碳新篇：女性科学家的能源探索专辑_中国煤炭行业知识服务平台

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碳新篇：女性科学家的能源探索专辑

来源：中国煤炭行业知识服务平台

近些年，“她力量”已撑起科研“半边天”，在煤炭领域做出卓越贡献的女性科学家们，她们的力量为学术领域的海洋激起的不平凡的浪花，于期刊发展的道路上也在贡献自己的力量。

煤炭行业知识服务平台聚焦煤炭行业中的女性科学家，盘点2022—2025年部分女科学家的论文。

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煤系中战略性金属矿产资源：意义和挑战

作者(Author)：代世峰, 刘池洋, 赵蕾, 刘晶晶, 王西勃, 任德贻

摘要：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地球物理参数的定量表征。煤系战略性金属的类型、赋存环境、组合样式的多样性，造成传统的或单一的勘探技术难以适应煤系中大部分金属矿床的勘探。在提取技术方面存在的挑战是，除了个别金属外（如锗、铀、铝等），煤系（或粉煤灰）中大部分战略性金属具有低品位和难提取的特征。正确认识煤系中战略性金属矿产资源现有研究状况、重要的科学和社会意义，以及面临的机遇和挑战，对实现战略性金属矿产的增储、资源评价和推动煤系金属资源的开发利用具有重要作用。

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煤炭学报

2022年第05期

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煤系中的锂矿产：赋存分布、成矿与资源潜力

作者(Author)：赵蕾, 王西勃, 代世峰

摘要：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，有望实现煤系多种战略性金属矿产资源的协同开发和综合利用。

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煤炭学报

2022年第05期

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百色盆地古近纪煤中战略性金属铯富集的控制因素

作者(Author)：严晓云, 王倩, 张蕊, 梁阳, 赵蕾

摘要：在特定的地质条件下，煤中可以富集战略性金属元素并形成煤系战略性金属矿床。煤系战略性金属矿产的研究已成为当前煤地质学研究的主要方向之一。沉积源区物质的输入是影响煤中战略性金属元素富集的主要影响因素之一。运用 X 射线衍射分析(XRD)、带能谱的扫描电镜 (SEM-EDS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)等技术对广西百色盆地那读组下百岗段主采煤层样品进行了矿物学和元素地球化学研究，并探讨了物源区供给对该煤田煤中战略性金属铯富集的控制作用。结果表明:百色盆地古近纪煤中的矿物以伊利石、高岭石和石英为主，主要来源于盆地周缘三叠系碎屑岩风化产物;盆地西部煤层与东部煤层相比，具有相对高的黏土矿物含量;仅在盆地东部的州景4号和5号煤层中检测到了碳酸盐矿物方解石。与世界低煤阶煤均值相比，百色盆地古近纪煤中富集元素铷(Rb)、锑(Sb)和铯(Cs);但盆地西部的煤层中较为富集元素Rb和Cs，盆地东部的煤层较为富集元素Sb，Cs和U，并且Cs 的富集不仅存在于煤中，也存在于顶底板和夹矸中，且顶底板和夹矸中Cs的含量要远高于煤中的，通过相关性分析Cs主要与黏土矿物相关，通过扫描电镜观察到黏土矿物多为陆源碎屑成因，表明沉积源区输入的陆源碎屑物是Cs异常的主要因素。百色盆地东部煤层和西部煤层的矿物组成和元素组成上的差异，可能与盆地西部和盆地东部煤层物源区性质，以及沉积环境上的差异有关。

