貴州省煤田地質局興義
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⑥ 黔西南煤層主要伴生礦物中汞的分布特徵
摘 要 將黔西南煤層中不同成因的7種主要礦物分離,對其進行光學顯微鏡、掃描電鏡及能譜分析;利用冷原子吸收光譜測定煤及礦物中汞的含量;並結合礦物包裹體測溫和硫同位素分析,研究結果表明,黔西南煤層中汞主要分布於礦物中。不同成因黃鐵礦中汞含量明顯不同,後期低溫熱液成因的黃鐵礦中汞含量(22.5×10-6)結核狀黃鐵礦中的(3.51×10-6)>塊狀黃鐵礦中的(2.97×10-6)>後期淋濾成因黃鐵礦中的(1.80×10-6)。煤中後期低溫熱液成因的黃鐵礦脈中汞(22.5×10-6)和方解石脈中汞(11.9×10-6)含量高,煤層所含方解石中含汞量較高以前未見報道。黔西南煤層中,原生成因的汞含量很低,後期淋濾成因的汞含量占較大比例,特別是後期低溫熱液成因的汞是部分煤中汞最主要來源,通過洗選可大大降低煤燃燒過程中汞的排放量。
任德貽煤岩學和煤地球化學論文選輯
煤是各個地質歷史時期形成的復雜地質體,它是人們賴以生存必不可少的能源和化工原料。煤中含有多種潛在毒害微量元素,這些元素在煤中富集後,就會在煤炭加工利用過程中對環境造成嚴重污染[1~8]。燃煤是大氣中汞的主要污染源,煤中90%以上的汞在燃燒過程中進入大氣中[1,6]。全世界煤及石油燃燒過程中釋放的汞量每年平均有1600多噸[7]。汞蒸汽有毒,元素汞在厭氧甲烷合成細菌作用下可以轉化為毒性更強的甲基汞[6,8]。因此,研究煤中汞的分布和賦存狀態,對了解煤中汞的可選性,減少煤中汞對環境的污染有著十分重要的意義。
Stock和Cucuel(1934)首次發現煤中含有汞。Dvornikov(1981)提出煤中汞以3種形式存在:辰砂(HgS)、金屬汞、有機汞化合物。Swaine[9]認為煤中汞主要分布於黃鐵礦和閃鋅礦中。Finkelman[10]在煤中發現有微米級含汞硫化物。黔西南晚二疊世煤多為高硫煤[11],而且局部煤中汞含量較高。本文主要是對黔西南晚二疊世煤層所含的主要礦物中汞進行初步研究。
一、樣品及分析方法
1.采樣區地質概況及樣品
采樣區位於水城—紫雲斷裂、南盤江斷裂和盤縣斷裂之間的「黔西斷陷區」,中部被師宗—貴陽斷裂所切割,為一構造活動區[11,12]。區內上二疊統龍潭組煤變質程度較高[11]。煤中硫分含量大部分較高。分析樣品采自晴隆縣大廠,貞豐縣木桑和興仁縣大丫口。將煤層中宏觀可見的礦物分離出以下7種(表1):
表1 黔西南煤層主要伴生礦物中汞的含量表
①後期淋濾形成的黃鐵礦脈(QL07);②塊狀黃鐵礦(QG061);③後期低溫熱液形成的黃鐵礦脈(XD011);④黃鐵礦結核(ZM022);⑤黏土礦物(ZM03);⑥後期低溫熱液形成的方解石脈(ZM051);⑦後期低溫熱液形成的黑色混合岩脈(XD10)。
雖然黔西南煤中含較多的石英碎屑,但石英碎屑中汞含量很低[9],因此沒有對碎屑石英進行分析。低溫熱液形成的黃鐵礦脈、方解石脈與淋濾形成的黃鐵礦脈、方解石脈在煤層剖面中容易區別。前者呈束狀、不規則狀,有明顯的擠壓痕跡。而後者分叉少,形狀比較規則。
顯微鏡下鑒定,發現QG061樣品全為黃鐵礦組成;QL07、XD011樣品有少量其他礦物;ZM022樣品中黃鐵礦有交代痕跡;ZM03含石英碎屑及少量的黃鐵礦等;ZM051樣品主要由方解石組成;XD10樣品由方解石、黃鐵礦和煤碎屑顆粒混合組成,含少量石英,厚5mm左右,為低溫熱液成因,煤中極少見。
2.分析方法
將分離的樣品破碎、研磨到200目以下,取一定量縮分樣品進行消解,用冷原子吸收光譜法分析樣品中汞的含量,使用儀器為F732-S測汞儀。一部分縮分樣品破碎到<1mm製成光片和薄片(僅方解石和黏土礦物),在光學顯微鏡下進行鑒定和定量,光片同時進行掃描電鏡及能譜分析。由於在能譜圖中,汞峰與硫峰部分重疊,因此難以用能譜比較准確地測定各種組分中汞的含量。部分樣品製成步薄片進行了包裹體測溫和成分分析。
