[发明专利]通过超镁铁石的去蛇纹石化生产氢气和烃的工艺

说明书

本发明涉及通过对超镁铁石或某些粘土物质的去蛇纹石化作用来生产氢气和烃的工艺。特别是涉及从超镁铁石，例如，石棉尾矿或含有结构水的粘土物质来生产气态氢和烃类以及含有镁、镍及其他金属成份的固体副产物的工艺。

几十年来，在包括加拿大和美国在内的许多国家中，石棉的开采是以很大的规模进行的。仅仅在魁北克（Quebec）省的塞特福特矿区（Thetford    Mine）石棉的开采已造成了大量累积着的石棉尾矿，其年增加率常常超过3000万吨。这些累积物看起来就象被破坏的风景区里的秃山，是对公共安全的一种威胁。它们含有大量的残留石棉（纤蛇纹石），由于在干燥气候中的尾矿污染度，所以引起卫生官员的关注。从环境上看，这些人造山是一种刺眼的东西，由于该物质的耐化学风化性和无助于植物生长，因此它们不具有不动产价值。所以，至今还没有一种省费且有效地处理这种生态和健康问题的方法。

火成岩中的捕集气体的现象已由Votov等人在Dokl.A    Kad.NauK    SSSR，213，198-210（1973）和Agafovnow等人在Dokl，Akad，Nauk    SSSR，210，231-4（1972）中及Petersil′ye等人（1980）作了报道。这种气体的主要组份是氢气，并带有少量烃类、氮气和二氧化碳。根据以上这些作者，这些气体被捕集在火成岩的密闭孔中并结晶化，同时被认为是从地层放气过程中产生的。另外，他们还指出了深度关系，在深度深于70公里时，氢气是主要气体组份，而在上表层区域，氢气和烃类的混合物是与较浅的深度相联系的。在地球表面放出的氢气和气体混合物的其他报道已由Sugiaski在地质杂志（J.Golcol.），91，239-58（1983）（地震放气），Oskararsson在火山研究杂志（J.volca.Res.），22，97-121（1984）（与裂口相连气孔）和Golol在EOS（Am.Geophys.Union，Trans.）59（4），810（1978）以及J.pet    Geol.1（3），3-19（1979）（火山活动）中作了报道。

近来，已由Neal等人在Earth    and    Plan.Sci.Let.66，315-20（1983）中报道说，与氢氧化钙类的高碱性喷泉水相关的氢和其他气体的流出物，是在阿曼地层源岩的部分以至完全蛇纹石化的超镁铁石环境中，沿断层和切力的间断点出现的。而由Goebel等在油与气杂志（Oil    &    Gas    J.），7，215-22（1984）和Angino等在油与气杂志（Oil    &    Gas    J.），7，142-6（1984）中所报道的这种高碱性喷泉水是从堪萨斯的油井流出的。阿曼的气体流出物的起源被归咎于超镁铁石的剪切和后蛇纹石化的化学降解作用。堪萨斯出现的情况被归咎于三个可能的无机过程，即地表层的放气、剪切作用和超镁铁块的蛇纹石化作用。有趣的是注意到堪萨斯的现象是出现在盐碱的和超镁铁的岩石已被假设存在的北美大陆断层线的北面。

正如这里所使用的“超镁铁石”、“蛇纹石化”和“去蛇纹石化”这些术语具有下列意义。超镁铁石是那些含有少于45%的SiO₂并基本上由橄榄石、辉石、蛇纹石和不透明矿物组成的岩石，并可以是单矿物的。蛇纹石化是通过水合作用使橄榄石或辉石转化成矿物蛇纹石的过程。转化过程导致了从原硅酸盐或链硅酸盐到页硅酸盐的形成。去蛇纹石化是蛇纹石化作用的逆过程并包括从页硅酸盐到原硅酸盐的转化。在一切场合下，去蛇纹石化包括了脱羟基作用的过程。