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煤炭学报

2022年第05期

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循环流化床粉煤灰硫酸铵和硫酸协同酸浸提铝研究

作者(Author)：李健, 高建明, 郭彦霞, 程芳琴

摘要：采用硫酸铵/硫酸((NH4)2SO4/H2SO4)混合介质协同提取循环流化床粉煤灰(CFB)中的氧化铝，探讨了酸浸温度、H2SO4浓度、(NH4)2SO4添加量与固液比(固体的质量(mg)与液体的体积(L)的比值)对铝及铁钙杂质元素溶出规律的影响，并对酸浸条件进行了优化。对酸浸实验所产生的酸浸液进行结晶实验研究，探究了初始H2SO4浓度、初始(NH4)2SO4添加量及结晶温度对铝结晶率的影响。结果表明：酸浸实验中，当酸浸温度为160 ℃，H2SO4浓度为40%，(NH4)2SO4添加量为1.0((NH4)2SO4质量与H2SO4质量的比)，固液比为1/3时，铝的溶出率可以达到91.4%；结晶实验中，当初始H2SO4浓度为35%，初始(NH4)2SO4添加量为1.2时，铝的结晶率及总体回收率较高；当结晶温度为5 ℃时，铝的结晶率较高，目标晶体更易析出。通过电感耦合等离子体(ICPOES)对十二水硫酸铝铵(NH4Al(SO4)2·12H-2O)晶体以及结晶余液中铁钙杂质元素的含量进行测定，明确了杂质元素的分布规律。利用X射线衍射仪(XRD)对不同条件所产生晶体进行表征，明晰所产生晶体的物相结构，最终得到纯度较高的提铝结晶产物。

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煤炭转化

2022年第03期

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改性褐煤吸附酸性矿山废水中Cu2+、Zn2+的试验研究

作者(Author)：狄军贞, 李明伟, 王显军, 杨逾, 梁冰, 孟凡康, 周新华, 孔涛, 李增新

摘要：针对酸性矿山废水(Acid Mine Drainage,AMD)中的Cu2+、Zn2+含量高，褐煤吸附能力有限等问题，以褐煤为原材料，采用球红假单胞菌对褐煤进行改性制备微生物改性褐煤，探究褐煤和微生物改性褐煤对AMD中Cu2+、Zn2+的吸附特性和吸附稳定性。同时，利用SEM、BET和FTIR等手段，揭示褐煤、微生物改性褐煤对Cu2+、Zn2+的吸附机理。结果表明，与褐煤相比，微生物改性褐煤对Cu2+、Zn2+的吸附去除率均提高15%以上；且微生物改性褐煤对Cu2+、Zn2+的吸附饱和容量分别为22.625 mg/g和21.825 mg/g，较原褐煤分别提高了20.66%和19.92%；脱附试验表明，褐煤及改性褐煤对金属离子的吸附具有较高的稳定性。褐煤、微生物改性褐煤对Cu2+和Zn2+的吸附均符合准二级动力学模型，说明吸附过程为化学吸附，主要为离子交换作用；褐煤、微生物改性褐煤吸附Cu2+、Zn2+两种金属离子的等温线均属于Langmuir模型，吸附符合单分子层吸附过程。由SEM、BET和FTIR测试可知，褐煤经球红假单胞菌改性后表面结构遭到破坏，比表面积大幅增加，部分官能团溶解导致褐煤表面孔隙增加；同时，褐煤分子结构发生改变，含有C═C的烯烃及环状烃中的主链、支链断裂、褐煤中—CHO和C═O等含氧官能团会出现分解，从而产生较小的羟基类和醇基类等小分子有机物，—OH、—COOH等含氧官能团大量增加，吸附点位增多，提高了褐煤的吸附能力。

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煤炭科学技术

2022年第03期

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Ni2P／Al2O3-TiO2催化剂制备及其菲加氢饱和性能

作者(Author)：陈羽, 王九占, 李泽, 荆洁颖, 李文英

摘要：煤焦油富含芳烃的特点使其具有制备高性能喷气燃料的可行性，且芳烃中稠环芳烃类化合物的加氢饱和产物——环烷烃（如全氢菲）可显著增强喷气燃料的热安定性，而该过程实现的关键在于制备高性能加氢饱和催化剂。针对菲加氢饱和反应中的吸附问题，基于Ni2P的特殊电子结构，以强化芳烃吸附为目标，采用溶胶凝胶法制备了复合氧化物Al2O3-TiO2载体，使用次磷酸盐歧化法制备了系列Ni2P/Al2O3-TiO2菲加氢饱和催化剂，探究了载体中掺入不同含量TiO2对Ni2P催化剂几何结构、电子结构和菲加氢饱和性能的影响。结果表明：反应温度320 ℃、压力5 MPa、重时空速52 h-1时，与Ni2P/Al2O3相比，TiO2掺杂量为15%时催化剂的菲转化率维持在95%左右，全氢菲选择性由49%增至68%，且转换频率由0.3 s-1提升至0.7 s-1。进一步分析掺杂后催化剂的几何结构和活性组分的电子结构发现，TiO2掺入Al2O3载体后，可向活性组分Ni2P传递适量电子，使得Ni2P中Ni处于适宜的缺电子状态，提高了Ni2P/Al2O3-TiO2催化剂对菲及中间产物的吸附能力；同时，TiO2掺杂有利于形成小粒径Ni2P，TiO2掺杂量为15%时，催化剂中Ni2P粒径最小（4.3 nm），可为加氢反应提供更多的活性位点，使该催化剂具有较强的菲加氢饱和能力。