二、分析結果與討論
1.不同礦物中汞的含量
用冷原子吸收光譜法分析樣品中汞的含量列於表1。分析結果表明,本區14個煤樣,汞含量平均為0.172×10-6;煤中黏土礦物中汞含量為0.174×10-6,兩者基本一致。其他礦物中汞含量比煤中汞含量高10~120倍,可見黔西南煤中的汞主要分布在伴生礦物之中。
不同成因黃鐵礦中汞含量相差甚大[13],後期低溫熱液成因的黃鐵礦中汞含量(22.5×10-6)結核狀黃鐵礦中的(3.51×10-6)>塊狀黃鐵礦中的(2.97×10-6)>後期淋濾成因的黃鐵礦中的(1.80×10-6)。後期低溫熱液成因黃鐵礦中汞含量比後期淋濾成因黃鐵礦中汞含量高12倍以上。黔西南煤中後期低溫熱液成因黃鐵礦脈中的汞含量(22.5×10-6)和方解石脈中的汞含量(11.9×10-6)最高,煤層中所含的方解石含汞量較高以前未見報道。黃鐵礦結核中存在明顯的交代痕跡,說明其中一定有後期成因的汞的加入。
低溫熱液成因黑色混合岩脈中汞含量明顯沒有低溫熱液形成的黃鐵礦脈中汞含量和方解石中汞含量高,一是由於黑色混合岩脈中含大量的煤屑(23.5%左右),而煤有機組分中汞含量很低;二可能是由於低溫熱液的分異作用,造成其中汞含量明顯偏低。
2.煤伴生礦物中汞的存在形式
對煤中各種主要伴生礦物,在高倍光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡下進行觀測,都沒有發現獨立存在的含汞礦物。因此,推測汞在煤中主要伴生礦物中可能以兩種形式存在:①納米粒級汞礦物。納米粒級物質和普通粒級物質性質相差甚遠,納米粒級物質具有極強的擴散能力和強的固態遷移能力[14]。納米粒級汞礦物分布於煤中各種主要伴生礦物中。②以類質同象形式存在。汞是親硫元素,可以類質同象形式存在於黃鐵礦中[15]。
3.煤中汞的主要來源
地殼中汞的平均含量為77×10-9[16]。川滇古陸玄武岩分布區是研究區晚二疊世含煤岩系沉積時的主要陸源區。晴隆附近採集的玄武岩樣品中汞平均含量為4.19×10-6[17]。由於汞的電離勢高,汞的一個電子的電離勢為10.39eV,兩個電子的電離勢為29.06eV,高電離勢決定了汞易變為原子的特性[6]。正是由於汞不易電離,易分散的特徵,搬運到泥炭沼澤的陸源碎屑中、植物中汞的含量均很低,因此原生煤沉積中含汞量低。但在高汞背景區,酸性地表水、地下水中可含較高含量的汞[7],從而造成部分煤中淋濾沉積的礦脈中汞含量較高。
黔西南煤中汞的最主要來源是低溫熱液。包裹體測溫表明本區岩脈形成時的溫度為130~300℃,大部分為160~200℃。本區低溫熱液礦床Sb、As、Hg等分布比較廣泛[17,18],也說明了本區低溫熱液活動十分強烈。煤中低溫熱液岩脈中含汞量明顯高於煤中。低溫熱液方解石中汞含量是煤中汞含量的65倍以上,低溫熱液黃鐵礦中汞含量是煤中汞含量120倍左右。因此,在黔西南地區的低溫熱液是部分煤中汞的最主要來源。
總之,黔西南煤層中,原生成因的汞含量較低,後期地下水淋濾造成煤中汞含量增加,後期低溫熱液活動又使大量汞加入到煤層中。
4.煤中汞的賦存狀態
通過煤及煤層中主要伴生礦物中汞的分析[19,20],結合光學顯微鏡、掃描電鏡及能譜分析,初步確定,黔西南煤中有機組分中汞含量很低,汞主要分布於礦物中。不同種類、不同成因的礦物中汞含量差異甚大。石英中基本不含汞[9],黏土礦物中汞含量低,汞主要分布於黃鐵礦和方解石中。不同成因的黃鐵礦中汞含量也明顯不同。從而說明煤中汞以無機態為主。
黔西南煤中汞主要賦存於礦物中,這樣煤洗選過程中使灰分降低的同時可大大減少煤燃燒過程中汞的排放量。
本文得到美國伊利諾伊地質調查所C.L.Chou研究員,中國礦業大學北京研究生部金奎勵教授、張鵬飛教授的指導;貴州省煤田地質局、貞豐縣政府、晴隆縣煤炭管理局給予野外工作的大力支持與幫助,在此一並感謝。
參 考 文 獻
