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博发娱乐最新 - 煤灰中找关键金属,大科研造福人民还看中国

2020-01-11 13:38:45

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博发娱乐最新,[·温/观察网专栏作家余·彭坤]

9月23日,中国权威科学期刊《科学公报》的公开号以学术海报的形式推出了一篇题为“中国煤炭成矿带”的文章。本文由中国煤炭地质局、中国煤炭地质局综合勘探研究院、江苏矿产地质设计研究院、中国煤炭地质局浙江省煤炭地质局、中国煤炭地质局第一勘探局和中国煤炭地质局航测遥感局的研究人员共同完成。这篇文章大约一个月前被收录到《科学公报》的数据库中,并在不久的将来正式发表。

本研究由中国地质调查局地质调查项目(dd20160187)资助,旨在为煤中金属元素矿产资源的研究提供地质理论依据。

研究可能会颠覆人们对煤的传统观念。在某些地区,煤可能既是燃料,其灰分也是中高质量的矿石。就像报纸上说的,“煤中某些金属元素的含量,尤其是煤灰,有时会达到甚至超过这些传统金属矿床的品位。”

为什么有些地区的煤灰可以用作提取金属的矿物

想象一下,如果大量的锗、镓、铝、锂、钒、钛、钨、钡甚至稀土元素等金属可以从煤灰中提取出来,那么采矿对环境造成的破坏将会大大减少。与此同时,中国目前许多金属矿物的消费量长期保持在令人担忧的水平。以短期内不会枯竭的煤矿作为补充,不仅可以减缓这些金属矿产的枯竭速度,而且有助于在进口海外矿产时采取主动。

这里有一个问题。为什么煤灰在某些地区可以被用作提取金属的矿物?

煤是由植物残渣通过生化和物理化学反应形成的。在形成过程中,碳含量不断增加,最终形成碳含量占绝大多数的有机矿物。这样形成的煤对开采金属没有使用价值。

但是煤是可燃的,优质煤的燃烧温度非常高。在燃烧过程中,碳和大多数有机物被燃烧并转化成气体,从而金属元素和一定量的其他非金属元素富集成煤灰。然而,粉煤灰稀疏多孔,颗粒相对较小,为冶金行业后续的筛选和化学反应提供了方便。

显然,并非所有的煤灰都有提炼金属的价值。普通煤灰中含有的主要金属元素是铝、铁、钙和镁,其中工业对钙和镁的需求较小,而工业对铝和铁的需求较大,但煤灰中铝和铁的含量与相应矿石相比并不占主导地位。

煤灰的哪些区域可以找到工业建设所需的关键金属?

本研究将煤中金属元素矿产资源成矿带划分为煤中锗、镓、锂和稀土七个成矿带。成矿带的地理分布如下:

中国煤炭金属矿产资源成矿带划分

从图中不难发现锗、镓、锂和稀土可能仅在几个区域富集在煤灰中,这需要从地质构造方面找出原因。

导致这些金属进入煤中的因素大致可分为三种:

一是水的输送,即当携带这些关键金属颗粒的地表水或地下水流经煤层时,由于其适当的ph值,携带的关键金属被沉积,而杂质金属矿物被溶解和带走。

一个典型的例子是川滇桂煤镓锂稀土成矿带。玄武岩的起源是在湿热气候条件下风化的。铝硅酸盐中的钠、钾、钙、镁和其他元素以离子形式进行。然后铝和硅部分溶解,在煤系地层中形成一系列粘土矿物。镓离子与铝一起进入溶液会增加煤系粘土矿物中镓和锂的含量,形成一系列镓和锂异常点。

幸运的是,扶绥煤田、南通煤田和南武煤田都发现了煤中的锂异常,最大值分别为355、170.8、257.2μ g/g。专家结合该地区的地质构造做出判断,该地区的煤炭可能具有较大的镓和锂金属开发价值。

一个是由于水热作用。所谓热液是以水为主体的高温水溶液,含有火山地热区化学活性强的各种挥发性成分。在某些地区,煤层形成期间含有大量关键金属矿物的热液可能与其他金属矿物发生反应并被带走,导致关键金属矿物进一步富集。

