煤系中的锂矿产：赋存分布、成矿与资源潜力

锂作为一种重要的战略性金属矿产,成为近些年来矿产资源勘探领域的热点。锂矿床的类型主要包括卤水型、花岗伟晶岩型和黏土型等。煤和含煤岩系中的战略性金属矿产研究取得了较多的进展,典型的有锗、镓-铝、铀、稀土、铌-锆等煤系共伴生金属矿产类型。煤中锂在过去相当长的时间内未被当作可从煤中开发利用的金属,仅在2008年后才得到较多关注和研究。煤中锂含量超过一定品位时,可形成与煤共伴生的锂矿床,属于沉积型锂矿床,但由于锂的原子序数低、赋存状态多样,是煤中赋存状态研究难度较大的元素之一。基于前人的研究,并结合煤系金属矿床特点,提出煤系中共伴生锂矿床的边界品位为Li₂O含量为0.08%（高温灰基）。我国煤系锂资源主要分布在华北的石炭—二叠系地层,少数分布在南方。迄今发现的品位最高的煤系锂矿床主要有山西晋城地区晚石炭世煤层、内蒙古准格尔官板乌素矿晚石炭世煤层以及重庆草堂矿晚三叠世煤层（Li₂O含量均大于0.2%,高温灰基）,其中锂最重要的载体均为锂绿泥石或含锂的绿泥石。以上3个煤系锂矿床中Li的异常富集均为热液成因。煤系锂矿床中常还共伴生Ga和REY等战略性金属,...     

含煤岩系矿产资源类型划分及组合关系探讨

含煤岩系中多种矿产资源共存的现象一直受到人们的关注,煤系矿产资源类型划分及组合关系研究是煤系矿产综合勘查评价的前提条件和基础性工作。通过系统收集整理前人研究成果、现场调研、以及专题会议研讨,重新厘定了含煤岩系矿产资源的概念,将其定义为赋存于煤和含煤岩系以及邻近地层中、与煤矿床有成因联系或空间组合关系的所有矿产资源。从经济性、赋存特征、成因机制、物质相态、工业分类等方面对煤系矿产资源进行了分类。以煤系矿产现今赋存状况为依据,初步建立了煤系矿产资源组合分类系统,包括煤-能源矿产、煤-金属矿产、煤-非金属矿产、煤-能源矿产-金属矿产、煤-能源矿产-非金属矿产、煤-非金属矿产-金属矿产等6大类。从中国煤田地质条件和煤系矿产资源时空分布差异性角度出发,简要总结了5大赋煤区的煤系矿产资源组合类型。     

煤系中战略性金属矿产资源：意义和挑战

战略性金属矿产资源对国民经济发展和国防安全具有重要作用。煤是特殊的沉积有机岩石,在其形成过程的特定地质条件下,可以富集战略性金属,并在煤系中形成大型或超大型金属矿床。由于煤系战略性金属矿床不断被发现,世界各国对煤系战略性金属矿产高度重视,使其成为矿产资源勘探的重要领域和重要方向。基于煤系战略性金属矿产的丰度和规模、粉煤灰中金属元素(如锗、镓、铝、铀等)现有提取利用情况和其他金属开发潜力评估,煤系战略性金属矿产的开发利用表现出了良好的前景,将为战略性金属资源增储和环境保护(如燃煤引起的环境污染控制和碳中和目标的实现)发挥重要作用。然而,煤系战略性金属矿产在成矿理论、勘探和提取的理论与技术等方面的研究时间尚短、研究问题复杂和难度大,面临诸多难题或挑战。在成矿理论方面存在的诸多关键科学问题中,核心难题包括：成煤全过程中有机质(矿产)和无机质(矿产)的相互作用及其效应、金属成矿4个过程(物源供给/形成—物质迁移—金属富集—后期改造保存)和盆地演化3个阶段(沉积物充填—成岩作用—改造就位)之间的时空配置规律。在勘查技术方面存在的诸多关键技术问题中,其核心技术难题是煤系中战略性金属元素丰度和组合与...     

