氧化还原障在热液铀矿成矿中的作用

铀是变价元素,氧化还原条件控制铀的迁移和沉淀。铀在氧化环境中呈U~(6+)形式存在,在还原条件下则以U~(4+)形式存在。氧化态六价铀主要以可溶的碳酸铀酰/氟化铀酰络合物形式在水溶液中迁移,还原态四价铀主要以沥青铀矿和铀石等形式富集沉淀成矿。热液铀矿的形成需要一对空间上密切共生的氧化障/氧化剂和还原障/还原剂,二者缺一不可。首先,氧化障中氧化剂将富铀岩石中的铀大量氧化形成U~(6+),溶解进入水溶液迁移;第二,高氧化性富铀溶液遇到还原障,U~(6+)还原成U~(4+)沉淀下来,富集形成铀矿。前人虽然对铀的地球化学性质及氧化还原反应在铀成矿中作用已比较了解,但如何在实际铀矿成矿系统中准确识别氧化还原障,有效利用氧化还原障的控矿机理指导找矿,还存在一些模糊认识,制约了铀成矿理论的发展和找矿方法的提升。本文以我国最重要的砂岩型铀矿、火山岩型铀矿、花岗岩型铀矿和变质型铀矿为例,总结了与铀矿化有关的氧化还原障的主要类型,探讨了红层等蒸发盐地层(氧化障),有机质、煌斑岩等中基性岩脉(还原障)与铀矿之间的关系及控矿机制,揭示了成矿盆地中铀-煤、铀-气(油)共生的机制,阐明了翁泉沟硼、铁、铀矿共生原因,建立了不同类型铀矿成矿模型。     

西藏高原扎布耶盐湖卤水铀富集规律研究

通过野外调研和数据分析,认为扎布耶盐湖周边蚀源区火山岩具有铀元素高度富集的特征,经风化、迁移最终汇集到盐湖中;扎布耶盐湖周边河水、咸水湖和泉水相对铀含量均较高;扎布耶南湖卤水铀含量为海水铀含量的410倍;在盐类结晶过程中,铀酰离子很难进入盐类晶体中,铀主要以吸附形式沉淀在湖底淤泥中。同时,总结了扎布耶盐湖铀元素富集模式为区域富铀岩体及深部流体铀源持续补给、现代多级咸水湖淋滤蒸发富集和地质历史过程中大湖浓缩作用,该模式可以作为寻找西藏高原富铀湖泊的重要依据。     

鄂尔多斯盆地北缘—晋北区煤中微量元素赋存特征及其洁净潜势

基于采自鄂尔多斯盆地北缘—晋北区 16个原煤样中 43种元素的测试分析 ,通过因子分析、聚类分析研究了这些元素的赋存状态 ,并据 4个洗煤厂精煤样与两个模拟洗选实验精煤样的分析 ,探讨了煤中相对富集的有害元素的洗选洁净潜势。结果表明 :1Br与 Ba有较强的有机亲和性 ,Cd、Cs、Zn、Pb与 Hg部分与有机质有关 ,其他元素主要与矿物有关。元素 Mo、P、Pb、Zn、Cs及硫与两种主因子正相关 ,反映其赋存状态的复杂性。有些在其他岩类中被认为彼此关系不大的元素 ( Be与 S,Sb与碳酸盐矿物 ) ,在煤中却紧密共生。 2多数煤样中矿物主要由粘土矿…     

