El carbón es una roca y mineral orgánico con altas propiedades de barrera de reducción y de adsorción. Bajo ciertas condiciones geológicas, algunos elementos metálicos beneficiosos pueden enriquecerse para lograr una escala de mineralización. Con base en algunos datos de investigaciones nacionales y extranjeras, este artículo analiza la abundancia, el estado de ocurrencia, el origen geológico y la posibilidad de utilización de los metales beneficiosos niobio, galio, renio y escandio en el carbón y en series de rocas que contienen carbón. El estudio del enriquecimiento o mineralización de elementos metálicos raros en el carbón es uno de los contenidos importantes de la geoquímica del carbón y de la geoquímica de los depósitos minerales, y merece un mayor fortalecimiento.
Artículos seleccionados sobre petrología y geoquímica del carbón de Ren Deyi
La composición de los oligoelementos del carbón contiene algunos elementos preciosos y beneficiosos, algunos de los cuales se han enriquecido e integrado a escala considerable. Los depósitos minerales asociados han atraído cada vez más atención. Por ejemplo, en cuencas carboníferas del Jurásico como Kazajstán, Kirguistán, Ili y Tuha en Xinjiang, se han descubierto grandes depósitos de uranio en las capas de arenisca del techo de las vetas de carbón y en algunas vetas de carbón, y algunos de ellos han formado capacidades de producción. Otro ejemplo son los grandes depósitos de lignito-germanio mesozoico y cenozoico descubiertos en Lincang, Yunnan, la zona minera de Ulantuga en Mongolia Interior y las zonas fronterizas costeras rusas. Las principales características de estos sedimentos se pueden encontrar en muchas literaturas [1 ~ 8].
En los últimos años se han encontrado en el carbón elementos de metales raros altamente enriquecidos como galio, niobio, renio y escandio, elementos de tierras raras y elementos de metales preciosos como plata, oro y elementos del grupo del platino. Muchos de los altos niveles de oligoelementos en el carbón son recursos minerales estratégicos potencialmente importantes o subproductos económicamente recuperables del procesamiento del carbón. El fortalecimiento de su exploración y el estudio en profundidad de sus leyes de ocurrencia y enriquecimiento conducirán a la utilización plena y racional de los recursos de carbón y minerales asociados con * * * y al desarrollo de una economía circular.
Basado en la literatura y los datos conocidos, este artículo describe brevemente elementos como el niobio, el galio, el renio y el escandio de la siguiente manera.
1. Niobio
El niobio es un metal raro con una fuerte resistencia a la corrosión y un alto punto de fusión. Su aleación es súper resistente al calor y ultraligera. Puede utilizarse como material importante para misiles, cohetes y motores aeroespaciales. También es un material superconductor importante. Es un metal raro con gran demanda en el mundo. El valor de Clark del niobio en la corteza terrestre es 265438±0μg/g. Según Ketris y Yudovich [9], el contenido medio mundial de niobio en el carbón es de 3,7μg/g/g. Es útil como mineral asociado. Se evalúan [6].
La anomalía del niobio en el carbón puede ser coproducida, principalmente porque el carbón coproducido con corteza erosionada suele ser rico en niobio. En las condiciones de la zona supergénica, el niobio se puede combinar con ácidos orgánicos, como el polvo de mineral que contiene niobio en una solución que contiene ácido fúlvico, lo que puede hacer que el contenido de niobio en la solución alcance 1 mg/l en 4 o 5 meses, lo que es varias veces mayor que el del agua natural.
En segundo lugar, cuando hay diópsido alterado por rocas piroclásticas ácidas en la veta de carbón, el niobio también se enriquecerá en el carbón adyacente. Hower et al. informaron que el contenido de niobio en las capas superior e inferior de la capa de ganga de Tonstein en la veta de carbón de lodo refractario en el este de Kentucky, EE. UU., es extremadamente alto, alcanzando 55 ~ 88 μ g/g y 76 ~ 150 μ g. /g respectivamente [10].
Las anomalías del niobio en el carbón también pueden verse afectadas por fluidos hidrotermales que contienen metales. Seredin informó [11] que un lignito del Eoceno tipo graben en el Lejano Oriente ruso fue transformado por un fluido hidrotermal carbonatado rico en niobio, de modo que el contenido de niobio en el carbón alcanzó 60 μg/g/g.
Algunos carbones del mundo son ricos en niobio. El contenido de niobio en el carbón del Pérmico en la cuenca minera de Kuznets en Rusia puede alcanzar entre 30 y 50 μg/g, y el contenido de niobio en las cenizas de carbón puede alcanzar entre 180 y 360 μg/g. El contenido de niobio en la veta de carbón número 30 de la yacimiento de carbón de Essex en el yacimiento de carbón del Carbonífero-Pérmico de Minutinsk es de 90 μg/g, y el contenido de niobio en las cenizas de carbón es de 580 μg/g/g. La yacimiento de carbón de Zitaf en Polonia es 90 m y 22 m de espesor. Las dos capas de lignito del Mioceno están enriquecidas en niobio y el contenido de niobio en las cenizas de carbón supera los 200 μ g/g [6, 12, 13].
