掃描電鏡-能譜分析技術(shù)在煤礦物組成研究中的應(yīng)用

＊鄧連學(xué)

（貴州省煤田地質(zhì)局實(shí)驗(yàn)室 貴州 550081）

掃描電鏡-能譜分析技術(shù)在煤礦物組成研究中的應(yīng)用

＊鄧連學(xué)

（貴州省煤田地質(zhì)局實(shí)驗(yàn)室 貴州 550081）

本文簡(jiǎn)要地評(píng)介紹了掃描電鏡-能譜在煤礦物組成研究中的應(yīng)用。

掃描電鏡-能譜；煤；礦物組成

1.煤中礦物組成

煤中礦物質(zhì)在煤加工利用、選煤、煤儲(chǔ)氣性等方面有著重要影響，因此，對(duì)煤中礦物組成的研究意義重大。

煤中最主要的礦物質(zhì)是粘土礦物，其中高嶺石、伊利石、蒙脫石最為常見(jiàn)。粘土礦物是泥質(zhì)烴源巖的重要組成部分，泥質(zhì)烴源巖中有機(jī)碳含量與粘土礦物關(guān)系密切。石英是煤中主要礦物質(zhì)，其屬于非金屬氧化物，無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)嗅，無(wú)污染、無(wú)定形，熔融時(shí)可使煤灰起到“助熔”作用，因此煤中石英在高分子工業(yè)領(lǐng)域的研究也十分廣泛。Al2O3、CaO等活性組分大量存在于石粉煤灰中，可以用于吸附NO2以及Cl2等毒氣，也能形成膠體離子對(duì)氟有產(chǎn)生絮凝作用或與氟生成配合物。

2.掃描電鏡-能譜分析技術(shù)在礦物分析中的應(yīng)用

人們將掃描電鏡與能譜分析技術(shù)相結(jié)合，使得觀察樣品表觀形態(tài)的同時(shí)，還能對(duì)分析的樣品進(jìn)行定性及半定量分析。近年來(lái)，AMICS檢測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)，使得掃描電鏡-能譜分析技術(shù)能對(duì)煤樣品中的礦物成分進(jìn)行定量分析。因此，掃描電鏡-能譜分析技術(shù)在煤層氣、頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)中得到廣泛的應(yīng)用, 成為天燃?xì)獾刭|(zhì)勘探過(guò)程中使用的重要技術(shù)實(shí)驗(yàn)手段。

3.實(shí)驗(yàn)部分

(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)備

掃描電鏡（ZIESS-SIGMA）、能譜（BRUKER-QX200）、礦物分析系統(tǒng)AMICS（Advanced Mineral Identification and Characterisation System），氬離子拋光儀（SC-1000）、離子濺射儀（Q150R）。

(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

①使用氬離子拋光儀對(duì)煤樣品（1cm×1cm）表面進(jìn)行拋光研磨處理。

②使用離子濺射儀對(duì)拋光后的煤樣品進(jìn)行噴碳處理。

③結(jié)合掃描電鏡-能譜-礦物分析軟件對(duì)樣品進(jìn)行定量分析。設(shè)置參數(shù)如表1所示。

表1

④實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖1 微觀形貌圖

圖2 礦物成分圖

圖1展示了樣品的微觀形貌，可以看到，樣品表面礦物成分顏色深淺交錯(cuò)，黑色部分是背景，顏色較淺部分均為礦物成分。圖2展示了圖一對(duì)應(yīng)位置的礦物成分。表2完整的表述了煤樣品中各礦物的組成情況，可以看到，該煤中礦物以石英為主，Quartz_3含量為30．77%，Kaolinite_1含量為5．17%；同時(shí)，樣品中Quartz+FeAlMg和SiAlO+Mix含量也達(dá)到4．33%和3．40%。該能譜定量方法與電鏡微觀形貌圖相結(jié)合，使得數(shù)據(jù)分析更加直觀，準(zhǔn)確、精確。

重量百 面積百 分析顆 礦物礦物名稱 分比 分比 面積 (μ2) 粒數(shù) 顆粒數(shù)Quartz_3 26.03 30.77 112796.19 29050 42063未知礦物 6.65 8.62 31599.6 3666 4499 Kaolinite_1 5.19 5.17 18953.45 883 1715 Quartz+FeAlMg 4.38 4.33 15865.01 1458 1865 SiAlO+Mix 3.93 3.4 12452.68 327 921 Corundum 4.96 3.17 11629.25 215 392 Quartz 2.75 2.72 9978.31 554 653 Quartz_2 2.56 2.54 9297.47 430 571 FeSiAlO 2.44 2.43 8901.19 155 363孔隙 0 2.29 8394.46 264 937 SiO 2.23 2.21 8097.72 972 1176 SiAlO+Mix_2 2.54 2.2 8056.85 465 930 Muscovite_1 2.24 2.06 7539.2 819 1124 KCaNaMgAlO 1.74 1.91 7009.37 551 561 Corundum_Ti_1 2.94 1.88 6897.36 230 383

表2 礦物成分表

4.結(jié)論

掃描電鏡-能譜分析技術(shù)與礦物分析軟件相結(jié)合，可對(duì)煤中礦物成分進(jìn)行準(zhǔn)確定量分析，結(jié)合礦物分析軟件采集到的表觀圖像，能更加準(zhǔn)確的對(duì)特定位置的礦物成分進(jìn)行分析，同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定礦物周圍的孔隙裂隙進(jìn)行微觀拍照。

掃描電鏡-能譜分析技術(shù)對(duì)煤中礦物成分的分析方法，促進(jìn)了人們認(rèn)識(shí)微觀的礦物顆粒，使得礦產(chǎn)資源的開(kāi)采和應(yīng)用會(huì)更加合理。與此同時(shí)，該研究方法在煤氣化方面、在煤的燃燒方面、在型煤研究方面、在選礦方面、在礦物結(jié)構(gòu)及礦物分析方面的應(yīng)用在未來(lái)將會(huì)更加廣泛。

鄧連學(xué)（1984～），男，貴州省煤田地質(zhì)局實(shí)驗(yàn)室，研究方向：巖礦測(cè)試。

(責(zé)任編輯李燕）

Application of Scanning Electron Microscope
energy Spectrum Technology in Coal Mineral Composition Research

Deng Lianxue
（Coalfield Geology Bureau Laboratory of Guizhou, Guizhou, 550081）

This paper simply introduces the application of scanning electron microscope-energy spectrum in coal mineral composition research.

scanning electron microscope-energy spectrum；coal；mineral composition

T

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