金属矿床：成因类型、赋存状态和利用评价

煤和含煤岩系中稀有金属元素的研究,是当今煤地质学研究的热点问题之一。煤和含煤岩系中高度富集并可以开发利用的稀有金属元素包括锂、钪、钛、钒、镓、锗、硒、锆、铌、铪、钽、铀、稀土元素（包括镧系元素和钇）、贵金属元素等。以煤-锗、煤-镓、煤-铀、煤-铌、煤-稀土元素等煤型稀有金属矿床为例,论述了这些矿床的地质成因、赋存状态和利用评价方法。煤型稀有金属矿床的研究,不仅对研究煤层的地质成因、煤层对比、含煤盆地形成与后期改造、区域地质历史演化和突发地质事件可以提供重要的煤地球化学和煤矿物学证据,而且对煤炭经济循环发展、煤炭利用过程中环境保护,以及对国家稀有金属资源安全也具有重要的现实和社会意义。     

我国煤系锗镓资源前景及研究方向

2023年7月3日，商务部和海关总署发布公告称，决定自2023年8月1日起对镓、锗相关物项实施出口管制。我国锗镓资源储量和产量均居世界前列，但随着需求端的不断增长，锗镓资源的储量优势正在不断下降，因此，需要寻找新的锗镓资源储量，稳固我国的资源优势。在特定的地质作用下，煤系中可以高度富集镓、锗、稀土等战略性关键金属。在战略金属资源供应日趋紧张的大环境下，煤系战略性金属矿床能够成为战略性金属资源的重要来源。我国煤系锗富集异常点主要分布于海拉尔-二连盆地、鄂尔多斯盆地周缘、郯庐大断裂一带及滇西-滇中盆地等区域，其余地区煤系锗富集异常点均为零星分布。我国煤系镓主要富集在阴山南麓准格尔煤田和山西省北部石炭系-二叠系煤田，准东煤田侏罗系煤层中镓富集异常点出现成片分布情况，其余地区的不同成煤时代煤层中镓富集异常点零星分布，如四川盆地周边、重庆市南武矿区和南桐矿区、贵州省西南矿区二叠系煤层、山东省滕县煤田、河南省登封煤田石炭系煤层、宁夏回族自治区磁窑堡矿区侏罗系煤层等。煤系锗镓矿产成矿机理、提取工艺和综合勘探与综合开发利用的研究具有广泛前景，研究重点应该集中在资源成矿条件、成矿机制和成矿模式、多种金属...     

煤型稀有金属矿床:成因类型、赋存状态和利用评价

煤和含煤岩系中稀有金属元素的研究,是当今煤地质学研究的热点问题之一。煤和含煤岩系中高度富集并可以开发利用的稀有金属元素包括锂、钪、钛、钒、镓、锗、硒、锆、铌、铪、钽、铀、稀土元素(包括镧系元素和钇)、贵金属元素等。以煤-锗、煤-镓、煤-铀、煤-铌、煤-稀土元素等煤型稀有金属矿床为例,论述了这些矿床的地质成因、赋存状态和利用评价方法。煤型稀有金属矿床的研究,不仅对研究煤层的地质成因、煤层对比、含煤盆地形成与后期改造、区域地质历史演化和突发地质事件可以提供重要的煤地球化学和煤矿物学证据,而且对煤炭经济循环发展、煤炭利用过程中环境保护,以及对国家稀有金属资源安全也具有重要的现实和社会意义。     