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洁净煤技术

2022年第04期

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Ni2P／Al2O3-TiO2催化剂制备及其菲加氢饱和性能

作者(Author)：陈羽, 王九占, 李泽, 荆洁颖, 李文英

摘要：煤焦油富含芳烃的特点使其具有制备高性能喷气燃料的可行性，且芳烃中稠环芳烃类化合物的加氢饱和产物——环烷烃（如全氢菲）可显著增强喷气燃料的热安定性，而该过程实现的关键在于制备高性能加氢饱和催化剂。针对菲加氢饱和反应中的吸附问题，基于Ni2P的特殊电子结构，以强化芳烃吸附为目标，采用溶胶凝胶法制备了复合氧化物Al2O3-TiO2载体，使用次磷酸盐歧化法制备了系列Ni2P/Al2O3-TiO2菲加氢饱和催化剂，探究了载体中掺入不同含量TiO2对Ni2P催化剂几何结构、电子结构和菲加氢饱和性能的影响。结果表明：反应温度320 ℃、压力5 MPa、重时空速52 h-1时，与Ni2P/Al2O3相比，TiO2掺杂量为15%时催化剂的菲转化率维持在95%左右，全氢菲选择性由49%增至68%，且转换频率由0.3 s-1提升至0.7 s-1。进一步分析掺杂后催化剂的几何结构和活性组分的电子结构发现，TiO2掺入Al2O3载体后，可向活性组分Ni2P传递适量电子，使得Ni2P中Ni处于适宜的缺电子状态，提高了Ni2P/Al2O3-TiO2催化剂对菲及中间产物的吸附能力；同时，TiO2掺杂有利于形成小粒径Ni2P，TiO2掺杂量为15%时，催化剂中Ni2P粒径最小（4.3 nm），可为加氢反应提供更多的活性位点，使该催化剂具有较强的菲加氢饱和能力。

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洁净煤技术

2022年第04期

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流化床煤气化过程中焦油生成特性

作者(Author)：邓尚致, 姜华伟, 李伟强, 袁野, 郭庆杰, 王翠苹

摘要：煤气化过程中产生的焦油在低温下会发生冷凝，堵塞工艺设备，污染燃气设备，增加运行成本。而基于焦油生成特性调整运行参数，可降低气化炉原始焦油质量浓度和焦油脱除成本。为获得流化床煤气化过程中焦油的生成特性，借助流化床反应器，研究温度、空气当量比、表观气速、煤的粒径和含水率等对气化气中焦油生成量的影响规律。研究结果表明：升高温度或提高空气当量比，均有利于降低煤气化过程中焦油质量浓度，但2者的影响有限。炉内表观气速ug在0.19～0.33 m/s逐渐增加时，气固两相间接触混合加剧，改善了炉内传热传质效果，促进焦油热分解，而当鼓泡流态化向湍动流态化过渡时，气固两相间的接触混合不再明显增强，焦油质量浓度变化不大；煤颗粒粒径较小，可提高化学反应速率，促进产生焦油的热分解，但在一定的流化风速下，气化原料粒径越小，越易分布在床面，反而削弱了煤和床料间的热量传递，缩短了焦油在炉内的停留时间，导致焦油质量浓度增大；不同含水率的煤在气化过程中测得焦油质量浓度差异较明显，含水率过高或过低都对降低焦油的生成量不利。

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洁净煤技术

2022年第04期

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