煤中稀土元素分布特征及其開發(fā)利用前景

黃文輝，久 博，李 媛

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083; 2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083;3.中國地質(zhì)大學(xué) 非常規(guī)天然氣地質(zhì)評(píng)價(jià)及開發(fā)工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083)

我國煤炭資源豐富，是采煤和用煤的世界第一大國。雖然新能源發(fā)展迅速，但在我國能源結(jié)構(gòu)中，煤炭仍然將長期占據(jù)重要地位。煤炭企業(yè)現(xiàn)在更加重視煤中伴生資源的綜合開發(fā)與利用。多位國內(nèi)外學(xué)者研究表明，煤中某些微量元素在特殊地質(zhì)條件下可以富集而成為可利用的伴生礦產(chǎn)資源，比如我國煤中鍺和鈾就已經(jīng)得到了開發(fā)與利用[1-5]。近年來，煤中的鎵、鋰的研究也取得很大進(jìn)展。值得注意的是，煤中的這些有益元素都具有重大戰(zhàn)略意義的稀缺資源。

科學(xué)家很早就認(rèn)識(shí)到從煤可以提取出稀有金屬以應(yīng)對(duì)資源緊缺，第1次成功實(shí)例是二戰(zhàn)之后原蘇聯(lián)和美國就已經(jīng)分別成功地從煤中提取出鈾以作核原料之用;第2次成功實(shí)例是中國從煤中成功提取出半導(dǎo)體原料鍺，我國目前在云南臨滄和內(nèi)蒙古烏蘭圖嘎褐煤中分別獲得了數(shù)十噸的鍺產(chǎn)量;第3次成功實(shí)例是在我國準(zhǔn)格爾煤田成功地從煤和煤灰中提取出鋁和鎵;近幾年來國內(nèi)外諸位學(xué)者開始探索研究從煤及其燃燒產(chǎn)物中提取出稀土元素和釔以應(yīng)對(duì)日益旺盛的市場(chǎng)需要[6-10]。

自20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外學(xué)者都注意到煤中含有稀土元素，但含量甚微，因其具有特殊地質(zhì)意義和地球化學(xué)性質(zhì)，通常可以用作研究煤成因的地球化學(xué)指示劑[11]。但部分研究者在少數(shù)礦區(qū)的煤層中檢測(cè)到了含量較高稀土元素，尤其是在煤燃燒之后的煤灰里稀土元素含量可以再次富集到更高水平，甚至達(dá)到工業(yè)品位而進(jìn)行提取利用。由此可見煤中稀土若富集成礦，不僅具有理論意義，也具有巨大的經(jīng)濟(jì)意義。

1 煤中稀土分布特征

1.1 世界各地煤中稀土元素的含量及分布特征

煤中稀土元素是研究煤系形成環(huán)境的良好地球化學(xué)指示劑，煤中稀土元素的含量、分布模式、賦存狀態(tài)直接受地質(zhì)和稀土化學(xué)性質(zhì)所控制[12-16]。目前只有少數(shù)地區(qū)煤層發(fā)現(xiàn)有異常富集稀土分布，例如俄羅斯遠(yuǎn)東新生代煤、庫茲涅茨的二疊紀(jì)煤中發(fā)現(xiàn)有高含量的稀土元素，其稀土總量在局部煤層中可達(dá)1 000 μg/g[17]，在其相應(yīng)的煤灰中稀土達(dá)到了工業(yè)品位。

