《南非金矿的形成与石油有关》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: mall
  • 发布时间:2017-05-03
  • 4月20日,德国亥姆霍兹海洋研究中心和加拿大研究团队成功地揭开了威特沃特斯兰德盆地金矿的成矿机制,研究成果已在前寒武纪研究(Precambrian Research)杂志上发表。

    在30亿年的地质历史中,地球上已知的最大金矿产地——威特沃特斯兰德盆地曾被海水覆盖,也经历过河流干涸、河水泛滥、河流侵蚀以及海水反复进退。1852年,英国探矿者J.H. Davis在威特沃特斯兰德发现了第一块金,继而引发南非的淘金热。尽管历经几十年的研究,威特沃特斯兰德盆地内黄金和铀矿石的成因仍不清楚。

    德国和加拿大的科学家利用高分辨率扫描和透射电子显微镜分析了威特沃特斯兰德矿床的样品,并使用2D和3D软件处理样品数据。文章第一作者Sebastian Fuchs博士说:“我们发现,由地球上第一个生物体产生的有机物形成的化石油能在盆地内驱动铀,沥青铀矿纳米粒子凝聚在油中,形成铀矿石。类似于我们在现代海底黑烟柱中发现的那些热水液体,在沉积物位置输送溶解金,形成水包油的乳状液体。水热液中的油滴引发了天然金的有效化学沉淀和复杂结构的金和铀矿的形成。”

    研究人员利用高分辨率成像技术将成矿过程视觉化,发现迁移油在金属分布和浓度方面起着主导作用。“通过我们的方法,首次展示了黄金中残留的化石油。我们很惊讶地看到石油产品和金属之间密切的空间关系。希望我们的研究能给工业和科学带来新的冲击,进而探索新的矿藏。也许有一天可能从开采的原油中提取黄金和其他金属。”

    (李亚清 编译)

