煤矿中为什么会有金富集现象

2016-06-13
研发部

                                           含金煤矿  

  尽管金在地壳中极分散,但特殊的地球化学条件和多种地质作用能使金从矿源层中迁移出来形成各种类型矿床金。Seredin总结了煤与泥炭中Au等贵金属含量异常的成因类型有宇宙、火山、冲积(包括陆源碎屑与化学离子)、渗滤、流体成因(包括同生、成岩与后生)等,并认为无论成因类型,含煤盆地中贵金属含量异常的盆地周围一般都包含富贵金属的岩石,如:黑色页岩、超基性火成岩或含有这些岩石的基底。煤中金富集主要与下列因素有关。

(1) 低温热液作用  金的络合能力很强,它能与许多无机和有机配位体结合形成络合物或鳌合物,以增加其溶解迁移能力。研究表明:Si与Au在低温(200℃)Au-HCl-SiO2体系中有明显的络合作用;在有氯化物存在的热液系统中Au也可呈AuCl、AuCl3形式迁移,当溶液中缺乏Cl-、SO42-时,含有HCO3-的偏中性溶液可以溶解部分金,并随碳酸盐沉淀,因而能形成浸染型卡林型金矿或含金碳酸盐、石英脉。此外,金在150~300℃时可溶解于H2SO4溶液中,常温下可溶解于H2SeO4、H2TeO4与H2SO4的混合溶液中,这可能是在中、低温热液金矿床中,金的碲化物与硒化物共生的原因。

(2) 有机质  有机质对金的迁移、沉淀及赋存状态均有重大影响。有些生物体对金有异常的吸附能力,如生长在富金地区的植物灰中含金量增多,马尾藻吸收金元素,最多可达细胞干重的42% 。研究表明,蓝藻纲的颤藻及色球藻在海水中能够数千倍甚至数万倍的富集Au,如在南非威特沃特斯兰德,由古蓝藻群落堆积而成的油母岩中发现大量的Au沉淀。含金软丝藻在转变沉积有机质的低成熟阶段,99.8%以上的金赋存在类干酪根中,甚至原油可作为金运移的载体。腐植酸对金离子具有强烈的结合能力:可溶性富啡酸不仅可以从矿石中萃取Au,而且可溶解Au、Ag,在酸性条件下,沉淀的凝胶状胡敏酸对Au、Ag具有强烈的吸附作用。有机质对活化Au(III)的还原作用常被认为是Au沉淀的机制,Au与有机碳的相关性以及Au在富有机质沉积层的热液脉体围岩附近优先富集均有力地说明这一点。Gatellier等基于实验证实Au(III)的络合物能被成熟褐煤强烈还原,甚至在室温下也会使Au发生快速沉淀。据报道,美国内华达州卡林热液金矿床就是由于成矿溶液中金被围岩中的有机质吸附或络合而富集成矿的;黔西南诸多金矿床的碳质物(干酪根)含金量高达129~411μg/g,均表明有机质参与了金的低温热液成矿作用,但这种作用是多阶段的,形式也是多种多样的,包括络合、表面吸附和阳离子交换作用。

(3)纳米效应  纳米尺度金属比表面积大,低熔点、低沸点、强扩散性使其地球化学活性增强。宏观块体金的熔点为1055℃ ,而纳米微粒金的熔点仅327℃ ,易于在低温热液中迁移。纳米微粒的制备通常用高压蒸气法,在地质作用中有类似的过程,如墨西哥Colima火山喷出的高温火山气的沉积物中存在微米级自然金;李景春等统计了国内绝大数含金建造的形成均有火山活动的参与。已有研究证实地气物质是纳米微粒形式迁移的,其主要成分就含有Au。粗粒金矿中的可见金也是从微粒金长大而成的,如把含金高但未见可见金的光片在真空下持续加热5h(350℃),主要矿物未发生分解或氧化,但在显微镜下观察到有可见金出现(粒度为1~10μm),显然加热使金发生了归并,表明低温热液作用能完成金的活化、迁移和富集。因此纳米金的迁移聚集对金的成矿作用具有重要意义。多数研究发现,在卡林型或微细浸染型金矿中存在大量纳米金,章振根等应用纳米效应对此进行了探讨,并在黔西南金矿中检测到粒度为7nm到几十个纳米的自然金,并提出纳米矿床学概念。

(4) 矿物表面特性  成矿环境表面化学在Au与硫化物共沉淀中起重要作用,硫化物胶体可能是Au极其有效的吸附剂。Renders等认为,在90以及一定的pH范围内,胶态As2S3和Sb2S3可将Au(呈AuHS)从溶液中定量地吸附出来,并赋存在带电胶体表面,而且矿物(如黄铁矿)表面对Au的络合物吸附及随后的还原作用对Au沉淀也具重要作用。石英、硫化物,特别是黄铁矿,其晶体表面金颗粒赋存归因于黄铁矿混合的n-p型和P型导电性以及物理/化学上的缺陷(如晶体边缘、生长台阶、断面、溶蚀坑等)部位金的点成核作用。由于纳米金通常带有负电荷,遇带正电荷的矿物,它将被吸附而沉淀,因而,金能富集在黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和石英等极性矿物中,这些都是金矿床中常见的载金矿物。金也可被黏土矿物吸附,但酸、碱性黏土吸附金的能力不一样,碱性黏土吸附力强,在有机碳的还原作用下,起了聚金剂的作用。Gayer等认为,英国南威尔士煤中Au含量与灰分无关,而随着煤的显微干缩裂纹增加而增高,一些小于100μm的胶态Au矿物附着在裂隙表面,据分析,Au是在裂隙中的石英、碳酸盐和黏土矿物沉积后,在小于100℃的温度条件下沉淀的。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司