一般情況下，煤中稀土元素含量偏低，難以直接利用，VALCOVIC計(jì)算的世界煤的稀土含量為46.3 μg/g[18]，F(xiàn)INKELMAN提供的美國煤總的稀土含量是62.1 μg/g[19]，REN提供的中國煤中稀土含量是105.57 μg/g[20]，KETRIS和YUDOVICH給出的世界煤中稀土含量均值也只有68.5 μg/g[21]，遠(yuǎn)低于上地殼168.4 μg/g(TAYLOR和MCLENNAN)[22]。而代世峰于2012年給出的中國煤中稀土元素含量為137.9 μg/g[23]，由此可見，中國煤中稀土平均含量比美國高。另外煤灰中稀土含量比煤中還要高出很多是因?yàn)橄⊥两?jīng)過燃燒時(shí)候再次富集。根據(jù)FINKELMAN對(duì)美國煤和煤灰中稀土元素含量所作的計(jì)算，就現(xiàn)有煤產(chǎn)量若煤中稀土得以提取將可以保證其國內(nèi)對(duì)稀土一半以上的需求量[19]。據(jù)SEREDIN和DAI報(bào)道，世界煤灰中稀土元素含量均值為404 μg/g，美國煤灰為513 μg/g[24-25]。以上數(shù)據(jù)表明煤灰中稀土含量比煤可以高出3～6倍。在俄羅斯SEREDIN報(bào)道的遠(yuǎn)東地區(qū)一些煤灰中稀土含量高達(dá)0.2%～0.3%[17,26]，與傳統(tǒng)風(fēng)化殼吸附性稀土礦床的工業(yè)品位接近。煤灰可以作為稀土元素的來源是可行的，在工業(yè)品位方面SEREDIN博士提出的煤灰中稀土工業(yè)品位為REO(稀土氧化物)>0.1%。

1.2 我國煤中稀土元素的含量水平及分布特征

我國大型煤炭生產(chǎn)基地主要分布在北方，尤其是鄂爾多斯盆地北部，如內(nèi)蒙古大青山中石炭世發(fā)現(xiàn)有煤層稀土含量達(dá)721 μg/g,內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾黑岱溝和哈爾烏素的6號(hào)煤層稀土含量分別達(dá)到1 031 μg/g 和1 347 μg/g 。DAI等研究發(fā)現(xiàn)以上地區(qū)當(dāng)中富集稀土元素的煤層，其煤灰中的稀土元素也明顯富集，例如黑岱溝煤礦煤灰中REO(即稀土元素的氧化物)均值達(dá)0.15%，哈爾烏素礦煤灰中REO均值達(dá)0.14%，官板烏素礦為0.11%，阿刀亥礦為0.98%[27]。說明稀土元素在煤灰中顯著富集，并可以達(dá)到或高于工業(yè)品位，具備工業(yè)開發(fā)潛力。研究認(rèn)為，一般情況下原煤中稀土元素只有富集到一定程度(300 μg/g 以上)在煤灰中才能富集到接近或超過工業(yè)品位[28-30]。為此，王西勃選擇內(nèi)蒙古地區(qū)和西南地區(qū)一些典型煤田重點(diǎn)研究燃煤過程中稀土元素的分異機(jī)理[31]，試圖進(jìn)一步解釋原煤中稀土元素在燃燒過程中的分異行為及其在不同燃燒產(chǎn)物中的賦存狀態(tài)和富集程度，為煤灰中提取和利用稀土元素提供理論基礎(chǔ)，但是迄今為止我國鮮有發(fā)現(xiàn)真正意義上的煤型稀土礦床。

1.3 煤中稀土元素與其他伴生元素研究利用現(xiàn)狀

我國繼煤型稀有金屬礦床如煤-鍺礦床(云南臨滄和內(nèi)蒙烏蘭圖嘎)、煤-鈾礦床(貴州貴定和新疆伊犁)得以開發(fā)后，近年來，又有一些新的煤型稀有金屬礦床被發(fā)現(xiàn)并有望得以利用，顯示了我國煤型稀有金屬礦床的良好勘探前景。我國北方地區(qū)，代世峰在內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾發(fā)現(xiàn)了超大型煤-鎵(鋁)礦床[7-27]，孫玉壯在寧武煤田、準(zhǔn)格爾煤田和陜西黃隴煤田等發(fā)現(xiàn)了某些鎵鋰異常富集[32]，神華集團(tuán)2011年在內(nèi)蒙古建立了從煤灰中提取鎵和鋁(Ga和Al2O3)的實(shí)驗(yàn)工廠并于2013年生產(chǎn)出第1批金屬鎵。孫玉壯團(tuán)隊(duì)在《華北煤系共伴生資源富集賦存規(guī)律及找礦與開發(fā)應(yīng)用》項(xiàng)目中對(duì)我國北方煤中鋰鎵、煤系高嶺巖中鋰鎵和煤系高嶺巖等共伴生礦產(chǎn)富集賦存規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究[33]，并在開發(fā)利用技術(shù)攻關(guān)方面取得突破。該項(xiàng)目成功發(fā)現(xiàn)了資源量為449.25萬t的超大型煤伴生鋰礦，資源量為16.52萬t的超大型煤伴生鎵礦，資源量為192億t煤系高嶺巖，并在世界上首次研發(fā)出綜合提取煤灰中鋰、鎵和白炭黑的技術(shù)。

