不同风化带离子型稀土矿浸出前后孔隙结构与渗透性变化特征

离子型稀土矿是典型的风化壳淋积型稀土矿,这类稀土矿浸出前后渗透性变化是反映稀土矿浸出率的重要指标之一,孔隙结构是控制其渗透系数的关键因素。以往对浸出前后稀土矿孔隙结构和渗透性研究主要集中于风化程度和丰度相对较高的全风化带稀土矿,对其他风化带稀土矿的研究较少。随着稀土资源日渐枯竭,其他风化带稀土矿的开发已受到产业部门的高度重视。研究以江西足洞矿区未开采段残积土、全风化带和强风化带内的原状稀土矿试样为研究对象,通过模拟原地浸矿试验,测试其浸出前后渗透系数,采用X射线计算机层析扫描技术获取浸出前后试样结构,采用三维成像技术构建其三维孔隙结构、提取孔隙结构参数,进而定量分析不同风化程度稀土矿浸出前后孔隙结构参数和渗透系数变化规律。结果显示:(1)浸出后,稀土矿渗透系数和孔隙结构参数中的孔隙度、连通性及平均配位数变化率随风化程度降低呈现减小趋势。其中,强风化带稀土矿的渗透系数和孔隙结构参数变化率最小,反映在丰度相近时,强风化带稀土矿较残积土稀土矿的浸出率更高;(2)浸出前后颗粒级配和矿物成分变化特征显示,不同风化带稀土矿浸出前后孔隙结构和渗透性变化率差异的内在机理是长石及云母颗粒分解作用、离子交换作用强度和团粒分散程度的差异以及由此导致的矿物成分和颗粒级配变化程度的差异。研究结果可为类似离子型稀土矿的充分开发利用提供参考。

几种常见矿物的接触角测定及其讨论

为了评价矿物表面与特征液体的界面能量 ,分别测定了长石、石英、黑云母、方解石、萤石和黄铁矿等 7种常见矿物与水、正庚烷和正丁醇的接触角 ,并计算了相应的表面自由能。结果表明同一矿物不同结晶面 (晶面 )的接触角有一定的差异 。

陕西省铧厂沟金矿床主矿带黄铁矿热电性特征及其地质意义

陕西省铧厂沟金矿是一个主要赋存于海底基性火山喷流细碧岩中的金矿床。文中系统研究了该矿床主矿带黄铁矿的热电性特征。主矿带成矿温度主要集中在130～330℃,属中—低温矿床;黄铁矿导电类型从早期到晚期由N型向P型转变;P型黄铁矿出现频率从浅部到深部呈减小趋势;金品位高值区与P型黄铁矿的高值区及热电系数离散度的低值区相对应;主矿带黄铁矿热电导型及热电性参数特征反映出主矿带开采区位于矿体中部偏下,向深处仍有一定规模的延伸。综合分析认为,0至2勘探线深部以及22～26勘探线深部发现新的富矿段的可能性较大。

陕西汉中南郑蛇纹石玉的矿物学研究

目的研究南郑蛇纹石玉的矿物学特征及其颜色成因。方法通过对南郑蛇纹石玉进行野外调研,并结合镜下观察、扫描电镜、X荧光光谱分析、X射线衍射、红外光谱等现代分析手段对南郑蛇纹石玉进行矿物学综合研究。结果南郑蛇纹石玉主要矿物成分为利蛇纹石,呈隐晶质、毛毡状交织结构。玉石中出现少量Fe,Ti,Mn离子替代Mg,占居八面体位置,A l替代部分Si,占居四面体位置,还有部分O被OH取代。结论南郑蛇纹石玉致色因素有多种,主要与过渡金属离子Fe3+的d-d跃迁以及Mn的含量有关。

石英砂加热时的相变与膨胀性研究

采用DSC和热膨胀仪对石英新砂和经900℃焙烧砂在加热过程中的相变和热膨胀进行了分析。结果发现,加热过程中,石英砂分别在574℃和790℃附近出现了两个吸热峰,石英砂在加热时相转变吸收的热量大于冷却时相转变放出的热量,焙烧后的石英砂相变时需要更多的能量。石英砂的膨胀率随温度的升高而增加,焙烧后的石英砂的膨胀率明显低于新砂。