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The distribution of mercury in major associated minerals from coal beds in southwestern Guizhou
Zhang Junying,Ren Deyi,Xu Dewei,Liu Jianrong, Dong Bing,Zhang Chunyan
( Beijing Graate School,China University of Mining and Technology,Beijing,100083)
( Environmental Sanitation Survery Institute,China Academy of Preventive Medical Science,Beijing,100021)
( Shanxi Provincial Coal Geological Corporation Taiyuan,030045)
Abstract: Seven major minerals of different geneses in coals from southwestern Guizhou have been identified using micros,combined scanning electron micros-energy spectrum analysis inclusion analysis and sulfur isotope analysis. Hg in coals and minerals w ere determined by cool-vapor atomic absorption spectrometry. The results show that Hg in coals of southw estern Guizhou is dominantly associated w ith minerals. The contents of Hg are obviously different in pyrite of different origins: epithermal pyrite vein ( 22. 5 × 10- 6) nolar pyrite( 3. 51 × 10- 6) > massive pyrite ( 2. 97 × 10- 6) > pyrite in leaching vein ( 1. 80 × 10- 6) . Additionally,the Hg content in epithermal calcite veins is also high ( 11. 9 × 10- 6) . Hg in coals from southwestern Guizhou is dominantly of epithermal origin. Coal cleaning technique may remove most Hg from coals.
Key words: coal beds; Late Permian; mercury; occurrence; minerals in coal; southwest- ern Guizhou
( 本文由張軍營、任德貽、許德偉、劉建榮、董兵合著,原載《地質論評》第 45 卷第 5 期)
⑦ 貴州省煤田地質局怎麼樣
簡介:貴州省煤田地質局於1959年3月經中共貴州省委批准成立,1980年轉由原煤炭工業部管理,1998年8月,隨國有重點煤礦下放到貴州省管理,為省政府直屬事業單位,正廳級建制。
⑧ 貴州省煤田地質局轉企之後局機關會並入公務員系統嗎
貴州省煤田地質局隸屬貴州省直事業單位,一些崗位也屬於公務員系統,至於轉企之後是否會並入公務員系統這個問題,建議咨詢官方,具體以官方回復為准。
希望能幫到你。