2 煤中稀土元素賦存狀態(tài)及影響因素研究現(xiàn)狀

根據(jù)ROSS K Taggart等對(duì)美國煤的研究表明，美國阿巴拉契亞地區(qū)的煤稀土元素含量比其他地區(qū)高，煤中稀土既不會(huì)以純稀土金屬元素存在，也不會(huì)以單元素獨(dú)立存在。常見的含稀土礦物有氟碳鈰礦、獨(dú)居石、磷釔礦或者被黏土礦物所吸附，重稀土在低灰分產(chǎn)率煤中更傾向于賦存在有機(jī)質(zhì)組分中。在煤及其燃燒產(chǎn)物中有效地提取稀土元素需要兩個(gè)前提:一方面需要找到稀土元素含量較高的煤，另一方面需要提高提取稀土的技術(shù)工藝，另外相關(guān)研究表明稀土元素的賦存狀態(tài)也很重要，如果稀土大量賦存在碳酸鹽礦物中的話，提取稀土的回收率就要高很多，這部分稀土很容易經(jīng)過酸的處理溶解出來。

我國地域遼闊，煤炭資源豐富，南方地區(qū)廣泛分布的早古生代石煤，南方和北方均有分布的晚古生代、中生代富稀土元素的煤層。根據(jù)最新報(bào)道，我國南方四川盆地張合礦晚三疊世K8,K9煤層中稀土含量達(dá)1 401 μg/g 和804 μg/g,代世峰在重慶松藻煤礦晚二疊世12號(hào)煤層發(fā)現(xiàn)稀土含量高1 968 μg/g,并且認(rèn)為稀土富集與火山作用或熱液活動(dòng)有關(guān)[34]。趙蕾對(duì)我國西南地區(qū)和內(nèi)蒙古地區(qū)的煤中重稀土元素的賦存狀態(tài)與控制機(jī)理開展了重點(diǎn)研究[35]。

