项目简介：

我国煤炭资源丰富，很多煤层共生或伴生有丰富的非金属矿产和有益金属元素，如煤层气、铝、镓、锂等。这些共伴生矿产在我国的一些地区储量大、品位高、便于开采。本课题属于国家中长期科技发展纲要支持的重点，分别属于能源领域的“煤的清洁高效开发利用、液化及多联产”和“可再生能源低成本规模化开发利用”；水和矿产资源领域“矿产资源高效开发利用”；环境领域“综合治污与废弃物循环利用”。

随着日益严重的环境问题和能源结构的优化趋势，煤炭的综合高值化利用势在必行。华北煤系中蕴含丰富的有益金属元素资源和煤层气。金属元素在煤灰中进一步富集，可以有效提取利用；华北盆地煤层气资源站到全国煤层气资源量的60%，开发利用潜力巨大。然而，长期以来我国煤系中的伴生矿产综合勘探与开发利用没有得到应有的重视，具体表现在煤系共伴生矿产的富集规律不清楚，缺乏有效的开发利用技术。针对上述问题，在国家863计划、教育部创新人才项目与国家自然科学基金等的支持下，课题组在以下5方面取得了突破：

1）首次在煤中发现了超大型伴生锂矿：在宁武煤田、准格尔煤田首次发现了超大型煤伴生锂矿，并提出了煤中锂富集机理、分布规律、主控因素和成矿模式。

2）发现了超大型煤伴生镓矿床：在宁武煤田发现了超大型煤伴生镓矿床。并提出了煤中镓富集机理、分布规律、主控因素和成矿模式。

3）构建了煤储层物性描述地质理论与模型，揭示了优质储层控制机理；查明了华北盆地煤层气富集高产区分布规律，建立了煤层气有利区评价指标体系；揭示了华北盆地煤层气开发过程中储层物性动态变化规律，构建了煤层气井产能定量预测模型。

4）研发出一系列煤系伴生矿产的开发利用技术：开发出煤灰中综合提取锂、镓和铝的专利技术；研究并开发出从粉煤灰中提取白炭黑、从煤伴生瓷土中提取镓的专利技术。

5）研发出一系列华北盆地煤层气开发评价关键技术，成果指导了沁水盆地、鄂尔多斯盆地多处煤田煤层气的科学高效开发。

根据研究成果，出版专著1部，高水平学术论文160 篇，其中SCI收录74篇，EI收录58篇。已获得授权发明专利11项。已登记计算机软件著作权6项。

3.应用与效益情况

发现的煤伴生锂镓资源经勘探证实储量分别为107万吨和16万吨，其中锂储量是我国现有锂储量（350万吨）的1/3，其潜在经济价值超过万亿元；同时，在准格尔煤田发现300万吨煤伴生锂资源。新发现煤层气资源2070亿立方米。

按照目前价格计算，准格尔煤田和宁武煤田煤中伴生锂矿的潜在经济价值超过万亿元，宁武煤田煤中伴生镓的潜在经济价值超过千亿元。此项研究不但对指导能源矿产和伴生矿产综合勘探和开发、为煤炭资源领域循环经济发展提供了模式，而且具有重大经济和社会意义。相关成果技术可以加速煤层气开发和利用能够有效地缓解我国天然气不足的压力，同时可以大大降低煤矿瓦斯爆炸事故，减少甲烷的排放量，保护环境，实现节能减排。