9. Nơi thực hiện và lời cảm ơn
2.2 Khái quát về chì – kẽm
2.2.1 Đặc điểm địa hóa của chì và kẽm
Trong các thành tạo địa chất thường gặp Pb, Zn đi cùng nhau và trong điều kiện nội sinh chúng có thể tạo thành các mỏ, điểm quặng đa kim chì - kẽm. Theo phân loại hiện nay thì chì và kẽm được xếp vào nhóm khống sản kim loại cơ bản.
Trong thành phần quặng chì - kẽm ngồi chì và kẽm là hai ngun tố có giá trị cơng nghiệp chính cịn thường gặp các ngun tố kim loại đi cùng như: Cu, Cd, Ag, Se, Te, Sn, Ge... trong đó có một số nguyên tố có giá trị kinh tế, vì vậy tùy theo điều kiện cụ thể chúng có thể được khai thác cùng nhau.
Chì: viết tắt là Pb (Latin: Plumbum) là nguyên tố thuộc nhóm IV trong
bảng tuần hồn Mendeleev, số thứ tự nguyên tố: 82, trọng lượng nguyên tử: 207,19; là kim loại màu xám phớt xanh, mềm dễ dát thành tấm mỏng, có tỷ trọng cao (11,34 g/cm3 ở nhiệt độ 200C), nhiệt độ nóng chảy thấp (3270C), nhiệt độ sơi 17550C). Trong tự nhiên chủ yếu gặp Pb ở dạng hóa trị +2, rất hiếm khi gặp ở dạng hóa trị +4 (như PbO2, Pb3O4). Hợp chất hóa trị +4 là chất oxy hóa mạnh.
Được biết đến gồm bốn đồng vị bền vững, được đánh số là 204, 206, 207 và 208, trong đó phần lớn là 208Pb (chiếm 52,1%). Các đồng vị 206Pb, 207Pb, 208Pb là sản phẩm cuối cùng của sự phân rã U (Ra), Ac và Th.
Hàm lượng trung bình của Pb trong vỏ trái đất (giá trị Clarke theo Vinagadov) là 16ppm (1,6. 10-3%). Đáng chú ý nhất là giá trị Clarke của Pb thay đổi theo thời gian, vì chì ln được thành tạo do sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ mạnh. Chì phân bố khơng đều trong các địa quyển và trong các đá. Hàm lượng Pb trong thủy quyển 4,5.10-7ppm, trong thiên thạch là 0,2 ppm. Hàm lượng của Pb (ppm) trong các đá siêu bazơ: 0,1; đá bazơ: 8; trong đất: 10; trong sinh vật: 0,5; trong tro thực vật: 10; trong nước biển : 2,7µg/l. Mặc dù trị số Clarke của Pb nhỏ nhưng hệ số tập trung cao (2000) nên đơi khi nó tạo thành các tích tụ có trữ lượng rất lớn, thuộc nhiều loại hình nguồn gốc khác nhau, từ trầm tích, trầm tích biến chất đến nhiệt dịch.
Sulfat chì (anglezit) kém hịa tan nên thường thành tạo vỏ bao bọc quanh galenit và nằm tại chỗ trong vỏ phong hóa. Trong mơi trường carbonat thì sulfat chì dễ chuyển thành carbonat Pb (cerussit); cịn vanadat Pb (vanadinit) thì thành tạo trong môi trường kiềm. Hợp chất của Pb+2 với anion [CrO4], [MoO4], [VO4],... là những hợp chất có mầu, dễ nhận biết. Nói chung những hợp chất thứ sinh của Pb trong đới ngoại sinh là những hợp chất bền vững, có độ hịa tan kém, chính vì vậy Pb di chuyển kém hơn nhiều so với Zn, nằm lại tại chỗ hoặc khơng xa vị trí tích tụ ban đầu.
Kẽm là một nguyên tố kim loại, được kí hiệu là Zn có số hiệu hóa học
30, là nguyên tố phổ biến thứ 23 trong vỏ trái đất, các loại khống chất nặng nhất có xu hướng chứa khoảng 10% sắt và 40 - 50% kẽm. Nó là nguyên tố đầu tiên trong nhóm 12 của bảng tuần hồn Mendeleev.
Kẽm trong tự nhiên là hỗn hợp của 4 đồng vị ổn định Zn64, Zn66, Zn67, và Zn68 với đồng vị Zn64 là phổ biến nhất (48,6% trong tự nhiên). 22 đồng vị phóng xạ được viết đến với phổ biến hay ổn định nhất là Zn65 với chu kỳ bán phân rã 244,26 ngày và Zn72 với chu kỳ bán phân rã 46,5 giờ. Các đồng vị phóng xạ khác có chu kỳ nhỏ hơn 14 giờ và phân lớn có chu kỳ nhỏ hơn 1 giây. Nguyên tố này cũng có 4 đồng phân nguyên tử.
Hàm lượng trung bình của kẽm trong vỏ trái đất (giá trị Clarke theo Vinagadov) là 83ppm (8,3.10-3%); trong đá magma: đá siêu bazơ (30ppm), đá bazơ (130ppm), đá trung tính (72ppm) và đá axit (60ppm), hệ số tập trung 500. Nguyên tố Zn về một phương diện nào đó nó có tính chất hóa học giống ngun tố magie, vì ion của chúng có kích thước giống nhau và có trạng thái oxy hóa thơng thường duy nhất là +2.
Pb và Zn là các nguyên tố chalcofil nên tập trung chủ yếu trong các mạch nhiệt dịch, tạo nên hợp chất với lưu huỳnh, đặc biệt là trong mạch nhiệt dịch nhiệt độ trung bình, ở đó có thể gặp cộng sinh Cu - Zn - Pb trong tổ hợp cộng sinh khống vật chalcopyrit - sphalerit - galenit.
Trong mơi trường có độ Eh, pH khác nhau thì chì và kẽm có tính linh động khác nhau (bảng 2.1), trong đó kẽm đặc biệt có tính linh động cao trong mơi trường oxy hóa và axit, kém linh động hơn trong mơi trường khử, cịn chì nhìn chung kém linh động hơn.
Bảng 2.1: Quan hệ khái quát giữa Eh, pH và độ linh động của một số nguyên tố trong đó có Pb và Zn (Jane Plant, John Baldock, Henry Haslam, Harry
Smit, 1996)
Độ linh động tương đối
Điều kiện mơi trường
Oxy hóa Axit Trung hịa -
kiềm Khử
Rất cao I I I, Mo, U, Se I
Cao Mo, U, Se,
F, Zn
Mo, U, Se, F, Zn,
Cu, Co, Ni, Hg F F
Trung bình Cu, Co, Ni,
Hg, As, Cd As, Cd As, Cd
Thấp Pb, Be, Bi, Sb, Ti Pb, Be, Bi, Sb, Ti, Fe, Mn Pb, Be, Bi, Sb, Ti, Fe, Mn Fe, Mn Rất thấp đến bất động Fe, Mn, Al, Cr Al, Cr Al, Cr, Zn, Cu, Co, Ni, Hg
Al, Cr, Mo, Se, Zn, Co, Cu, Ni, Hg, As, Cd, Pb, Be, Bi, Sb, Ti