挪威地球化學(xué)家GOLDSMIDT對(duì)煤中微量元素進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并出版《Geochemistry》一書，奠定了這分支學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)。之后美國、英國、加拿大、澳大利亞、前蘇聯(lián)等國也都對(duì)本國主要煤田煤中微量元素的地球化學(xué)特征進(jìn)行了詳細(xì)研究，并出版多部書籍和科研文獻(xiàn)，如BOUSKA的《煤地球化學(xué)》[36]，吳傳榮在研究中國南方地區(qū)部分海相地層中的“石煤”發(fā)現(xiàn)其中富含稀土元素[37];SEREDIN在俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)新生代含煤盆地的煤中發(fā)現(xiàn)了稀土元素與鉑族元素共存的礦物，說明煤中稀土元素與其他微量元素的富集可能具有某種內(nèi)在聯(lián)系[38]，SEREDIN(1996)在庫茲涅茨部分煤田中發(fā)現(xiàn)有高含量稀土元素的煤，檢測(cè)到稀土元素的最高含量可達(dá)1 000×10-6[27];FINKELMAN(1994)研究發(fā)現(xiàn)煤中稀土元素主要與硅酸鹽礦物結(jié)合，其來源多為陸源碎屑、溶液或膠體，煤中稀土元素含量主要取決于無機(jī)組分含量[11];ESKENAZY(1999)研究認(rèn)為稀土元素與有機(jī)質(zhì)結(jié)合的方式主要通過與K,Na,Ca,Mg結(jié)合的—COOH和—OH基團(tuán)的離子交換來實(shí)現(xiàn)[39]。趙志根等認(rèn)為，哈密煤礦區(qū)變質(zhì)程度相同的煤具有不同的稀土元素特征，淮北煤田不同變質(zhì)程度的煤的稀土元素特征基本一致，表明低溫變質(zhì)作用對(duì)煤中稀土元素的特征不產(chǎn)生影響[40];代世峰等研究認(rèn)為海水中稀土元素含量很低，對(duì)煤中稀土元素的富集影響甚微，但巖漿熱液的侵入則會(huì)改變稀土元素配分模式[41];LI等認(rèn)為，在重慶市各成煤時(shí)代中的煙煤和無煙煤中稀土元素的含量接近，表明煤的變質(zhì)作用對(duì)煤中稀土元素富集和遷移規(guī)律基本上沒有影響[42];鄭劉根等的研究表明:巖漿侵入作用僅僅是影響稀土元素的含量，但對(duì)稀土元素的配分模式幾乎沒有影響[43];鄒建華等在研究內(nèi)蒙古阿刀亥礦晚古生代煤中稀土元素時(shí)發(fā)現(xiàn)，稀土元素與灰分關(guān)系密切，表明稀土元素可能主要賦存于煤中的黏土礦物中，但仍有一部分與灰分呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明煤中稀土元素可能賦存在有機(jī)質(zhì)中[44];劉東娜等探討了風(fēng)化作用對(duì)煤中常量元素和稀土元素的含量及賦存狀態(tài)的影響，探討了風(fēng)化過程中的稀土元素的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制[45]。閆德宇(2016)博士論文對(duì)鄂爾多斯盆地東緣石炭系—二疊系煤中稀土元素的無機(jī)礦物和有機(jī)質(zhì)兩種賦存狀態(tài)進(jìn)行了研究[46]，認(rèn)為有機(jī)質(zhì)對(duì)稀土元素有多種富集形式:① 稀土元素可以通過成煤植物的吸收，進(jìn)入植物內(nèi)部并累積富集，但該富集方式十分有限，吸收的稀土元素含量也甚微;② 泥炭沼澤中植物各部分器官在凝膠化過程中具有很強(qiáng)的吸附能力，能夠吸附一部分從碎屑礦物中解離出的稀土元素;③ 當(dāng)煤層形成之后，上覆夾矸中的稀土元素可經(jīng)歷過淋濾作用在酸性條件下被煤中有機(jī)質(zhì)吸附。而煤層中是否富集稀土，根本因素還是需要物源供給的物質(zhì)中具備相對(duì)豐富的稀土元素，不管其經(jīng)過風(fēng)化之后以何種形式遷移到泥炭沼澤中以及在煤中或者夾矸及頂?shù)装逯腥绾畏植假x存。

3 我國華北地區(qū)煤中稀土元素分布特征

華北地區(qū)煤炭資源豐富，主要發(fā)育石炭—二疊紀(jì)煤層。研究發(fā)現(xiàn)華北地區(qū)煤層中稀土含量普遍偏高現(xiàn)象，其平均值甚至可以達(dá)到美國煤的3倍左右[47-49]?；茨系V區(qū)太原組煤樣中的∑REE含量最低，平均18×10-6;山西組煤樣的∑REE含量也不高，平均63×10-6;而下石盒子組和上石盒子組煤樣的∑REE含量顯然較高，前者平均160.361×10-6，后者平均191.243×10-6，煤中∑REE含量有向上增加的趨勢(shì)(表1)。微山湖一帶煤樣的∑REE含量變化趨勢(shì)相同，從太原組—山西組—下石盒子組順序增加。這一特征與陸源物質(zhì)搬運(yùn)距離和沉積環(huán)境對(duì)稀土元素的控制有關(guān)，越接近陸源，受陸源供給的影響越大，煤中稀土元素的含量就越高;而越遠(yuǎn)離陸源，受海水和海中生物碎屑影響多，煤中稀土元素的含量就越低。棗莊礦區(qū)太原組煤形成于典型受陸表海影響的沼澤環(huán)境，而山西大同太原組煤形成于三角洲平原環(huán)境且成煤沼澤離陸源區(qū)較近，因此山東棗莊煤田太原組的低中灰分高硫煤中稀土元素總量低于不受海水影響的山西大同太原組和安徽淮南煤田的石盒子組煤，兩者相差最高可達(dá)3～6倍。