El contenido promedio de niobio en el carbón del Pérmico en Heshan, Guangxi, es de 50 μg/g. Entre ellos, el contenido de niobio en la veta de carbón superior de 1,1 m de espesor de la veta de carbón número 4 en la mina Liuhualing es de 126. μg/g, convertido en cenizas de carbón. El contenido de niobio es de 689μ g/g [14].
Según la investigación de Dai et al., el contenido promedio de niobio de la veta de carbón del Pérmico superior No. 34 en el campo de carbón Zhijin de Guizhou es de 64 μg/g, y el contenido promedio de niobio de la veta de carbón del Pérmico superior No. 3 de el campo de carbón de Dafang es de 80 μ g/g [15 ~ 17].
Spears y Zheng [18] analizaron los principales yacimientos de carbón en el Reino Unido y demostraron que la illita es el principal portador de niobio en el carbón. Liu Dameng et al. [19] analizaron la mina Antaibao en Shanxi y llegaron a una conclusión similar. El niobio en el carbón de la cuenca minera de Kuznets en Rusia se concentra principalmente en pirocloro y tantalita. Palmer et al. [20] confirmaron que el 66% del niobio en el carbón estudiado era materia orgánica mediante un método de extracción química de seis pasos. Querol et al. [21] estudiaron el lignito neógeno que contiene azufre en Beypazary, Turquía, y descubrieron que el componente principal del carbón era el niobio orgánico. Se puede observar que el estado de aparición del niobio en diferentes carbones varía de un lugar a otro.
Dai Shifeng et al. [22] y Zhou Yiping [23] informaron que el Nb está altamente enriquecido en carbón y lutita de arcilla alterada con ceniza volcánica alcalina en el suroeste de China. La lutita alcalina no solo se puede utilizar como una capa marcadora isócrona, sino que también se puede utilizar para encontrar la ubicación de antiguos cráteres volcánicos basándose en los patrones de distribución espacial de las capas y el espesor de la lutita alcalina en series de rocas que contienen carbón, lo cual es importante. por encontrar elementos raros relacionados con la construcción de rocas volcánicas alcalinas de gran importancia.
2. Galio (Ga)
El galio es un elemento disperso típico utilizado en equipos de comunicación de fibra óptica, ordenadores y monitores de televisión en color. El valor de Clark del galio es 16 μ g/g [24]. Es difícil formar depósitos de galio independientes en la naturaleza, pero se recupera principalmente de depósitos de bauxita y esfalerita. El contenido global de galio en el carbón es de 5,8 μg/g, mientras que el contenido promedio de galio en las cenizas de carbón es de 33 μg/g [9]. El contenido medio de galio en el carbón de mi país es de 6,5 μ g/g [7].
El contenido de galio en algunos yacimientos de carbón del mundo es relativamente alto y el contenido de galio en las cenizas de algunos carbones llega a cientos de microgramos/g/g. Los productos del carbón rico en galio tienen el potencial de extraer galio. Según el reglamento de 1987 de la Comisión Nacional de Reservas Minerales, las normas de utilización industrial del galio en diversos depósitos que contienen galio son 20 μg/g para la bauxita y 30 μg/g para el carbón.
La investigación realizada por Zhou Yiping y Ren Youliang [25] mostró que el contenido de galio en las cenizas de carbón del Pérmico superior en el suroeste de mi país puede alcanzar 63,7 ~ 401,5 μg/g, que existe principalmente en forma orgánica y es más bajo que lo anterior Contenido de galio en las cenizas de carbón del Pérmico
El carbón número 6 en la veta de carbón extragruesa de Heidaigou en el campo carbonífero de Jungar en Mongolia Interior es un ejemplo típico de enriquecimiento de galio en el carbón [26, 27]. ]. El contenido promedio de Ga de esta veta de carbón es de 44,6 μg/g, y algunas capas pueden alcanzar 76 μg/g. El análisis de microáreas muestra que el principal portador de Ga es la boehmita en el carbón y está parcialmente distribuido en la materia orgánica [26, 27]. Además, el carbón también está anormalmente enriquecido en Al, lo que resulta en una alta concentración de Al2O3 en los productos de combustión del carbón de esta veta de carbón, y el contenido de Al2O3 en las cenizas volantes excede 50. Por lo tanto, la veta de carbón Heidaigou No. 6 es un depósito de galio-aluminio que es simbiótico con el carbón. Aunque los carbones de Harwusu y Guanbanwusu en el sur y el norte de Heidaigou son ricos en galio, aún no han alcanzado el grado industrial. Con el aumento de la producción de carbón en los últimos años, la cantidad de recursos de carbón ricos en galio y aluminio en Heidaigou ha ido disminuyendo año tras año. Los departamentos pertinentes deben conceder gran importancia a la protección de este raro recurso de carbón. Además, las cenizas volantes emitidas por las centrales eléctricas que queman la veta de carbón número 6 en esta zona se acumulan durante todo el año, formando depósitos artificiales ricos en Al y Ga. La distribución, aparición y características de migración del aluminio y el galio en este depósito artificial merecen más estudio.
