国际著名期刊Fuel和Energy & Fuels近日分别刊登了代世峰院长的研究进展，这两项研究成果对煤型锗矿床中异常富集有机亲和元素的赋存状态有了新的认识。
我国内蒙古乌兰图噶和云南临沧锗矿床均为世界级的煤型锗矿床。长期以来，乌兰图噶和临沧高锗煤中异常富集的Ge、W、As、Sb、Be、U和Nb等微量元素具有不同程度的有机亲和性是学界共识，但这些元素与煤的显微组分和矿物有何关联一直是一个困扰的问题。
发表在Fuel的文章采用电子探针显微分析（EPMA）面扫描和点分析技术，原位分析了高锗煤及其低温灰中常量元素（C、O和S）和微量元素（Ge、W、As和U）的含量、分布和赋存。研究发现，与惰质组相比，乌兰图噶高锗煤的腐植组中C含量较低，而O和S含量较高；Ge、As和W在腐植组中更富集。在乌兰图噶和临沧高锗煤腐植组的不同组分中，Ge、As、W和U在致密的显微组分（ulminite和gelinite）中更易富集，其含量在不同的致密组分中也有差别。点分析的Ge和W含量呈良好正相关性，证明它们共存于煤的有机质中。Ge、W和U的有机亲和性占主导地位，一小部分也存在于硫化物和硫酸盐矿物中，如黄铁矿、叶绿矾等；As同时存在于有机质和含硫矿物中。EPMA、EDS和XRD均未在高锗煤的低温灰中检测到Ge的矿物，Ge在低温灰中以无机的无定形态存在。
发表在Energy & Fuels的研究是将高锗煤精细研磨至约3微米，使用密度梯度离心（DGC）技术将精细研磨煤和HCl-HF酸洗脱灰煤分离为不同密度的显微组分片段，精细研磨步骤对酸洗脱灰和显微组分分离取得理想效果至关重要。HCl-HF酸处理可显著脱除上述有机亲和元素，如Ge的脱除率达95%以上，说明其以弱有机结合的方式存在于煤有机质中。与精细研磨煤相比，脱灰煤具有较低的腐植组/惰质组密度和更接近正态分布的密度分布曲线，说明精细研磨煤的显微组分片段中仍含有少量矿物。ICP-MS检测精细研磨煤的所有DGC片段，以探讨微量元素在高锗煤显微组分中的分布，同时讨论矿物对元素分布的影响；发现腐植组比惰质组更易富集Ge，密度较大的腐植组比密度小的更易富集Ge，说明腐植组（尤其是密度较大的）中含有更多Ge的结合点位。
代世峰教授为这两篇文章的通讯作者，代世峰教授指导的博士研究生魏强为这两篇文章的第一作者。Fuel文章的共同作者为美国南伊利诺伊大学Liliana Lefticariu教授和莱斯大学Gelu Costin教授。Energy & Fuels文章的共同作者为美国南伊利诺伊大学Susan M. Rimmer教授。这两篇文章均受国家自然科学基金国际合作重点项目（编号41420104001）、国家973项目（编号2014CB238902）、高等学校学科创新引智计划（111计划，编号B17042）、美国地质学会能源地质分会A.L. Medlin Scholarship资助。
论文链接：
Wei Q, Dai S, Lefticariu L, Costin G. 2018. Electron probe microanalysis of major and trace elements in coals and their low-temperature ashes from the Wulantuga and Lincang Ge ore deposits, China. Fuel 215, 1-12.http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236117314047
Wei Q, Rimmer SM, Dai S*, 2017. Distribution of trace elements in fractions after micronization and density-gradient centrifugation of high-Ge coals from the Wulantuga and Lincang Ge ore deposits, China. Energy & Fuels, DOI: 10.1021/acs.energyfuels.7b02118.http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.energyfuels.7b02118
不同显微组分中元素分布图