河北开滦矿区煤洗选过程中 15种主要有害微量元素的迁移和分配特征

以河北开滦矿区晚古生代煤及其洗选产品为例,运用电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS)和冷原子吸收光谱 (CV-AAS)方法对煤中主要微量有害元素 (包括 Be、 Cr、 Co、 Ni、 Cu、 Zn、 Ga、 As、 Se、 Mo、 Tl、 Pb、 Th、 U和 Hg)的含量及其在洗选过程中的迁移和分配特征进行了研究.通过对开滦矿区 10个矿井 47个煤层刻槽样品主要有害微量元素含量的统计,发现开滦矿区晚古生代煤中 Cr、 Ni、 Cu、 Zn、 Pb和 As富集.通过对原煤精煤中煤尾煤煤泥两套系列样品的分析,发现主要有害微量元素在精煤中都有不同程度的脱除,中煤中相对富集的元素有 Se和 Th,明显被脱除的元素有 Co和 Tl.除 Tl以外,尾煤中主要微量有害元素均有不同程度的富集,以 As的富集率最高,可达 34.4%, Hg的富集率最低,为 1.1%.煤泥中所有微量有害元素均相对富集,以 Hg的相对富集率最高,达 78.4%.因此,如果对尾煤和煤泥加以利用,需要特别关注 As和 Hg等微量有害元素对环境的影响.主要微量有害元素在洗选过程中的分配行为主要受控于它在煤中的赋存状态.     

煤燃烧过程中微量元素的迁移和富集

煤中微量元素在燃烧过程中产生迁移与富集。大部分元素在煤的燃烧产物中得以富集,一些挥发性强的元素将扩散到大气中。在飞灰中,大部分环境有害元素的富集程度与其粒度成反比,即在细粒飞灰中更加富集,由此对人体健康的潜在危害也更大。在我国,大型燃煤电厂的环境问题值得重视,同时大量的民用炉灶产生的环境污染更加严重,值得进一步研究与治理。     

伊敏煤田五牧场区富锗煤分布规律及成矿机理分析

锗是典型的稀有分散元素,主要富集在含铅锌的硫化物矿床和煤岩中。伊敏煤田白垩系下统大磨拐河组12号煤层为主力含锗煤开采层,具有分布面积广、厚度大、结构简单的特点。综合前人对临沧超大型锗矿床和胜利煤田锗矿床的研究,通过分析五牧场区富锗煤中锗的来源、富集、分布和成矿时期等,笔者认为该地区沼泽泥炭化过程中,泥炭化时期较早的区域有利于锗元素的富集;由于植物分带性导致煤层组分差异,富含腐殖酸的区域锗元素富集,即:"泥炭化程度差异性"和"煤层组分差异性"对富锗煤中锗的综合影响;该地区富锗煤的成矿机理为:成煤前锗元素聚集→泥炭化作用阶段锗元素第一次富集→煤化作用阶段锗元素第二次富集。     

铀的地球化学性质与成矿作用

铀成矿主要受控于物质来源、迁移过程和沉淀机制.本文系统总结了铀的地球化学性质、迁移形式和沉淀机制等方面的研究进展,以期提高对铀成矿机理的认识,促进找矿勘查与污染治理等领域的发展.铀的电子层结构决定了其具有亲氧性、变价性及类质同象等地球化学行为.不同地质体中铀含量差异大,酸性岩、碱性岩及富有机质、磷酸盐的沉积岩中铀含量高...     

铀—金共生理论与实践

铀、金地化性质有很大不同，但可共生、其内因是铀、金都是变价元素、铀、金的沉淀都是从高价态向低价态转变的过程，外因是还原体的存在。文中还讨论了铀－金共生与铀－金矿床及找矿意义。     

腾冲温泉中Li-U-Au异常富集特征及其成因浅析

综合滇西腾冲1974年以来的调查研究文献资料发现,该区正在发育国内外罕见的现代热泉型铀、金、砷、锑、稀土、锂、汞、钨、氢等元素的异常富集系统。为总结温泉中锂、铀、金战略性金属元素异常富集特征,探索其共生富集机制,本文统计了腾冲57个温泉近50年报道的320个地球化学数据,初次系统梳理出温泉中锂、铀、金元素具以下典型特征：（1）3种金属元素集中在部分泉水中异常富集。锂、金主要富集于大滚锅,铀主要富集于珍珠泉和叠水河碳酸泉,温泉中锂和铀含量高于全省绝大多数温泉。（2）锂元素含量稳定、富集效率高、资源潜力大。热海地区温泉锂含量变异系数均低于30%,指示半个世纪来锂含量波动幅度小,锂“流而不衰”;有学者初步测算出全区温泉年溢出锂金属量达532.9吨,20年流失量即可超过一个小型锂矿。此外,381砂岩型铀矿床还存在铀“采而不尽”的现象,可能与泉水中新生铀的持续补给有关。在前人研究成果基础之上,新提出温泉中锂、铀、金的共生富集可能主要是在地核或其局部富集的此类元素沿“腾冲现代地幔柱”自下往上迁移,在地表温泉及其沉积物中不断聚集的结果,即“核源—地幔柱”成因。     