我国煤系共伴生矿产资源综合利用研究进展

煤炭是我国的基础能源,煤系共伴生矿产资源储量大、种类多,主要包括金属矿产、非金属矿产与能源矿产。加强煤系共伴生矿产资源综合利用符合国家能源资源加工利用重大需求。阐述了煤系金属矿产（锗、镓、铝、稀土元素）、非金属矿产（硫铁矿、高岭土、膨润土、耐火黏土、硅藻土、石墨）和能源矿产（铀矿、油页岩、煤系气、天然气水合物）的赋存状况、分布特征与加工利用研究进展,分析了“双碳”背景下煤系共伴生矿产资源综合利用面临的机遇与挑战,展望了延伸煤系产业链、聚焦关键技术开发、促进煤系共伴生矿产资源分类及内涵改革、完善矿业权设置管理的发展前景,为未来煤系共伴生矿产资源综合利用提供借鉴。      

战略性新兴产业矿物原料供给能力分析

随着中国经济增速的下降,经济发展方式和结构进入调整期,中国开始转向大力发展战略性新兴产业,重点支持节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大产业。与以上七大产业相关的矿物原料包括石油、铁等大宗矿产,稀土、锂等稀有、分散金属矿产,还包括黏土、石墨等非金属矿产。本文重点分析铟、铌、钽、锂、锶、镓、锗、铍、锆等九种稀有稀散矿产的国内供应能力。铟、锶、镓、锗供过于求,大量出口满足国际市场,应当加强储备;铌、钽、锂主要依靠进口满足国内需求,但国内资源比较丰富,加快国内资源的开发利用可以减轻从国际市场获取资源的压力。铍、锆严重依赖国际市场,国内资源少、潜力低,主要依靠走出去来解决国内市场的需求。     

中国煤中金属元素矿产资源研究现状与展望

煤中金属元素矿产资源的研究是煤地质学领域的关注热点和前沿方向,对于我国煤炭行业转型具有重要的战略意义。为了系统梳理我国煤中金属元素矿产资源现状,促进煤中金属元素矿产资源的综合调查利用,拓展传统煤炭地质行业的发展方向,在系统收集梳理相关地质资料、采样测试、综合研究的基础上,通过研讨总结提出了煤中金属元素矿产资源的概念,总结了我国煤中镓、锗、锂等主要金属元素矿产资源分布特征,并且从物源条件、沉积环境以及后期构造热演化等条件入手,分析了我国煤中镓、锗、锂资源的时空分布规律,受成煤期沉积背景、构造条件等限制,我国煤中锂、镓富集区主要分布在华北石炭—二叠纪和华南二叠纪两个成煤期,煤中锗主要分布在东北早白垩纪和滇西新近纪成煤期,含煤盆地物源和区域性断裂的控制使煤中锗、镓、锂金属元素呈区域性分布的特点,并结合当前煤中金属元素矿产资源前沿研究存在的问题,对我国煤中金属元素矿产资源的下一步研究方向进行了展望,提出要重点加强煤中金属元素测试技术和富集成矿机理的研究,对我国煤中金属元素矿产资源的综合开发利用具有指导意义。     

华北煤中金属矿产的种类和分布特征

华北赋煤区煤中广泛存在与煤炭成因有紧密联系的多种金属矿产,通过煤系矿产的调查研究,笔者讨论了华北煤中金属矿产的种类和分布特征。结果表明：① 煤中金属矿产是一种新型的金属矿产类型,具有分布稳定,资源储量大的特点,往往能形成大型或超大型金属矿床。根据这类矿产的赋存特征、品位含量等因素,以及与煤系的共伴生关系,将矿床类型划分为煤型大宗金属矿床、煤型稀有金属矿床和煤型放射性矿床3种矿床类型。② 华北地区煤中金属成矿有其特定的时空分布,成矿期也仅限于石炭二叠纪成煤期,在其他成煤期仅呈现金属元素异常,而未能形成矿床。煤中锂仅在准格尔煤田黑岱沟、管板乌素6号煤层及平朔安太堡矿区石炭二叠纪煤中含量达到工业品位。煤中镓异常富集到成矿床规模的也仅在鄂尔多斯盆地东侧大同、平朔、西山、柳林、阳泉等地的石炭二叠纪煤层中。高铝煤主要分布在内蒙古、山西等地的石炭二叠纪煤层煤中,在平面上煤灰中Al2O3的含量总体呈北高南低趋势,可能与北部阴山物源区的搬运距离有关。煤中铁分布在桌子山煤田西南部（西来峰断裂以西）的个别煤矿区,含煤沉积与“西北型”的羊虎沟群相当,分布范围局限,资源储量也很有限,但它代表的是一种新的煤中金属类型。     

