Artículos seleccionados sobre petrología y geoquímica del carbón de Ren Deyi
El carbón es un cuerpo geológico complejo formado en varios períodos geológicos históricos. Es una industria química y energética indispensable de la que depende la gente. para la supervivencia. El carbón contiene una variedad de oligoelementos potencialmente tóxicos. Después de enriquecerse con carbón, causarán una grave contaminación al medio ambiente durante el procesamiento y utilización del carbón [1 ~ 8]. La quema de carbón es la principal fuente de contaminación de mercurio en la atmósfera, y más del 90% del mercurio del carbón ingresa a la atmósfera durante el proceso de combustión [1, 6]. La cantidad media de mercurio liberada durante la combustión de carbón y petróleo en todo el mundo supera las 1.600 toneladas al año [7]. El vapor de mercurio es tóxico y el mercurio elemental puede convertirse en metilmercurio más tóxico bajo la acción de bacterias anaeróbicas sintetizadoras de metano [6, 8]. Por lo tanto, estudiar la distribución y el estado de aparición del mercurio en el carbón es de gran importancia para comprender la selectividad del mercurio en el carbón y reducir la contaminación ambiental del mercurio en el carbón.
Stock y Cucuel (1934) descubrieron por primera vez el mercurio en el carbón. Dvornikov (1981) propuso que el mercurio presente en el carbón existe en tres formas: cinabrio (HgS), mercurio metálico y compuestos orgánicos de mercurio. Swaine [9] creía que el mercurio del carbón se distribuye principalmente en pirita y esfalerita. Finkelman [10] encontró sulfuro de mercurio del tamaño de una micra en el carbón. El carbón del Pérmico tardío en el suroeste de Guizhou es principalmente carbón con alto contenido de azufre [11], y algunos carbones contienen un alto contenido de mercurio. Este artículo realiza principalmente un estudio preliminar sobre el mercurio en los principales minerales de las vetas de carbón del Pérmico Tardío en el suroeste de Guizhou.
1. Muestras y métodos de análisis
1. Estudio geológico y muestras en el área de muestreo
El área de muestreo está ubicada en la falla Shuicheng-Ziyun, falla Nanpanjiang. , El "área de depresión de la falla de Guizhou occidental" entre la falla de Panxian y la parte central está cortada por la falla de Shizong-Guiyang, que es un área tectónica activa [11, 12]. El carbón de la Formación Longtan del Pérmico Superior en esta área tiene un alto grado de metamorfismo [11]. El contenido de azufre en el carbón es mayoritariamente elevado. Se recolectaron muestras de Dachang en el condado de Qinglong, Sangmu en el condado de Zhenfeng y Dayakou en el condado de Xingren. Los minerales macroscópicos en las vetas de carbón se dividen en los siguientes siete tipos (Tabla 1):
Tabla 1 Contenido de mercurio de los principales minerales asociados en las vetas de carbón en el suroeste de Guizhou
① Vetas de pirita formadas por lixiviación tardía (QL07); ② Pirita masiva (qg 061); ③ Vetas de pirita formadas por fluidos hidrotermales de baja temperatura (xd 011); ④ Nódulos de pirita (zm 022); etapa Vetas de calcita formadas por fluidos hidrotermales de baja temperatura (zm 051); ⑦ Vetas de roca mixta negra formadas por fluidos hidrotermales de baja temperatura de etapa tardía (XD10);
Aunque el carbón del suroeste de Guizhou contiene más desechos estacionales, el contenido de mercurio en los desechos estacionales es muy bajo [9], por lo que no se analizó el momento de la aparición de los desechos. Las vetas de pirita y las vetas de calcita formadas por fluidos hidrotermales de baja temperatura se distinguen fácilmente de las vetas de pirita y las vetas de calcita formadas por lixiviación en el perfil de la veta de carbón. El primero tiene forma de haz, es irregular y tiene evidentes marcas de extrusión. Mientras que este último tiene menos ramas y una forma regular.
La identificación microscópica muestra que todas las muestras de QG061 están compuestas de pirita. Las muestras QL07 y XD011 contienen una pequeña cantidad de otros minerales; la muestra ZM022 tiene rastros de metasomatismo en pirita; la muestra ZM03 contiene escombros estacionales y una pequeña cantidad de pirita está compuesta principalmente de calcita; escombros Está compuesto de partículas que contienen una pequeña cantidad de sal, con un espesor de aproximadamente 5 mm. Es causado por un fluido hidrotermal de baja temperatura y es raro en el carbón.
