重庆芦塘矿晚二叠世煤中微量元素和稀土元素的地球化学特征

近年来,由于稀有金属需求的日益增长以及传统矿床的逐渐耗竭,煤和含煤岩系被认为是提取稀有金属的潜在来源.为了解重庆芦塘矿晚二叠世煤中Li,Ga,Nb,Ta,Zr,Hf和稀土元素(REY)的成矿潜力,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、X射线荧光光谱仪(XRF)和X射线衍射仪(XRD)等方法测试了煤的微量元素、稀土元素和矿物组成.研究发现,芦塘矿晚二叠世煤为高硫中低灰无烟煤,煤中高含量的硫(5.06％)与海相沉积环境有关.煤中矿物主要为伊利石、伊蒙混层、高岭石和黄铁矿,其次为钾长石、方解石、铁白云石、石英、黄钾铁矾和熟石膏.与世界硬煤相比,芦塘煤中富集 Li,Be,B,F,V,Cr,Zn,Ga,Ge,Se,Zr,Nb,Mo,Ag,Cd,Hf,Ta,Hg,Th,U 和REY,其中 Li,Ga,Nb,Ta,Zr,Hf 和 REY 的富集系数分别为 7.81,2.19～7.99,6.58,8.39,5.82 和 2.85.从顶至底沿着煤层剖面,Li,Ga,Nb(Ta),Zr(Hf)和REY含量逐渐升高.由于与灰分呈明显的正相关,煤中Li,Ga,Nb(Ta),Zr(Hf)和REY主要赋存于矿物中.芦塘煤中稀土元素以中稀土富集型为主,稀土元素地球化学参数δCe和δEu表明,煤中矿物质不来源于康滇古陆的基性玄武岩.煤中Li,Ga,Nb(Ta),Zr(Hf)和REY富集的主控因素是地下水对煤层下伏凝灰岩的淋滤作用.芦塘矿晚二叠世煤的煤灰中REY可作为提取稀土元素的潜在原料,其伴生的Li,Ga,Nb(Ta),Zr(Hf)等有益金属可共同提取,其工业利用价值值得关注.