  • 原文来源:http://www.geomar.de/en/news/article/entstehung-von-goldlagerstaetten-in-suedafrika
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    • 编译者:guokm
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    • 引言 天然气、沼气、垃圾填埋气和煤矿瓦斯是常见的能够应用于燃气内燃机的气体。除此之外,有一些工业领域内的废气含有可燃成分,例如氢气和一氧化碳等,矿热炉尾气就是其中一种能进入燃气内燃机发电的工业废气。这种废气虽然杂质多、热值低,但是经过净化处理以后可以进入燃气内燃机发电,从而实现变废为宝、节能减排,创造可观的经济效益。 1 矿热炉尾气的来源 矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉。它主要用于还原冶炼矿石,碳质还原剂及溶剂等原料,主要生产硅铁,锰铁,铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金。矿热炉主要分为半密闭和密闭炉两种类型,其中密闭炉产生的尾气含有的可燃成分较多,能够用于燃气内燃机发电。 图1 某矿热炉尾气产生及利用流程 在矿热炉生产铁合金的过程中产生的尾气(Furnace off gas,简称FOF)主要成分为CO,以及少量的 H2、 CO2等。其中一氧化碳(CO)气体是由于还原剂中存在碳而形成的,如果还原剂中含有挥发性碳氢化合物,则会形成氢气(H2)。过去,矿热炉尾气通常是直接燃烧后排放,而现在则可以通过高效的燃气内燃机发电,同时利用高温烟气的热能,使能源得到高效充分的利用。 2 矿热炉尾气的燃烧特性和利用难点 FOF的热值通常只有天然气热值的1/3左右,也就是说相比于同级输出功率的天然气机型,FOF发电机组的进气量需要增大3倍以上。FOF的抗爆性与天然气也有显著区别,其甲烷指数(Methane Number,简称MN)只有天然气的大约60%左右,这意味着这种气体在内燃机气缸里面更容易发生爆震。所以,燃气发电机组需要通过传感器监测爆震的发生以调整机组的运行状态。另一方面,FOF燃烧时的层流火焰速度(Laminar Flame Speed,简称LFS)却比天然气快许多,这和气体里面氢气的含量比例有关。层流火焰速度是在层流前沿发生氧化反应的速度, 即未燃烧的混合气与火焰前沿之间的相对速度。根据麻省理工学院的研究资料,在当量比(Equivalence Ratio)为2时,5% H2和95% CO组成的混合气的LFS约为50cm/s,而 50% H2和50% CO组成的混合气的LFS可到160cm/s。鉴于FOF特殊的燃烧特性,燃气内燃机的进气系统和控制参数都需要特殊设计以适应其特性,同时还必须满足NOx的排放要求。 颜巴赫先进的 DIA.NE XT4系统在气体质量波动时自动调整设置,因此能够适应复杂的运行情况。同时,颜巴赫的LEANOX稀薄燃烧控制技术能够实时控制氮氧化物NOx的排放,确保始终满足严苛的环保要求,使机组排气出口NOx达到250-500mg/Nm3(@5% O2),并且无需SCR等复杂的尾气后处理装置。最新的颜巴赫资产管理系统myPlant则能实时监测、控制和预测机组的运行状态,并能提供前瞻性的维护保养建议。 图2 H2和CO混合气的层流火焰速度(来源:MIT) 3 燃气内燃机对气体的杂质含量要求 尾气的成分和气量与炉子的运行参数有关,并受到原料质量、炉子控制和运行状态等因素的影响,所以通常会连续变化。采用气柜来减少气体热值和压力的波动,对于燃气内燃机发电非常重要。在炉子供气中断时,气柜还可以起到缓冲的作用。 进入内燃机前的FOF需要进行预处理,以满足气体质量要求。通常需要去除粉尘,以及多余的水分,还有焦油、硫及其他有害杂质等。硫、氨等成分的含量要求与燃气的热值相关,须根据实际热值确定上限值。下表是颜巴赫燃气内燃机对气体的一般质量要求。 4 矿热炉尾气发电典型案例 1) 南非钛铁矿冶炼厂矿热炉尾气发电项目 南非最大的一家钛铁矿冶炼工厂于2012年采用了8台颜巴赫J620燃气发电机组,每台功率1,698 kW,总容量13.6 MW。所发出的电力并入公司11 kV内网,用于满足工厂部分电能需求。 工厂内有两个封闭的直流电弧炉,产生尾气主要成分为73% CO, 14.5% H2,以及少量CO2等。据测算,该项目平均每年大约可以减少84,432 吨二氧化碳排放,是联合国清洁发展机制CDM注册项目。 2) 挪威锰铁合金矿热炉尾气发电项目 北欧最大的锰铁合金生产商采用了1台颜巴赫J620燃气发电机组用于矿热炉尾气发电 ,输出功率 1.5MW。尾气的主要成分为65% CO, 5% H2, 8% CO2等,低位热值(LHV)大约2.8 kWh/Nm3。项目于2020年调试完成并投入商业运行。 通过回收矿热炉尾气用于热电联供系统(CHP),减少工厂对来自电网的电力需求,节省了电能成本,而系统产生的高温烟气则用于冶炼前对矿石进行干燥。该工厂的目标是通过CHP的使用将工厂的能源效率提升40%。同时,该项目也因其在环境保护和节能减排方面的突出贡献,获得了挪威政府的大力支持。 5 国内的应用前景 矿热炉尾气的发电应用充分利用了废气,将其转化为电能和热能,是冶炼行业节能减排和循环经济的榜样。通过对废气的利用变废为宝,在改善环保排放的同时创造新的价值,节约了企业的运营成本。颜巴赫在该领域拥有丰富的经验,其发电机组产品单机功率大,发电效率高,调试周期短,可靠性好,能够有效帮助用户获得可观的收益和显著的碳减排效果。在我国“双碳”战略目标的大背景下,随着对冶金行业环保要求的不断提高,矿热炉尾气的高效利用将拥有广阔的发展前景。
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    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-09-10
    • 总部位于加拿大的Caledonia Mining透露,计划利用其最近发行股票筹集的1300万美元,支持其在津巴布韦瓜旺达(Gwanda)的Blanket金矿开发一座太阳能发电站。 该公司已在纽约证券交易所上市,并计划分三个6.55兆瓦阶段来完成这个耗资1800万美元的光伏项目。公司预计电站完成二期项目后就将产生足够电力来满足矿场的峰值需求。随后规划的项目第三阶段旨在于应对Blanket矿场未来的峰值用电需求。 Caledonia Mining说:“发电站生产的多余电力将在与公用事业服务机构达成贷款协议的前提下,按计量或调度至电网的方式,将多余的千瓦时数每月存入或记入Blanket的公共用电账户。因此,通过贷款协议拿到融资对于第二阶段的成功至关重要。” 该公司于10月进行了光伏项目招标。当时公司表示,发电站所有者必须按一份13年期合同为矿场提供电力,还必须允许矿场方在光伏项目中占股。招标范围内还包含一个储能部分,但不属于第一阶段的开发内容。Caledonia Mining在其网站最新消息中并未提供有关储能计划的任何其他详细信息。 津巴布韦迫切需要新的发电产能,因为它目前大部分电力都依靠从南非进口。随着陷入困境的南非公用事业公司Eskom的相关问题得不到解决,这种现状正变得难以为继。 为了最大程度地减少频繁的电力短缺的影响,Caledonia Mining在Blanket矿场运转着发电容量为18.4兆瓦的柴油发电机组,这仅能满足矿场约3%的电力需求。