含蛭石晶层间层矿物的可交换性阳离子及交换容量研究

对采自新疆尉犁蛭石矿、河南灵宝—陕西潼关蛭石矿的工业蛭石矿物样品进行了可交换性阳离子与交换容量研究 ,发现新疆尉犁蛭石矿金云母蛭石中可交换性阳离子主要为Na+ 和Ca2 + ,其次为Mg2 + 、K+ 、Ba2 + 和Sr2 + ;而河南灵宝—陕西潼关蛭石矿工业蛭石样品的可交换性阳离子主要为Ca2 + 和Mg2 + ,其次为Na+ 、K+ 等。金云母蛭石和绿泥石蛭石间层矿物的阳离子交换容量随间层结构中蛭石晶层的含量增加而增大 ,一般在 5 6 .92～ 98.95mmol/ 10 0g之间 ,仅为蛭石最大阳离子交换容量的一半。金云母蛭石样品阳离子交换容量大小与K2 O含量呈负相关关系 ,与 (Na2 O +CaO)

大兴安岭北部上古生界极低级变质温度——来自碳质物拉曼光谱的证据

使用Renishaw System-1000型激光拉曼光谱仪,研究了大兴安岭北部上古生界泥质岩石碳质物的拉曼光谱特征及其对形成温度的表征,探讨了拉曼光谱参数与镜质体反射率（Ro）的关系。研究表明：研究区上古生界泥质岩石碳质物不具有石墨的拉曼光谱谱带吸收峰,揭示了地层的变质程度未达到低绿片岩相。利用此次经过完善建立的拉曼光谱地质温度计,对大兴安岭北部上古生界泥质岩石变质温度的估算结果主要为270~320℃,表明研究区上古生界遭受了极低级变质作用,变质程度属近变质带。依据碳质物拉曼光谱参数与镜质体反射率的相互关系,估算研究区有机质成熟度的Ro值主要分布为3.03%~4.23%,与实测Ro值吻合,表明有机质演化处于过成熟阶段,泥质岩石具有生烃的能力,部分层位可能具有形成油气资源的潜力。

变温条件下煤结构与吸氧量的关系

采用压汞法技术定量测定了在不同温度与压力下煤样的孔径、孔容积与煤的表面积的值;用分形理论对煤在定压变温条件下结构参数进行分形特征描述,并对用孔径与孔容两种分形维度的值表示煤的孔隙结构的合理性进行了比较.当煤温<100℃时,煤的容积分形维数增大,吸氧量增加,孔隙容积对煤的吸氧量起主要作用;当煤温≥100℃时,煤的分形维数减小,煤的吸氧量也增加,这是由于煤的吸氧量主要是氧化反应速率决定的,孔隙结构特征对煤的吸氧量影响很小.

矿物界面作用与环境工程材料

矿物水界面作用是环境地球化学研究的基础，它控制着世界淡水质量、土壤发生与发展、表生地质作用中元素迁移与富集等过程，是矿物环境工程材料的理论基础［１］。这是因为矿物水界面作用发生于矿物表面，许多环境工程材料是通过材料表面吸附（或共沉淀）作用去清除水...

氯化物对方解石和白云石矿物溶解度的影响

借助PHREEQC软件,文章对方解石、白云石分别在无CO2和大气PCO2条件下NaCl、KCl、CaCl2和MgCl2溶液中的溶解度进行了模拟计算,结果显示:方解石在NaCl、KCl、和MgCl2溶液中以及白云石在NaCl、KCl溶液中的溶解度比纯水中大得多,其原因主要是盐效应。由于同离子效应,在CaCl2溶液中可降低方解石溶解度,而白云石在较高浓度CaCl2或MgCl2溶液中,虽发生同离子效应,其溶解度仍较纯水中有不同程度提高。模拟还显示,方解石在MgCl2溶液中以及白云石在CaCl2溶液中溶解时将分别发生白云石化和去白云石化反应,从而促使不全等溶解继续发生。在常规离子中,按方解石、白云石溶解度提高发挥作用的重要性排序为:阴离子中都是SO24->Cl-;对于方解石溶解,阳离子中Mg2+>Na+>K+>Ca2+;对于白云石溶解,当PCO2=0或PCO2=10-3.5bar且CaCl2浓度大约在1.5mol/L以下时,Na+>K+>Ca2+>Mg2+;当PCO2=10-3.5bar且CaCl2浓度大约在1.5mol/L以上时,Ca2+>Na+>K+>Mg2+。