哈尔乌素煤中伴生镓锂及稀土元素的赋存特征研究

煤中伴生镓、锂和稀土元素均属稀有金属元素及国家新兴战略性矿产资源，基于哈尔乌素露天矿煤中伴生镓、锂及稀土元素含量较高，研究其赋存特征可为矿区矿产资源的合理开发利用及稀有金属元素的定向富集、后续提取技术开发提供基础的理论与技术支撑。结合哈尔乌素6号煤层的煤质特征，通过X射线衍射、Siroquant定量分析、扫描电镜和煤岩分析等方法对煤中矿物组成特征及镓、锂和稀土元素的含量分布与赋存规律进行研究，并从矿物质整体特征、载体物相特征等方面重点探讨煤中伴生镓、锂和稀土元素的矿物特征。结果表明：哈尔乌素煤中的矿物质主要由高岭石、方解石、伊利石、勃姆石组成，占比分别为84.1%、6.9%、5.2%、3.8%;哈尔乌素6号煤层煤中镓、锂及稀土元素纵向分布规律显著，在上台阶样品中含量较高，而在西部层位含量较低；哈尔乌素煤中镓、锂与灰分呈正相关关系，与无机矿物质的亲和程度高；镓、锂的主要载体为高岭石、伊利石等硅酸盐黏土矿物以及勃姆石矿物。     

煤系锗的赋存与分离研究进展

锗是典型的稀散金属和战略性金属,我国的煤系含锗矿产资源具有典型的资源优势,但在锗的超常富集和提取方面依然面临诸多挑战。概述了煤中锗的分布特征、含量与赋存状态,证明阐述了煤系锗的典型浸出方法,如水冶法、微生物浸出法等从原煤直接浸出锗,以及水浸出法、无机酸浸出法、有机酸浸出法等从粉煤灰中浸出锗,以及煤系浸出液中锗的富集分离方法,包括溶剂萃取法、离子交换树脂法、支撑液膜法、离子浮选法等。此外,干馏挥锗法、碱熔—中和法、合金法、AlCl₃熔炼法、锌粉还原提锗法等也能实现煤系锗的分离。最后总结分析了锗分离提取存在的问题,并展望了发展方向。      

煤炭生态地质勘查基本构架与科学问题

基于煤盆地矿产资源与生态环境地质特征,以实现煤盆地多资源协同勘查开发与资源开发中生态环境和谐为目标,提出了煤炭生态地质勘查的理念与基本构架。煤炭生态地质勘查是指以煤炭地质基础理论和生态学理论为指导,针对煤盆地呈固、液、气、元素"四态"赋存的矿产资源、地表及地下空间关键层位、生态环境与其他自然资源,采用空、天、地一体化的多种勘查技术,涵盖资源勘查、开发地质保障、资源开发与环境保护、资源综合利用、生态修复与生态系统重构并贯穿于煤炭资源勘查开发到矿山闭坑全过程的相关地质与生态勘查工作。煤炭生态地质勘查是今后煤炭地质勘查工作的重要发展方向,核心理念是生态保护优先。基于煤炭生态地质勘查理念,以煤系矿产资源和水资源、地质关键层以及生态环境保护、监测、修复相关的主要地理要素、地质信息为对象,建立了煤炭生态地质勘查基本架构,分析了煤炭地质勘查工作向资源保障和环境保护与生态建设相结合的生态地质勘查方向转变的紧迫性。研究认为:煤炭生态地质勘查要统筹好资源保障与生态环境的关系,超前规划布局,优选遥感、快速精准钻探、高精度地球物理勘探等绿色勘查技术"空天地一体化"协同应用。根据煤盆地资源赋存特征选用煤与多种矿产资源的双目标、三目标、四目标、多目标协同勘查模式,同时在资源勘查、资源开采、采后修复全过程中注重地质关键层和生态环境信息的变化,实施环境保护与生态修复措施,并通过地质大数据分析技术,集成多维数据展示勘查成果,实现对煤系多种矿产资源、生态环境地质信息、开发地质条件的透明化、数字化。     