2. Método de análisis
Triturar y moler la muestra separada a menos de 200 mesh, tomar una cierta cantidad de muestra reducida para la digestión y utilizar espectrometría de absorción atómica en frío para analizar el mercurio. en el contenido de la muestra. El instrumento utilizado es el medidor de mercurio F732-S. Las muestras parcialmente reducidas se descompusieron en
II. Resultados del análisis y discusión
1. Contenido de mercurio en diferentes minerales
En muestras analizadas por espectrometría de absorción atómica en frío Contenido de mercurio. se enumera en la Tabla 1. Los resultados del análisis muestran que el contenido promedio de mercurio de 14 muestras de carbón en el área es 0,172×10-6; el contenido de mercurio de los minerales arcillosos en el carbón es 0,174×10-6, lo que es básicamente consistente. El contenido de mercurio en otros minerales es de 10 a 120 veces mayor que el del carbón, lo que indica que el mercurio del carbón en el suroeste de Guizhou se distribuye principalmente en minerales asociados.
El contenido de mercurio en las piritas de diferentes orígenes varía mucho [13]. El contenido de mercurio en las piritas de origen hidrotermal tardío de baja temperatura es (22,5× 10-6)? (3.51× 10-6) en pirita globular > (2.97× 10-6) en pirita masiva >: (1.80× 10-6) en pirita causada por lixiviación tardía. El contenido de mercurio en la pirita hidrotermal de última etapa es 12 veces mayor que el de la pirita de lixiviación tardía. El contenido de mercurio en las vetas de pirita media y tardía (22,5 × 10-6) y las vetas de calcita (11,9 × 10-6) en el carbón del suroeste de Guizhou es el más alto. El alto contenido de mercurio en la calcita contenida en las vetas de carbón no se había informado antes. . Hay rastros evidentes de metasomatismo en los nódulos de pirita, lo que indica que se debió haber añadido mercurio en una etapa posterior.
El contenido de mercurio en las vetas de roca mixta negra formadas por fluidos hidrotermales de baja temperatura es significativamente menor que el de las vetas de pirita y calcita formadas por fluidos hidrotermales de baja temperatura. En primer lugar, debido a que las vetas de roca mixta negra contienen una gran cantidad de polvo de carbón (alrededor del 23,5%), el contenido de mercurio en los componentes orgánicos del carbón es muy bajo, en segundo lugar, puede deberse a la diferenciación de los fluidos hidrotermales de baja temperatura; el contenido de mercurio es significativamente bajo.
2.Existencia de formas de mercurio en minerales asociados al carbón
Los principales minerales asociados al carbón se observaron bajo microscopios ópticos de alta potencia y microscopios electrónicos de barrido, y no contienen mercurio de forma independiente. Se encontraron minerales. Por lo tanto, se especula que el mercurio en los principales minerales asociados al carbón puede existir en dos formas: ① Minerales de mercurio a nanoescala. Las propiedades de los nanomateriales son muy diferentes de las de las partículas ordinarias. Los nanomateriales tienen fuertes capacidades de difusión y fuertes capacidades de migración en estado sólido [14]. Los minerales de nanomercurio se distribuyen en varios minerales asociados importantes del carbón. ② Existe en forma de isomorfismo. El mercurio es un elemento amante del azufre que puede existir en la pirita en forma isomorfa [15].
3. La principal fuente de mercurio se encuentra en el carbón.
El contenido medio de mercurio en la corteza terrestre es de 77× 10-9 [16]. El área de distribución de basalto continental antiguo de Sichuan-Yunnan es la principal área de fuente terrígena de la serie de rocas carboníferas del Pérmico Tardío en el área de estudio. El contenido promedio de mercurio de las muestras de basalto cerca de Qinglong es 4,19×10-6[17]. Debido a que el potencial de ionización del mercurio es muy alto, el potencial de ionización de un electrón de mercurio es 10,39 eV y el potencial de ionización de dos electrones es 29,06 eV. El alto potencial de ionización determina las características del mercurio que pueden convertirse fácilmente en átomos [6]. . Precisamente debido a las características del mercurio, de difícil ionización y fácil dispersión, el contenido de mercurio en los desechos terrestres y las plantas transportadas a las turberas es muy bajo, por lo que el contenido de mercurio en los depósitos primarios de carbón es bajo. Sin embargo, en áreas con alto contenido de mercurio, las aguas superficiales ácidas y las aguas subterráneas pueden contener altos niveles de mercurio [7], lo que resulta en altos niveles de mercurio en las vetas lixiviadas y depositadas en algunos carbones.