滇中富碱斑岩风化成土过程中元素地球化学行为及其主控因素

富碱斑岩带分布较广,目前对其风化过程中的元素地球化学行为研究较少。笔者等以滇中姚安富碱斑岩为例,通过对其化学风化过程的研究,有助于了解富碱斑岩成土过程中元素富集贫化控制因素,丰富碱性岩浆岩风化成土理论。笔者等分析了富碱斑岩风化过程中的矿物风化特征、元素含量分布特征、化学风化趋势、元素迁移富集特征及主控因素,结果表明：富碱斑岩各风化层元素含量与基岩具有继承性,体现了原位风化的特征,符合北亚热带季风气候下云南境内上扬子地块岩石的风化特征;与大陆上地壳组成（UCC）相比,风化成土过程中Ca、Na、K等阳离子强烈淋失亏损,Fe、Al富集;化学风化过程主要发生脱Ca、Na、K、Mg、Si与富Al、Fe作用,风化早期主要为去Ca、去Na过程,风化中、晚期为去K、去Mg、富Al、富Fe过程,并伴随着强烈的脱硅作用;结合迁移系数,常量元素活动性强弱顺序为：Ca>Na>K>Mg>Si>Al>Fe;微量元素地球化学行为一方面主要受地球化学性质相似的常量元素行为控制,另一方面Al、Fe氧化物/氢氧化物和受黏土矿物吸附作用的影响,Sm、Nb、Sc、Th、Ti、U、Y、Cu、Cr、Ni随风化原地残余富集,Ba、Rb、Sr与K、Na、Ca、Mg等常量元素行为一致,随风化而淋失迁出。     

Mineralogical speciation of elements in an eastern Canadian feed coal and their combustion residues from a Canadian power plant

Systematic changes in mineralogy, enrichment and depletion of selected elements, and mineralogical speciation of selected elements in fly ash and bottom ash samples from the Lingan Power Plant were compared to run-of-mine and pulverized feed coal from the Sydney coalfield, Nova Scotia, eastern Canada. The analytical techniques used were an electron microprobe equipped with energy and wavelength X-ray dispersive spectrometers, X-ray diffraction, neutron activation, scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray and incident light petrography. Three types of glasses (Fe/O-rich, Fe/Al/Si/O-rich and or Al/Si/O-rich) were identified in the combustion residues; they were formed as a result of the interaction of melted pyrite and clay minerals. Compared to the feed coal, most elements were enriched 10 to20 times in the fly ash. The concentration of the elements in both the fly ash and bottom ash are comparable to coal ash that is generated by the low temperature asher in the laboratory. Some chalcophile elements such as arsenic and lead occurred as a solid solution in pyrite in the feed coal and were concentrated in the float fraction (density: <2.81 g/cm³) of the fly ash with non-crystalline Fe-oxides. X-ray mapping of arsenic in the fly ash and bottom ash indicates that arsenic was evenly distributed as oxide within the Fe/O- and Fe/Al/Si/O-rich glass and crystalline phases in the fly ash, possibly in solid solution. Arsenic is associated with Fe/O and Fe/S crystalline phases in the bottom ash.     