El carbón de la veta de carbón "Dos Pies Rusos" en la zona productora de carbón de Chernogor en la cuenca minera de Minshinsk en Rusia contiene 30 microgramos/g de galio, y las cenizas de carbón contienen 375 microgramos/g de galio. El carbón que contiene germanio del Mioceno en el área productora de carbón de Rakovsk en el Lejano Oriente ruso contiene galio 30 ~ 65 μ g/g, y las cenizas de carbón contienen galio 100 ~ 300 μ g/g. En el carbón con bajo contenido de cenizas de la veta de carbón carbonífero "Amos" en el noroeste de Kentucky, EE. UU., las cenizas de carbón contienen de 140 a 500 μg/g de galio [28].
La investigación de Affolter (1998) muestra que el contenido de cenizas de carbón bruto de una gran central eléctrica en Kentucky, EE. UU., es de 70 μg/g, y el contenido de escoria es
Se puede observar que la combustión de carbón, dominada por subproductos de cenizas volantes finas, se ha convertido en la tercera fuente importante del mundo de recuperación integral de galio a partir de minerales.
Tres. Renio
El renio es un metal raro con una gran resistencia al calor. Es un material para una nueva generación de motores aeroespaciales, un recurso mineral estratégico, un catalizador de alta eficiencia y un material para fabricar nuevos dispositivos médicos. El renio es un elemento extremadamente disperso y el valor de Clark del renio en la corteza terrestre es de sólo 0,6 ng/g [24]. Cuando se utiliza como metal asociado, se requiere que el contenido de renio en el mineral no sea inferior a 2 ng/g. En el depósito de cobre de arenisca cuprífera de Lezkazgan en Kazajstán, el renio alcanza parcialmente el grado industrial. El senador ruso [6] sugirió que cuando el contenido de renio en el carbón excede 1 μg/g, puede evaluarse como un recurso mineral de renio asociado beneficioso.
Según el informe anual de клер y неханов de 1981, el carbón jurásico de Angren, Uzbekistán, contiene 0,2 ~ 4 μ g/g de renio, que se deriva de carbón con bajo contenido de cenizas según валиев et al (1993). (Ad=3,2
El lignito de las rocas carbonatadas de la cuenca del Hébroud, en el norte de España, contiene 9 μg/g de renio. Esta "brignita" es rica en asfaltenos y cenizas, y sus características se aproximan a las de la esquisto bituminoso
El renio se concentra a menudo en el carbón de los depósitos de uranio. El contenido medio de renio en la parte superior de la zona de reducción de depósitos de uranio y carbón de 4 m de espesor en Kazajstán es de 9,5 μg/g. parte inferior de la zona de transición de la veta de carbón. El contenido promedio de renio es de 4,2 μg/g/g, y el carbón actúa como una barrera reductora para reducir y enriquecer el perrenato en la solución. юровский 1968, Donetsk Coalfield Namp. El carbón limpio de Volney Yang (Ad=8) contiene 4 μg/g de renio.