滇西三江煤锗成矿带就是一个典型的例子。临沧煤锗矿床是我国锗的重要来源之一。最近,贺大田矿区又发现了一个具有良好工业价值的煤锗矿床。

另一种是沥滤,在沥滤过程中,当水渗入煤层时,会溶解并带走煤层中的可溶性成分。这一作用将使含钙、硅、铁和硫的矿物质持续减少,而铝、镓和锂等矿物质则保留下来。淋溶是天山煤镓成矿带和阴山南麓煤镓锂成矿带形成的典型特征。

传统能源研究领域仍有许多工作要做。

在能源工业中,新能源因其来源广泛、可再生、环境污染小等优点一直是研究的重点和热点。然而,这项研究提醒我们,在传统能源领域仍有许多工作要做。

由于新能源能量密度低、分布分散、能量波动大、开发成本高,以化石燃料为代表的传统能源现在是并将继续是中国的主要能源之一。

今年1月21日,中国生态环境部大气环境司司长刘蒋冰表示,2018年中国重点地区将继续实施煤炭消费总量控制,煤炭首次占到一次能源消费的不到60%。这是煤炭在中国一次能源消耗中首次降至60%以下,但仍高达59%。

2017-2018年中国能源消费结构

传统能源的优势在于其稳定性和低成本,这也是化石能源占中国一次能源消耗绝大部分的重要原因,而其最大的缺点是其相对较大的环境污染。因此,有必要探索开发新能源的可能性。同时,保证化石能源供应、降低消耗、充分利用化石能源、节约采矿成本、降低环保治理成本的研究仍然具有重要意义,值得开展相应的研究。

以本次地质调查为例,富含金属矿物的粉煤灰无论排放到大气中还是埋在土壤中,都会对环境造成一定的污染,而粉煤灰的除尘和处置将耗费大量资金。现已发现,煤灰在许多地区具有开采关键金属的价值,这有可能抵消未来环境标准处理的部分成本,甚至有盈余。

人民的巨大科研利益取决于中国。

从煤灰中提取金属的可能性很诱人,但这不仅是一个技术问题,而且社会形势的变化也非常重要。中国宏观调控布局是将重大基础科学研究与人民生产生活实际应用相结合的最佳途径。

2014年,国务院办公厅发布了《能源发展战略行动计划(2014-2020)》,确定了2020年中国能源发展的总体目标、战略方针和重点任务,并开始提出逐步降低煤炭总消费量。

2014年,中国煤炭消费总量下降了2.9%,这是15年来首次出现负增长。同样在2014年,京津冀地区开始了一场清理散落煤炭的运动。国务院办公厅发布《2014-2015年节能减排和低碳发展行动计划》通知,要求地级以上城市在大气污染防治重点领域大力推广使用型煤、清洁优质煤和清洁能源,限制销售灰分大于16%、含硫量大于1%的散装煤。

2000-2017年煤炭产量和增长率

随着越来越多的地区共同参与整治活动,散装煤的消费量呈逐年下降趋势。此外,散装煤消耗量的减少比整体煤消耗量的减少快得多。

一方面是煤炭资源的集中大规模利用;另一方面,煤炭开发的重点已经从确保数量和质量转变为确保社会对清洁高效利用煤炭资源的需求。有了这种推动和拉动,我们不难理解为什么中国地质调查局将在2016年为中国煤炭资源设立这一调查项目,当时煤炭生产增长的潜力很小。

除了对该煤中金属元素矿产资源的研究之外,项目赠款清单还支持了大量对特殊煤炭资源潜力的调查和评价研究,包括木里煤田聚虎坑矿区侏罗系天然气水合物聚集因素的分析、2014年以来我国煤矿新地下空间资源的研究以及我国稀缺炼焦煤资源的分布特征。更重要的是,这证明了中国人民和政府善于统筹安排大规模的基础科学研究,为更美好的生活服务,使我们有更多的理由为祖国即将到来的生日感到骄傲。

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