鄂爾多斯盆地東緣山西組煤中稀土元素含量平均值為120.90 μg/g，與太原組煤中稀土元素含量平均值120.72 μg/g十分接近，且自北向南山西組煤中∑REY先降低再升高，太原組煤中∑REY逐漸降低。華北地區(qū)煤的大部分樣品∑REE為30×10-6～80×10-6，平均56×10-6，煤的頂?shù)装逯小芌EE在120×10-6～250×10-6，平均167×10-6，煤的頂?shù)装鍘r石中稀土元素總量普遍高于煤;哈爾烏素礦區(qū)5號(hào)煤縱向上可以明顯看出頂板、底板及夾矸中稀土元素總量相對(duì)于煤較高，黑岱溝礦區(qū)6號(hào)煤層稀土元素頂板稀土元素總量比煤高，平均值為277.37 μg/g，而夾矸中稀土元素總量較低，平均值只有25.39 μg/g，夾矸中稀土元素總量較低推測(cè)是由于地下水循環(huán)，僅將夾矸中的稀土元素以淋濾液的形式帶入到下伏煤層[49-50]。宏盛安泰煤礦8號(hào)煤中稀土元素總量(112.62 μg/g)明顯高于夾矸(23.67 μg/g)，推測(cè)夾矸的形成與海水影響有關(guān)，海水中的稀土元素并不富集[36]，是導(dǎo)致夾矸中稀土元素總量較低的原因之一。崔曉南的博士論文與前人對(duì)華北晚古生代煤中稀土元素分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)不同，她指出渭北煤田中海陸過渡相的太原組煤中稀土元素含量(130.9 μg/g)高于陸相的山西組煤(87.1 μg/g)，是由于太原組11號(hào)煤層形成時(shí)的水介質(zhì)動(dòng)力條件較強(qiáng)引入了較多陸源物質(zhì)，造成11號(hào)煤中∑REY(168.23 μg/g)基本上是其他煤層的2倍[51]。

表1淮南礦區(qū)煤的稀土元素地球化學(xué)參數(shù)
Table1RareearthelementgeochemistryparametersinHuainancoalminingarea

地層沉積環(huán)境煤樣LREE/10-6HREE/10-6∑REE/10-6LREE/HREE(La/Yb)NδEuδCe上石盒子組下三角洲—上三角洲平原HN-13197.50618.902216.40810.459.560.690.93HN11b142.93714.399157.3359.937.500.650.97HN-10177.33822.647199.9857.835.710.710.94下石盒子組下三角洲平原HN-9b80.62311.76192.3846.865.590.830.91HN-9a209.09721.836230.9339.588.030.650.90HN-08152.73222.413175.1456.814.750.691.00HN-07141.50420.556162.0596.885.430.710.96HN-06103.89114.107117.9977.365.740.750.96HN-04166.14917.498183.6479.497.230.731.02山西組碎屑海岸—陸表海HN-0346.7855.07051.8559.237.500.830.99HN-0168.9415.04473.98513.6714.510.861.00太原組陸表?！矻5x11.8036.80318.6061.731.050.980.90L3x11.2566.09617.3521.851.070.980.97