Geochemistry of Permian Coal and Its Combustion Residues in Huainan Coalfield, China

INTRODUCTIONMany environmental problems may arise during coal min-ing and utilization. Among these prob1ems, much attention hasbeen paid to S(), and NO. emission during coal combustion.But the environmental effects produced by hazardous elementsduring coal mining and utilization are also important and de-serve to be studied (Goodazi, 1995; Finkelman, 1993; Valk-ovic, l983). For example, when coal wastes are used for landreclamation, the harmful elements in them may pollute water,soil an…     

淮南二叠纪煤及其燃烧产物地球化学特征

采用仪器中子活化分析法INAA（instrumental neutron activation analysis)测试了淮南煤田二叠纪主采煤层原煤煤样的地球化学组成，用X－射线荧光光谱XRFS（X－ray fluorescence spectrometry)测试了田家庵和洛河电厂的粉煤灰地球化学组成并与煤样作了对比分析，用电子探针测试了飞灰中主要类型颗粒的化学组成，淮南煤中多数微量元素属正常水平，与克拉克值相比，元素Se,S,As,Sb,Br,U和Cl等在煤中趋于富集，其他元素均趋于分散，有机亲和性弱的亲石元素趋于在粉煤灰中聚集，与铁关系密切的金属元素在粉煤灰中有明显的富集，有机亲合性强的元素在燃烧过程中趋于以气态形式向空气中逸散，粉煤灰中因矿物与粒度的分异明显，致使其化学组成在不同的粒度级和比重级中的分布也有较大的不同，飞灰中一些不定形颗粒主要由铁的氧化物和少量其他金属氧化物组成，硅酸盐类颗粒主要由硅，铝和铁的氧化物所组成，而玻璃珠主要由硅和铝的氧化物组成，残碳中测得的砷，硫和氯的含量最高，说明其对这些元素具有较强的吸附能力，研究粉煤灰的成分特点有助于粉煤灰的综合利用和评价其对环境的 影响。     

煤中As的赋存状态及其在燃烧过程中的转化

对煤中砷的赋存状态进行了综述,总结了砷在燃煤过程中的迁移转化行为。从飞灰演化的角度探讨了飞灰对砷的富集机制,认为飞灰对砷的富集是伴随飞灰的演化过程进行的。飞灰对砷的富集主要有4种形式,即发生化学反应生成含砷稳定化合物,进入粘土矿物晶格内部,飞灰对砷及其化合物的吸附和冷凝      

Coal fly ash interaction with environmental fluids: Geochemical and strontium isotope results from combined column and batch leaching experiments

The major element and Sr isotope systematics and geochemistry of coal fly ash and its interactions with environmental waters were investigated using laboratory flow-through column leaching experiments (sodium carbonate, acetic acid, nitric acid) and sequential batch leaching experiments (water, acetic acid, hydrochloric acid). Column leaching of Class F fly ash samples shows rapid release of most major elements early in the leaching procedure, suggesting an association of these elements with soluble and surface bound phases. Delayed release of certain elements (e.g., Al, Fe, Si) signals gradual dissolution of more resistant silicate or glass phases as leaching continues. Strontium isotope results from both column and batch leaching experiments show a marked increase in ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio with continued leaching, yielding a total range of values from 0.7107 to 0.7138. For comparison, the isotopic composition of fluid output from a fly ash impoundment in West Virginia falls in a narrow range around 0.7124. The experimental data suggest the presence of a more resistant, highly radiogenic silicate phase that survives the combustion process and is leached after the more soluble minerals are removed. Strontium isotopic homogenization of minerals in coal does not always occur during the combustion process, despite the high temperatures encountered in the boiler. Early-released Sr tends to be isotopically uniform; thus the Sr isotopic composition of fly ash could be distinguishable from other sources and is a useful tool for quantifying the possible contribution of fly ash leaching to the total dissolved load in natural surface and ground waters.     

