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三塘湖煤田位于新疆东北部,是中国重要的煤炭资源储备基地,地勘阶段发现部分地区砷元素含量较高,尤其是汉水泉矿区部分钻孔中砷含量异常,最高可达190μg/g。然而,高砷煤的赋存状态和成因机理尚不清楚,亟待进一步研究。本文在对三塘湖煤田汉水泉矿区主力煤层高砷煤赋存特征研究的基础上,利用逐级化学提取、双轨道原子荧光、电子探针以及孢粉测试等方法对西山窑组中段9号煤层中7例典型高砷煤样品进行砷元素赋存状态的定性及定量分析,并对高砷煤的地质成因进行讨论。研究结果显示:(1)逐级化学提取实验中各赋存状态砷元素的分量之和近似等于样品的总砷含量,重合度达96.67%-98.77%,说明用逐级化学提取法定量研究煤中砷的赋存状态是可行的;(2)三塘湖煤田汉水泉矿区煤中砷的赋存状态以无机结合态为主,占总砷含量的78.7%-96%,均值为90.83%。有机结合态砷含量较低占总砷含量的4%-21.3%,平均为9.17%。(3)无机结合态砷可被进一步提取为吸附态砷(水溶态/可交换态砷)、无机可溶态砷(硫化物结合态砷、砷酸盐结合态砷)以及无机不可溶态砷(残渣态砷)。其中,吸附态砷在样品中所占比例极小,介于0%-1.63%之间,残渣态砷在样品中所占比例较大但不稳定,介于1.32%-35%,平均9.23%,其含量与煤中灰分产率呈现一定的正相关关系。无机可溶态砷在总砷中占比例最重(42.59%-84.15),均值可达73.09%。(4)无机可溶态砷可被细分为硫化物结合态砷及砷酸盐结合态砷,其中,硫化物结合态砷在无机可溶态砷中占比例较低,介于17.70%-51.05,平均为29.13%。砷酸盐结合态砷占无机可溶态砷的48.95%-82.30%,平均为70.87%;(5)构造裂隙-热液活动和地下水活动是影响煤中砷富集的主要后生因素,也是三塘湖煤田高砷煤中无机可溶态砷最重要的地质来源。煤中砷的洗选特性与砷的赋存状态有着密切的关系,本文对高砷煤的洗选利用有积极的指导作用,可以尽可能地减少煤炭利用过程中对环境的污染,提高煤炭利用率。