整個(gè)華北地區(qū)，正常煤層內(nèi)的稀土元素配分模式十分相似，都有LREE明顯富集，HREE部分表現(xiàn)非常平坦，Eu多為負(fù)異常的特點(diǎn)，表明在華北晚古生代石炭紀(jì)—二疊紀(jì)成煤期間，有相對(duì)穩(wěn)定的陸源物質(zhì)供應(yīng)。黃文輝在對(duì)華北石炭紀(jì)—二疊紀(jì)煤樣及頂?shù)装搴蛫A矸的58個(gè)樣品進(jìn)行稀土元素含量測(cè)試后發(fā)現(xiàn)[48]，煤中LREE明顯富集，LREE/HREE一般在2～8，在頂?shù)装鍘r石中該比值達(dá)12以上，在黃鐵礦結(jié)核最高，達(dá)21;受海相影響的泥炭沼澤中相對(duì)富集HREE。太原組高硫煤LREE/HREE比值較低，霍州和棗莊礦區(qū)高硫低灰煤的LREE/HREE比值均達(dá)到最低值，但太原組高硫煤中的鈣質(zhì)黃鐵礦結(jié)核的LREE/HREE達(dá)所有樣品中最大值。此次工作在計(jì)算HREE時(shí)沒有包括Y，閆德宇(2016)在研究過程中補(bǔ)充了Y的數(shù)據(jù)，并對(duì)稀土元素采用三分法的劃分方式[46]。結(jié)果顯示鄂爾多斯盆地東緣太原組煤中稀土元素以H-REY富集型為主，山西組煤中稀土元素以L-REY富集型為主，兩套地層煤中δEu多呈負(fù)異常，南部地區(qū)部分顯示正異常，煤中δCe顯示弱負(fù)異常。渭北石炭二疊系煤中稀土元素主要以L-REY富集型為主，煤中δEu多呈負(fù)異常，δCe顯示弱負(fù)異常。華北地區(qū)有多次巖漿活動(dòng)和火山活動(dòng)，當(dāng)煤層受巖漿侵入并有巖漿物質(zhì)加入時(shí)，REE配分模式將會(huì)明顯不同于正常煤的REE配分模式，并伴有其他有害元素的增加。

4 煤中稀土研究的幾個(gè)關(guān)鍵性問題

(1)已發(fā)現(xiàn)的稀土異常富集煤層資源利用和工業(yè)開發(fā)。

如上所述，目前我國煤中稀土元素研究已經(jīng)取得巨大進(jìn)展，研究成果受到廣泛關(guān)注。近期由代世峰作為專刊主編的國際刊物《International Journal of Coal Geology 》和《Minerals》分別以?？问娇d了中國煤中微量元素的研究成果。與煤中鍺、鎵、鋰、鈾和鋁等元素相比，煤中稀土元素的研究還停留在個(gè)別發(fā)現(xiàn)及其賦存狀態(tài)的探討上，至今在我國尚未發(fā)現(xiàn)具備工業(yè)開發(fā)意義的煤型稀土礦產(chǎn)。我國學(xué)者如代世峰，劉池陽、秦身鈞，孫玉壯，楊建業(yè)等已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了多個(gè)礦區(qū)煤層稀土富集現(xiàn)象[7，52-54]，北方地區(qū)如鄂爾多斯盆地北部、內(nèi)蒙古大青山、內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾黑岱溝和哈爾烏素煤礦一些煤層發(fā)現(xiàn)有稀土含量異常。在西南地區(qū)，代世峰、李大華等發(fā)現(xiàn)了某些礦區(qū)晚二疊煤層具有稀土元素異常富集情況。但是以上發(fā)現(xiàn)的煤中稀土含量和規(guī)模上均未能達(dá)到計(jì)算儲(chǔ)量和可采儲(chǔ)量的要求，由此就必須系統(tǒng)采集更多樣品或進(jìn)行鉆孔取樣，才能確定煤層中是否有大規(guī)模的稀土富集，并達(dá)到潛在工業(yè)利用的富集程度。由此可見很有必要做進(jìn)一步研究，獲取更多數(shù)據(jù)，才能落實(shí)這些礦點(diǎn)是否真正具備資源意義。同時(shí)重點(diǎn)對(duì)有潛力礦區(qū)擴(kuò)大采樣密度，確定其成礦分布范圍與含量變化情況。