La principal fuente de mercurio en el carbón del suroeste de Guizhou es el fluido hidrotermal de baja temperatura. La medición de la temperatura de inclusión muestra que la temperatura de formación de los diques en esta área es de 130 ~ 300 ℃, y la mayoría de ellos es de 160 ~ 200 ℃. Los depósitos hidrotermales de baja temperatura como antimonio, arsénico y mercurio están ampliamente distribuidos en esta área [17, 18], lo que también muestra que la actividad hidrotermal de baja temperatura en esta área es muy fuerte. El contenido de mercurio de las vetas de fluidos hidrotermales de baja temperatura en el carbón es significativamente mayor que el del carbón. El contenido de mercurio en la calcita hidrotermal de baja temperatura es más de 65 veces mayor que en el carbón, y el contenido de mercurio en la pirita hidrotermal de baja temperatura es aproximadamente 120 veces mayor que en el carbón. Por lo tanto, los fluidos hidrotermales de baja temperatura en el suroeste de Guizhou son la principal fuente de mercurio en algunos carbones.
En resumen, el contenido de mercurio en las vetas de carbón en el suroeste de Guizhou es bajo. La lixiviación posterior de las aguas subterráneas aumentará el contenido de mercurio en las vetas de carbón. La actividad hidrotermal posterior a baja temperatura agregará una gran cantidad de mercurio a las vetas de carbón. .
4. El estado de aparición del mercurio en el carbón
A través del análisis del mercurio en el carbón y los principales minerales asociados en las vetas de carbón [19, 20], combinado con microscopía óptica y electrónica de barrido. microscopía y energía Mediante análisis espectral, se determinó preliminarmente que el contenido de mercurio en los componentes orgánicos del carbón del suroeste de Guizhou era muy bajo y que el mercurio se distribuía principalmente en minerales. El contenido de mercurio en minerales de diferentes tipos y orígenes varía mucho.
Básicamente no hay mercurio en la temporada [9], el contenido de mercurio en los minerales arcillosos es bajo y el mercurio se distribuye principalmente en pirita y calcita. También existen diferencias significativas en el contenido de mercurio en las piritas de diferentes orígenes. Esto demuestra que el mercurio del carbón es principalmente inorgánico.
El mercurio en el carbón de la prefectura de Qianxinan existe principalmente en forma de minerales, lo que puede reducir el contenido de cenizas en el proceso de lavado del carbón y reducir significativamente las emisiones de mercurio en el proceso de quema de carbón.
Este artículo fue supervisado por C.L. Chou, investigador del Servicio Geológico de Illinois, y el profesor Jin de la Universidad de Minería y Tecnología de China. La Oficina Provincial de Geología de Campos Mineros de Guizhou, el Gobierno del Condado de Zhenfeng y la Oficina de Gestión del Carbón del Condado de Qinglong brindaron un fuerte apoyo y asistencia al trabajo de campo. Gracias.
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Distribución de mercurio en los principales minerales asociados en las vetas de carbón en el suroeste de Guizhou
, Ren Deyi, Xu Dewei, Liu,,
(Escuela de Graduados de la Universidad China de Minería y Tecnología de Beijing, Beijing, 100083)
(Instituto de Salud Ambiental, Academia China de Ciencias de Medicina Preventiva, Beijing, 100021)
(Shanxi Coal Geology Company Taiyuan, 030045)
Resumen: mediante análisis microscópico, análisis de espectroscopia de energía y microscopía electrónica de barrido, análisis de inclusión y análisis de isótopos de azufre, 7 minerales principales de diferentes orígenes en el suroeste de Guizhou. Se identificaron carbón. Determinación de mercurio en carbón y minerales mediante espectrometría de absorción atómica en frío. Los resultados muestran que el mercurio del carbón del suroeste de Guizhou se combina principalmente con minerales. El contenido de mercurio en piritas de diferentes orígenes es obviamente diferente: vetas de pirita epitermales (22,5 × 10- 6) ? pirita esferoidal (3,51 × 10- 6) > mineral de pirita masiva (2,97 × 10- 6) > pirita en vetas lixiviadas (1 80 × 10-6). Además, el contenido de mercurio en las vetas de calcita epitermales también es alto (11, 9 × 10-6). La tecnología de carbón limpio elimina la mayor parte del mercurio del carbón.
Palabras clave: vetas de carbón; Pérmico tardío; presencia de minerales en el carbón; suroeste de Guizhou
(Este artículo fue escrito por Xu Dewei, Liu y publicado originalmente). En "Geological Review" Volumen 45 Número 5).