煤型关键元素矿床的资源综合利用与潜在环境风险——以云南临沧某锗提炼厂为例

煤和煤系资源的综合高效清洁利用是“双碳”目标达成的必要和有效途径。煤型关键元素矿床在富集有益元素的同时，常高度富集有害元素，且关键元素提取过程的有害物质释放，对环境和人体健康构成潜在风险。煤型锗、镓-铝、钒-硒矿床已在我国成功开发利用，然而，煤型关键元素矿床资源的综合利用率低，尾矿环境危害大。以云南临沧某锗提炼厂为例，聚焦尾矿中的关键元素资源和有害元素潜在环境风险，进而为煤型关键元素矿床的开发利用提出建议。结果表明：尽管临沧锗提炼厂尾矿中关键元素Be, Cr, Nb, Mo, Sb, Cs和W较世界褐煤煤灰富集，但均低于煤型矿床的边界品位，鉴于尾矿固体废物处置成本和资源综合利用收益，Be和Cs可作为关键元素与锗协同提取或从尾矿中再提取综合利用。与世界土壤相比，临沧锗提炼厂尾矿中Be, As, Mo, Sb和U富集，而Cr, Cu, Zn, Se和Pb稍富集，存在一定环境风险。鉴于煤型关键元素矿床低品位与难提取的特点和开发提取现状，煤型关键元素矿床的绿色可持续开发利用应加强煤及煤系地层多关键元素矿床的成矿机理和成矿条件研究，构建煤系多资源、多关键元素协同勘探和协调开采技术体系，建立煤及煤...     

煤系矿产类型及协同勘查研究进展——兼论煤地质学一些概念的规范化问题

基于近年来煤地质领域遇到的诸多理论与实际问题,如煤系综合矿产资源分类、成因机制、预测及勘查方法,以及煤地质学基础理论的扩展与发展方向等问题,为了解决煤地质学研究及实践中的科学性、统一性的问题,逐渐完善煤地质学学科体系和煤系资源勘查方法,在大量调研国内外同领域研究进展与动态的基础上,结合作者多年来的研究成果——以矿产赋存"位态"特征划分煤系矿产类型的观点,提出了煤系矿产"四位一体"(固态、液态、气态和分散元素)协同勘查的基本思路、原则和理论,构建了煤系多位态矿产资源的协同勘查系统及其实施方案。此外,对于若干煤地质学基础理论与概念问题进行了厘定和规范,以便进行国际交流与学术接轨,而对煤地质学中一些不规范、涵义模糊的概念、术语提出了逐步舍弃或修改的建议。     

美国金属矿产资源消费规律及对我国的启示——基于工业化发展的视角

金属矿产资源是工业发展之基,生产之要,是关系国民经济全局的重要矿产资源。近年来,随着全球战略性新兴产业的发展,各大工业国之间围绕关键金属矿产资源的竞争不断升级。文章选取美国作为先行工业化国家的代表,通过分析研究其金属矿产资源战略、近90年来金属矿产资源的消费规律以及消费结构3方面内容,发现美国进入工业化后期以来,有色金属钼、钴、钨、镍消费量上涨趋势明显,稀有稀散金属消费强劲增幅较大,尤其是铌、镓、铟、锆精矿等,钽、铍、锗、铪、碲、硒、铼次之。在分析研究美国金属矿产资源消费规律和消费结构的基础上,结合我国实际国情,以期得出适合我国金属矿产资源发展的建议。      

