Abstract

World-class borate deposits in Turkey and California contain elevated concentrations of arsenic, with adverse effects to not only local suppliers of water, but also the commercial exports of boron products. Most previous studies and remediation efforts of arsenic contamination in borate deposits have focused on sulfarsenides. Inductively coupled plasma – mass spectrometry (ICP–MS) analysis and synchrotron micro-X-ray fluorescence (μ-SXRF) mapping reveal that colemanite, a major borate ore mineral, contains up to 125 ppm arsenic. Arsenic K-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectra suggest the presence of both As3+ and As5+ species in colemanite. The data on K-edge extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) show preferential occupancies of As5+ and As3+ at the tetrahedral B2 site and the triangular B1 site, respectively. Single-crystal electron paramagnetic resonance (EPR) spectra of gamma-ray-irradiated colemanite measured at 40 K contain an [AsO3]2− center, providing further support for the presence of As5+. Therefore, colemanite is a significant source of arsenic contamination, not only in commercial boron products, but also aquifers associated with borate deposits.

Abstract

Les gisements de borate de Turquie et de Californie, de classe internationale, ont des teneurs élevées en arsenic, ce qui a un effet néfaste non seulement pour les fournisseurs locaux d’eau, mais aussi en matière d’exportation de produits contenant du bore. La plupart des études antérieures et les efforts de remédiation pour contrer les effets de la contamination par l’arsenic ont ciblé les sulfarséniures. Les analyses par plasma inductivement couplé avec spectrométrie de masse (ICP–MS) et au moyen de cartes de répartition acquises par micro-fluorescence X (μ-SXRF) avec synchrotron révèlent que la colemanite, composant majeur du minerai boraté, contient jusqu’à 125 ppm d’arsenic. D’après les spectres montrant l’absorption des rayons X au seuil K de l’arsenic (XANES), la colemanite contiendrait à la fois As3+ et As5+. Les données sur la fine structure de l’absorption des rayons X au seuil K (EXAFS) montrent un taux d’occupation préférentiel de As5+ et As3+ aux sites tétraédrique B2 et triangulaire B1, respectivement. Les spectres de résonance paramagnétique des électrons (EPR) acquis sur monocristaux irradiés avec rayons gamma et mesurés à 40 K montrent un centre [AsO3]2−, et fournissent donc un appui additionnel à la présence de As5+. Il semble donc clair que la colemanite est une source importante de contamination due à l’arsenic, non seulement dans les produits commerciaux faits de bore mais aussi dans les aquifères associés aux gisements de borate.

(Traduit par la Rédaction)

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