汪文军，陈冰宇 ,丁典识 ,彭书传，刘桂建

(1.合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥 230000); 2.中国科学技术大学地球和空间科学学院，合肥 230026)

煤是成煤植物在特定的地质条件下，经过漫长的地质演化形成的一种有机沉积岩。煤中几乎包含了元素周期表中的所有元素[1]，不同学者根据含量的不同将元素分为常量元素和微量元素。Swaine等[2]把平均含量<0.1%的元素划分为煤中的微量元素。煤中大部分微量元素对人体有害，Finkelman[3]曾指出25种煤中微量元素对生态环境和人体健康存在潜在危险风险。此外，煤中微量元素的赋存状态是相当复杂的，既能以无机形式存在，也可与有机质结合[4]。煤中微量元素赋存状态的研究方法主要包括直接法和间接法，直接法有光谱分析，间接法有浮沉实验、单组分分析、逐级化学提取、低温灰化结合X衍射和数理统计等[5]。王运泉等[6]采用逐级化学提取法研究了煤中十余种微量元素的赋存状态，唐修义等[7]总结了部分煤中微量元素的赋存状态。煤中微量元素的赋存状态，对于准确评价元素的工艺性能、环境影响和作为副产品的可能性，以及探讨地质意义都有很重要的作用[8]。本文通过采集淮南煤田潘三矿某钻孔不同煤层煤样，分析研究了Ba、Mn和Ni三种微量元素在煤中的含量及其赋存状态。

1 采样与分析方法

1.1 样品采集与制备

本研究采集了淮南煤田潘三矿某钻孔不同煤层的9个煤样。所采的9个煤样自上而下分别来自1煤层、3煤层、4煤层、5煤层、6煤层、7煤层、8煤层、11煤层和13煤层，样品编号分别为PS-1、PS-3、PS-4、PS-5、PS-7、PS-8、PS-11和PS-13。每个样品重量约1kg，样品采集后迅速密封保存在样品袋内，以避免氧化和可能的污染。采集的样品在室内风干，破碎，研磨过200目筛，处理后的样品储存在棕色样品瓶中，以备不同的测试和分析需要。

1.2 实验分析

采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定了煤样中微量元素的含量，进而采用逐级化学提取法分析煤中微量元素的赋存状态，本实验所采用六步逐级化学提法[9](表1)。

表1 逐级提取的主要步骤Table 1 Main measures in stepwise chemical extraction experiment

2 结果与讨论

2.1 煤中微量元素的含量特征

采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定了淮南煤田潘三矿不同煤层煤样中微量元素Ba、Mn和Ni的含量，结果见表2。

表2 潘三矿煤中Ba、Mn和Ni的含量Table 2 Ba, Mn and Ni contents in coal samplesfrom Panji No.3 coalmine /μg·g-1

从表2可看出，淮南煤田潘三矿9个不同煤层煤样中Ba含量是88.2～637μg/g，平均值为220μg/g；Mn的含量为2.92～34.0μg/g，平均值为18.2 μg/g；Ni含量是10.1～33.8μg/g，平均值为16.2μg/g。

潘三煤矿3、5和13煤层Ba含量较其他煤层偏高，且5煤层Ba含量尤其偏高，其他几个煤层Ba元素含量相差不大。……