煤中伴生矿产赋存状态及提取方法综

我国对有价金属元素的需求量日渐增长,从储量较大的煤中提取利用伴生矿产具有重要意义。本文从煤中主要的有价元素镓、锂、铀、锗出发,主要介绍了四种元素的赋存状态、及不同元素的提取方法。其中镓、锂、铀的赋存主要与无机物有关,多赋存于煤中的硅酸盐矿物或者黏土矿物。而锗主要赋存于低煤级中的有机物中。煤中有价元素赋存状态复杂多样,大多同时具有有机亲和性与无机亲和性,需要具有针对性的对不同煤样中不同元素的赋存状态进行研究,从而确定符合该元素的提取方法。     

准格尔煤田煤系共伴生有益矿产综合勘查评价及利用

本文论述了中央地质勘查基金全额投资的内蒙古自治区准格尔煤田布尔陶亥-田家石畔地段煤炭普查项目在进行煤炭地质勘查的同时,重点对煤层及含煤地层中共伴生有益矿产进行了综合勘查及评价,探获煤炭资源量为378.26亿t,估算煤灰中铝(Al2O3)资源量为15.81亿t,煤灰及夹矸中镓、锂资源量分别为31.61万t和145.38万t,夹矸中高岭土资源量为75.30亿t。分析了煤系共伴生有益矿产资源综合利用现状,指出了共伴生有益矿产资源综合利用的意义以及存在的问题,并对准格尔煤田下一步的开发提出了合理化建议。     

青藏高原北部成煤地质背景及煤系矿产资源特征

为摸清青藏高原北部煤系矿产资源的种类和分布状况,开展了青藏高原北部成煤地质背景和煤系矿产资源特征研究。通过实地调查、典型样品测试及资料综合分析,总结出青藏高原北部主要成煤时代为早石炭世、晚石炭世、晚二叠世、晚三叠世及早中侏罗世,煤系可划分为昆仑山、积石山、唐古拉山、土门-巴青、昌都-芒康等5个赋煤带;主要的煤系矿产有煤炭、煤系气、天然气水合物、煤中锗镓以及煤系石膏、高岭土、优质灰岩等。在成煤环境、煤化作用、构造演化等的共同作用下,尕马羊曲地区形成煤-煤中锗共生矿床;开心岭-乌丽地区形成煤-煤系气-天然气水合物共生能源矿床;唐古拉山地区的巴贡组（T3bg）、那益雄组（P3n）、杂多群（C1zd）、加卖弄群（C2j）均具有形成煤-煤层气-煤系页岩气共生能源矿床的资源潜力。     

日本海外金属矿产资源勘查机制与启示

日本作为高度依赖海外金属矿产资源的国家,其海外金属矿产资源勘查机制及其成功经验对我国具有重要的借鉴意义。综合研究表明：日本参与组织实施海外金属矿产资源勘查的主要机构有日本石油天然气金属矿产机构（JOGMEC）等6个,JOGMEC为专门机构,在其他机构的参与下,形成了一个完善的组织实施体系;日本采用区域性基础地质勘查、详细勘查、矿业公司勘探、开发“三阶段”式的海外金属矿产勘查模式,使日本政府部门（METI）、专门组织实施机构（JOGMEC）和矿业公司三者之间在海外金属矿产勘查过程中形成了良性互动,各自发挥优势。通过中-日海外金属矿产资源勘查机制对比,针对我国海外金属矿产资源勘查机制现状,在组织实施机制、海外资源勘查模式和全球金属矿产资源勘查战略布局等方面提出了相关启示和建议。