桐梓大竹坝井田C3煤层理化特征及工艺性能

大竹坝井田全区可采煤层C3,宏观煤岩类型主要为半亮型粉煤,其次为半暗型、半亮型块煤。煤种为中灰中高硫特低磷高热值贫煤。煤层瓦斯含量较高,且具有突出危险性,煤尘具有爆炸性,煤的自燃趋向性等级为Ⅰ级,属“容易自燃”煤层。伴生矿产硫铁矿分散在含煤岩系之粘土岩中,富集程度差,现阶段开采利用较为困难;其它稀散有益元素均达不到现阶段工业利用要求。具有低强度、低还原率、极易磨、弱结渣、高热稳定性、高熔灰分、中等可选的工艺性能。     

内蒙古西胡里吐盆地有机质特征及其与铀矿化的关系

在砂岩型铀矿床中 ,有机质与铀矿化之间有着较为密切的关系。西胡里吐盆地的有机质主要是以松柏类和蕨类等高等植物残体为母质的腐殖型有机质。通过镜质体反射率、有机质碎屑的颜色、粘土矿物X 衍射和古地温恢复等分析测试发现 ,有机质的成熟度较低 ,处于未成熟—低成熟早期阶段。有机质的类型和成熟度决定了其在热演化中产生了大量腐殖酸并保存在地层中。褐煤、腐殖酸、残余植物碎屑和地沥青等是现存有机质的主要类型。除大量产出的煤层外 ,有机质主要呈碎屑状和细分散状分布于地层之中。 70 %的岩石中有机质的丰度在 0 1 %～ 3 % ,对铀矿化的形成较为有利。铀与有机质的紧密共生以及二者之间的正相关性 ,表明了有机质在西胡里吐盆地铀矿化形成中所起的重要作用。有机质中的腐殖酸与铀矿化的关系最为密切 ,有机粘土复合体、蚀变岩屑、植物碎屑和地沥青等吸附剂对铀的吸附均与腐殖酸有关。腐殖酸吸附铀后可以将铀还原 ,还可以与铀酰离子等进行络 (鳌 )合形成铀酰腐殖酸盐 ,并最终引起铀的沉淀富集。     

From in-situ coal to fly ash: a study of coal mines and power plants from Indiana

This paper presents data on the properties of coal and fly ash from two coal mines and two power plants that burn single-source coal from two mines in Indiana. One mine is in the low-sulfur (<1%) Danville Coal Member of the Dugger Formation (Pennsylvanian) and the other mines the high-sulfur (>5%) Springfield Coal Member of the Petersburg Formation (Pennsylvanian). Both seams have comparable ash contents (11%). Coals sampled at the mines (both raw and washed fractions) were analyzed for proximate/ultimate/sulfur forms/heating value, major oxides, trace elements and petrographic composition. The properties of fly ash from these coals reflect the properties of the feed coal, as well as local combustion and post-combustion conditions. Sulfur and spinel content, and As, Pb and Zn concentrations of the fly ash are the parameters that most closely reflect the properties of the source coal.     

陕南石煤及煤灰中钼元素在固液间迁移规律

钼是典型的环境敏感元素，同时也是潜在的稀有金属元素，为了查明钼元素在原煤和煤灰中含量特征及其在固（体）液（体）间的迁移规律，选取陕南石煤及煤灰样为研究对象，利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）分析样品中钼元素含量，通过浸泡实验模拟纯水、酸性、碱性和矿井水4种溶液中石煤及煤灰中钼元素浸出率。结果显示:石煤中钼元素含量为315.4~785.4 μg/g，煤灰中钼元素含量675.5~1 005.1 μg/g，燃烧后钼元素具有向石煤灰中富集（迁移）的趋势；不同类型溶液对石煤中钼元素均呈现不同程度的浸出率，总体特征为酸性溶液中钼元素的浸出率普遍偏低，低于其他3种类型溶液；而石煤灰中钼元素在不同溶液中浸出率不同于石煤样，总体特征为酸性溶液中钼元素的浸出率较高。结合浸出量进一步分析表明，酸性条件抑制了石煤中钼元素的迁出能力，而石煤灰样在酸性溶液中的钼浸出率与浸出量普遍高于其他类型溶液。分析认为，有氧燃烧使有机质释放钼元素、含钼矿热解、对钼的吸附能力等方面发生了变化，导致石煤灰中钼元素的迁移能力有所提升。研究认识具有环境保护和钼元素提取利用双重指导意义。