(2)煤灰中再次富集稀土元素的能力。

煤中稀土元素可在煤燃燒后的產(chǎn)物——煤灰中進(jìn)一步富集，煤灰中的稀土含量及其賦存狀態(tài)是進(jìn)行工業(yè)開發(fā)利用的基礎(chǔ)，目前還沒有系統(tǒng)研究過稀土異常富集煤在燃燒后的煤灰中的稀土富集系數(shù)(需將原煤與煤灰進(jìn)行同時(shí)測(cè)試)，因此深入研究稀土元素在富集程度較高的煤中賦存狀態(tài)和煤灰中的富集系數(shù)究十分必要。另外需要選擇一個(gè)電廠并對(duì)其燃煤產(chǎn)物進(jìn)行系統(tǒng)分析，以分別獲得稀土元素在底灰、爐渣和飛灰中的分異行為情況。

(3)煤層夾矸及頂?shù)装迮c煤層中稀土元素的富集能力對(duì)比。

煤對(duì)稀土的富集能力需要與煤層中夾矸及頂?shù)装暹M(jìn)行對(duì)比，可以進(jìn)一步探究稀土元素的在煤系地層中的親和性及遷移規(guī)律，以往的研究很少同時(shí)采集不同巖性樣品進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，使得在同一沉積環(huán)境中稀土元素的有機(jī)質(zhì)親合性或者黏土礦物親合性的大小比較缺乏數(shù)據(jù)支持，未來的研究可將在采樣中系統(tǒng)分類采集，并行測(cè)試，以獲得更加準(zhǔn)確的稀土親合性信息。

(4)煤型稀土礦床成因機(jī)制。

對(duì)煤型鍺礦，煤型鋰鎵礦和煤型鈾礦等成因機(jī)制我國學(xué)者均已得出自己的認(rèn)識(shí)，結(jié)合我國特有的地質(zhì)條件，加強(qiáng)煤中稀土元素異常富集機(jī)制方面的研究，有可能在煤型稀土元素富集成因機(jī)制上獲得突破。云南臨滄型煤中鍺和內(nèi)蒙烏蘭圖嘎型煤中鍺具有不同的成因機(jī)制，煤中稀土是否也具有不同的富集成因？煤中稀土元素的富集與煤中鋰、鎵元素的富集在成因機(jī)理上是否存在內(nèi)在聯(lián)系？煤中稀土元素的研究將進(jìn)一步豐富煤地質(zhì)學(xué)理論，不但具有實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義，而且也具科學(xué)理論意義。

5 結(jié) 語

中國是世界最重要的稀土元素生產(chǎn)國和出口國，但美國日本卻是世界最大的稀土消費(fèi)國。我國稀土資源只占世界25%，卻為世界提供95%稀土。稀土元素作為重要的戰(zhàn)略資源，尤其是在軍事國防工業(yè)和高科技電訊工業(yè)，其用量正迅速上升，因此對(duì)于上述4個(gè)問題包括已發(fā)現(xiàn)的稀土異常富集煤層資源利用和工業(yè)開發(fā)問題、煤灰中再次富集稀土元素的能力問題、煤層夾矸及頂?shù)装迮c煤層中稀土元素的富集能力對(duì)比問題，以及煤型稀土礦床成因機(jī)制問題值得進(jìn)一步深入研究。在我國華北地區(qū)煤層中稀土元素普遍具有輕度富集，局部達(dá)到中等富集，尤其是鄂爾多斯盆地西北部個(gè)別礦區(qū)煤中稀土元素達(dá)到重度富集程度，具備形成煤型稀土元素礦床的條件，需要做進(jìn)一步深入研究。目前尋找到更多富稀土元素的煤層并確定其資源規(guī)模是首要任務(wù)，開展從煤中提取稀土元素技術(shù)是今后開發(fā)利用的關(guān)鍵。我國北方諸多煤層具有發(fā)育煤型稀土礦床條件，只要加強(qiáng)研究，煤中稀土礦床將具有良好的開發(fā)與利用前景。