高温焙烧对石英砂表面的影响

采用电子探针和透射电子显微镜研究了石英砂经900℃高温焙烧前后表面元素和杂质相颗粒的变化。结果表明:石英砂表面的O/Si比偏离SiO2的化学比例,高温焙烧后其表面的O/Si比接近为2。石英砂表面存在大量纳米尺寸的杂质相,高温焙烧使杂质相脱落,增大了石英的裸露表面积。

金绿宝石和变石的呈色机理

对24块世界主要产地的金绿宝石和变石进行X荧光能谱分析,得到其所含的主要微量元素分别是Fe、Ga、Ti和Fe、Cr、Ti.金绿宝石和变石各1块样品的同步辐射X荧光能谱半定量分析表明金绿宝石中Fe含量平均为17 800×10-6,Cr为855×10-6;变石中Fe含量为16 060×10-6,Cr含量达13 333×10-6.对15个样品的可见吸收光谱进行测试及解释表明金绿宝石的可见吸收光谱是由Fe3+引起,变石的可见吸收光谱由Cr3+和Fe3+共同引起.色度学的分析和系列计算表明具有440～470 nm间最大吸收和540～630 nm宽吸收带的双峰形状的可见吸收光谱,可产生红-绿色的变石效应,通过向着该双峰形状的可见光谱的方向进行变石的优化处理可以获得宝石的变石效应.

不同赋存深度煤的物性特征

浅部矿产资源日益枯竭,深部地下开采将成为常态。因此,对不同赋存深度,尤其是超千米深煤岩开展系统研究具有重要的工程意义。现有研究大多通过改变围压、温度等条件来模拟岩体所处的外在环境,并未采用真实赋存深度样品开展研究,同时忽略了原位岩体初始结构、物质组成和性质的差异。对取自平顶山矿区已组煤层300,600,700,850和1 050 m五个不同深度的煤岩开展系统试验,研究不同赋存深度煤岩成分、细观结构、瓦斯吸附及声学特性。测试结果表明:随着赋存深度增加,煤的组成和结构发生改变,变质程度增大,结构更为致密,瓦斯吸附能力增强,超声波在其内传播发生散射和折射的几率减少,损耗能量降低,纵波波速增大。该成果可为后续开展不同赋存深度煤岩宏观力学特性相关研究提供借鉴。

微晶白云母/聚丙烯酸钠超强吸水性复合材料制备研究

以微晶白云母的超细粉体与丙烯酸为主要原料,采用溶液聚合法制备微晶白云母/聚丙烯酸钠超强吸水性复合材料,优化该复合材料吸自来水性能的配方,即中和度100%,丙烯酰胺用量30%,交联剂用量0.04%,白云母用量60%,引发剂用量0.40%;在此配方下制备的复合材料,吸蒸馏水倍率为420 g/g,吸自来水倍率为220 g/g,吸生理盐水倍率为55 g/g。XRD,SEM分析表明,白云母在复合过程中没有发生结构的变化,在复合材料中均匀分散。同时,该复合材料具有反应便于控制且不粘容器、抗盐性能好、凝胶强度高,特别是白云母可添加60%,丙烯酰胺用量30%,使成本大幅降低。该产品可广泛应用于农林园艺、生态环境治理等领域作保水剂。

基于PFC2D模拟的矿物粒径非均质效应研究

岩石作为矿物颗粒的集合体,矿物粒径非均质性对其宏观力学特性影响比较明显。基于颗粒流程序PFC2D,通过设置不同种类粒径组合及粒径比来体现粒径非均质性,研究了粒径非均质性对岩石材料宏观力学特性(弹性模量、峰值强度、泊松比)的影响。研究中设计了6种粒径组合方案,粒径种类数分别为:连续粒径、10种、8种、5种、3种、2种,每种方案下设置5种平均粒径及4种粒径比,进行单轴压缩试验。结果表明,岩石内部存在颗粒尺寸效应和粒径非均质效应,岩石弹性模量和峰值强度随粒径增大均呈减小的趋势,随粒径非均质性的提高整体上也呈减小的趋势,但局部变化阶段受模型中细颗粒含量及数量的影响会呈增大的趋势。粒径对弹性模量的作用机制主要是通过影响模型孔隙率实现的。研究结果揭示了岩石宏观特性的变化是模型内颗粒尺寸效应和粒径非均质性效应共同作用的结果,为掌握矿物粒径对岩石强度及变形特性的影响提供了一定依据。

