海水入侵导致泥炭沼泽的pH值增大，从而利于钪的迁移，此外，在泥炭沼泽的还原环境中，大量腐植酸生成，钪易与有机质结合而富集；③地下水淋滤贡献型，地下水淋滤围岩的含钪矿物导致煤层中钪局部富集；④热液贡献型，热液与围岩发生交代反应使钪迁移，改变煤的矿物质组成导致煤富集钪；⑤岩浆及变质贡献型，岩浆侵入导致煤阶提升，从而减少有机质结合态的钪，同时，伴随灰分的升高，煤中矿物结合态的钪相应增加；⑥同沉积火山灰贡献型，煤系基性凝灰岩层(蚀变黏土岩夹矸，Tonsteins)可为煤提供钪。

来源：2024年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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