Формы нахождения вольфрама в углях (обзор)

Abstract

Актуальность исследования определяется необходимостью знания условий и форм концентрирования W в углях для решения целого ряда научных и инженерных задач при комплексном освоении месторождений угля. Цель: комплексная оценка форм нахождения W в углях для разработки мероприятий по рациональному экологически безопасному использованию угля. Методы: корреляционный анализ, сканирующая электронная микроскопия, инфракрасная спектроскопия, групповой анализ угля, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, инструментальный нейтронно-активационный анализ. Результаты. Комплексом методов изучены формы нахождения W в углях. В большинстве месторождений угля, обогащенных W, установлена отрицательная значимая корреляционная связь его содержания в углях и золах углей с зольностью, что указывает на его связь с органическим веществом. Методом анализа группового состава угля установлено, что основным носителем и концентратором W в изученных месторождениях бурых углей является органическое вещество. Вклад минеральной фазы в целом в обогащенных W углях и в углях с рядовым его содержанием не превышает 20 %, обычно менее 5 %. Эти выводы подтверждаются и данными инфракрасной спектроскопии, согласно которым с минеральными фазами связано не более 15 % металла в исследованных образцах. Преобладает связь W с высокомолекулярными гуминовыми кислотами. В аномально обогащенных W бурых углях на фазу гуминовых кислот приходится от 76 до 88 % валового содержания металла. Роль битумов и низкомолекулярных гумусовых кислот в балансе W, при разном его содержании в углях, незначительна. Минеральные фазы W для углей не характерны. В качестве единичных находок выявлены нано-микровключения шеелита, вольфрамита, гюбнерита и ферберита. Основные минеральные фазы связаны с гидроксидами Fe и Mn, в которые W входит в виде примеси в количестве 1-5 % наряду с другими элементами (Ge, As и др.). В более метаморфизованных каменных углях и антрацитах выявлены аутигенные минеральные образования, представленные тунгститом, филлотунгститом, самородным W и сложными Fe-Mn-Ca-W-O минеральными фазами.

Relevance. The necessity to know the conditions and forms of W concentration in coals for solving a number of scientific and engineering problems at complex development of coal deposits. Aim. Complex estimation of W modes of occurrence in coal for development of measures for rational ecologically safe use of coal. Methods. Correlation analysis, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, coal group analysis, inductively coupled plasma mass spectrometry, instrumental neutron activation analysis. Results and conclusions. The modes of occurrence of W in coal were studied by a complex of methods. In the majority of W-enriched coal deposits, a negative significant correlation of its content in coal and coal ash with ash yield was found, indicating its association with organic matter. Using the method of coal group composition analysis, it was found that the main carrier and concentrator of W in the studied lignite deposits is organic matter. The contribution of the mineral phase in general in W-rich coals and in coals with its normal content does not exceed 20%, usually less than 5%. These conclusions are also confirmed by infrared spectroscopy data, according to which no more than 15% of the metal in the samples studied is associated with mineral phases. The association of W with high molecular humic acids predominates. In anomalously W-enriched lignites, the humic acid phase represents 76 to 88% of the gross metal content. The role of bitumen and low-molecular-weight humic acids in the balance of W is marginal at their different levels in the coals. Mineral phases of W are not characteristic of coal. Nano-microinclusions of scheelite, wolframite, hubnerite and ferberite were recorded as isolated occurrences. The main mineral phases are associated with Fe and Mn hydroxides, in which W is presented as a trace element in the amount of 1-5% together with other elements (Ge, As, etc.). In more metamorphosed bituminous and anthracite coals, authigenic mineral formations were found, represented by tungstite, phyllotungstite, native W and complex Fe-MnCa-W-O mineral phases