El contenido de renio en el carbón se determina mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente de alta resolución (ICP-MS). , pero la mayoría de las muestras nacionales Sin embargo, no se detectó renio en muestras de carbón de Kailuan, Hebei, Jining, Shandong, vetas de carbón de Taiyuan de Jincheng, Shanxi, vetas de carbón del Pérmico superior en Xingren, Guizhou y vetas de carbón del Triásico Superior de Anyuan, Jiangxi, El rango de 0,106 a 0,39 μ g/g, aunque estos valores son más bajos que los requeridos para la evaluación de minerales asociados en los depósitos de uranio del Jurásico temprano y medio de Xinjiang, merece atención. Metal raro resistente al calor, es muy costoso fabricar aleaciones ligeras. Actualmente se extrae principalmente de los residuos de tungsteno, titanio, uranio y otros metales (el contenido de escandio es de 80 ~ 100 μ g / g), y el rendimiento es. bastante bajo. середин propuso que se puede utilizar como ceniza de carbón. Cuando el contenido de escandio supera los 100 μg/g, se puede evaluar como un subproducto beneficioso de la combustión del carbón [6]. , el contenido medio de escandio en el carbón en todo el mundo es de 3,9 μg/g, y el contenido medio de escandio en las cenizas de carbón es de 3,9 μg/g 23 μg/g [9]. El contenido de escandio en las cenizas de carbón en la yacimiento de carbón de Kuznets, en la mina de carbón a cielo abierto de Chernihiv, en Karl, es de 100 a 200 μg/g. [31] Después de la separación del carbón líquido pesado, se encontró que el carbón limpio de baja densidad de la zona productora de carbón de Chernogor en la cuenca carbonífera de Kuznets tiene un contenido de escandio de 400 μg/g, por lo que el carbón limpio rico en escandio puede. El contenido de escandio en las cenizas de carbón de algunas vetas de carbón en la cuenca minera rusa de Minshinsk es de 95 a 175 μg/g, y el contenido de escandio en el carbón de baja densidad alcanza de 95 a 175 μg/g. /g La veta de carbón superior del área de producción de carbón 1 de Beryozov en el yacimiento de carbón jurásico de Kansk-Achinsk en Rusia contiene 230 μg/g de escandio, y el contenido de escandio en sus cenizas alcanza los 870 μg/g [32] EE. UU. El noroeste de Kentucky es muy escaso (
El contenido promedio de escandio en la yacimiento de carbón del Pérmico en Heshan, Guangxi es de 42,2 μg/g, mientras que el contenido de escandio en las cenizas de carbón en el medio de la veta de carbón número 4 en La mina de carbón Hesui es de 221 μ g/g [14].
Otros subproductos de niveles inusualmente altos de elementos en el carbón que pueden recuperarse incluyen vanadio, antimonio, cesio, molibdeno, tungsteno, berilio, tantalio, tierras raras, circonio, hafnio y otros.
La exploración y evaluación de los recursos minerales beneficiosos asociados con el carbón son de gran importancia. La falta de este trabajo en la exploración de recursos de carbón es irreparable. Al realizar este trabajo, debe prestar atención a lo siguiente.
(1) Optimizar los mejores métodos de prueba de elementos beneficiosos para garantizar la confiabilidad de los resultados de las pruebas.
(2) Dado que los elementos beneficiosos asociados con * * * en el carbón a menudo se concentran en capas locales y espacios específicos de la veta de carbón, se debe prestar atención a la disposición razonable de los puntos de muestreo para captar su enriquecimiento. y reglas de integración.
(3) La mejor manera de utilizar los elementos metálicos beneficiosos del carbón es extraerlos de las cenizas volantes. Por lo tanto, es muy importante estudiar el comportamiento de los elementos beneficiosos durante la combustión del carbón y otros procesos y utilización, así como el grado de enriquecimiento de los elementos beneficiosos en los subproductos del carbón y la posibilidad de reciclarlos.
(4) Los minerales beneficiosos asociados con * * * en el carbón suelen ser polimetálicos. Además de los elementos beneficiosos, a menudo hay elementos potencialmente dañinos. Por lo tanto, se deben llevar a cabo evaluaciones técnicas, económicas y ambientales integrales para garantizar que durante el desarrollo se minimice el impacto de factores potencialmente dañinos sobre el medio ambiente y la salud humana.
Haz el examen y aporta tus fuerzas
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Recursos minerales simbióticos y asociados potenciales en el carbón y los estratos carboníferos: una cuestión que merece atención
Ren Deyi, Dai Shifeng
(Coal Recursos Laboratorio Estatal Clave de Minería y Seguridad, CUMT (Beijing), Beijing 100083;
Escuela de Ciencias de la Tierra e Ingeniería de Topografía y Cartografía CUMT (Beijing), Beijing 100083)
Resumen: El carbón es una roca orgánica y depósitos minerales con altas propiedades de barrera de reducción y de adsorción; en condiciones geológicas específicas, pueden enriquecer algunos elementos metálicos útiles y alcanzar una escala de mineralización. Basándose en la literatura nacional y extranjera, se discute la abundancia, el estado de aparición, el origen geológico y la posibilidad de utilización de los metales útiles niobio, galio, renio y escandio en el carbón y en los estratos carboníferos. El estudio del enriquecimiento o mineralización de elementos de metales raros es uno de los temas principales en la geoquímica del carbón y la geoquímica de los depósitos minerales y, por lo tanto, debe fortalecerse aún más.
Palabras clave: carbón; estratos carboníferos; metales raros; depósitos minerales simbióticos y asociados
(Este artículo fue escrito por Ren Deyi y Dai Shifeng y se publicó originalmente en la edición de 2009 de "China Coal Geology" Volumen 21, Número 10).