在200℃和0.95～7.70GPa下天然斜绿泥石的拉曼光谱特征

在200℃,0.95-7.70 GPa下,利用激光拉曼光谱技术研究了天然斜绿泥石晶体结构随压力的变化。在200℃,斜绿泥石481和786 cm-1谱峰随压力增加有规律地向高频方向偏移,拉曼位移（N,cm-1）与压力（P,GPa）的线性关系分别为：N=11.136P＋482.6（R2=0.987 4）和N=5.055P＋785.7（R2=0.983 7）。由于四面体层T阳离子与TOT层八面体M阳离子之间产生强烈的排斥作用,使Si—Onb键能增强,导致硅氧四面体层中Si—Onb键伸缩振动的865 cm-1谱峰随压力没有明显的频移。481和786 cm-1谱峰分别对应斜绿泥石晶体结构中M4八面体中M—Obr伸缩振动和Si—Obr—Si伸缩振动,频移说明M—Obr和Si—Obr键长缩短。在实验条件下绿泥石没有发生相变。研究结果说明,在某些冷俯冲带,绿泥石至少在80-90 km深部可能稳定存在,绿泥石脱水及其产生的流体可能是俯冲带地震孕育和发生的重要因素。

镁橄榄石多晶集合体样品的合成制备及流变学实验初步研究

致密(低孔隙度)、细粒、粒度均一并且无初始优选组构的单相或多相矿物多晶集合体是高温高压流变学实验的理想样品,而制备理想流变实验样品是获得准确流变参数的基础。本文在前人工作基础上,完善了一种制备流变实验样品的方法,即以高纯度纳米SiO2和Mg(OH)2粉末为初始材料,采用真空烧结技术合成镁橄榄石多晶集合体。显微构造和拉曼光谱分析表明,合成样品具有纯度高、低孔隙度和颗粒细且均一等特点。对合成的镁橄榄石多晶集合体开展了流变实验,得到的流变参数与前人结果在误差范围内一致,表明采用真空烧结技术合成的镁橄榄石多晶集合体是开展流变实验的良好样品。真空烧结制备多晶集合体这一技术相较于传统的流变学实验样品热压合成技术,其过程更为简单,减少了流变样品合成制备的时间和工作量,提高了合成效率。

磁性硫酸烧渣结构和物性特征及应用潜力

通过X射线荧光光谱、X射线粉末衍射分别对某公司磁性硫酸烧渣的化学和物相组成进行了鉴别,采用场发射扫描电镜观察微形貌和微结构特征,测定了烧渣的磁化率和磁滞回线。结果表明,硫精矿粉沸腾炉焙烧所得磁性硫酸烧渣,铁品位达到64.78%,杂质组分主要是硅、铝和硫;主要物相为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,含少量石英;比表面积为2.83m2/g,磁化率为18 000×10-8 m3/kg;原始微米粒径的黄铁矿粉体在脱硫、氧化相变为磁赤铁矿、磁铁矿和赤铁矿的过程中多晶化、纳米化,转变为纳米-亚微米晶体,颗粒表现为多孔特征。这种较高比表面积、强磁性的磁性烧渣有望在吸附和磁分离领域作为功能材料发挥作用。研究结果也为利用铁硫化物热分解相变进行矿物纳米材料加工提供了新的思路。

1.0～4.4GPa下奥长石拉曼光谱特征的变化

常温、1.0～4.4GPa下,利用激光拉曼光谱研究了奥长石晶体结构随压力的变化。发现,压力为2.9GPa时,517cm-1附近出现新的谱峰,奥长石开始相变。3.4GPa时,源于奥长石结构中M—O伸缩振动的288cm-1拉曼谱峰频移发生突变,517cm-1附近谱峰消失,奥长石由三斜晶系完全相变为单斜晶系(P1-I1)。随压力增加,归属于奥长石四面体结构中Si—O—Si弯曲振动的458及516cm-1谱峰随压力增加有规律地向高频方向偏移,斜率分别是1.667cm-1/GPa和3.560cm-1/GPa,而源于Al—O—Al弯曲振动的480cm-1谱峰与压力没有明显的线性变化关系。卸压过程中,288cm-1拉曼谱峰频移保持不变,458,480及516cm-1谱峰向低频偏移。长石类矿物的相变压力与结构中八元环所含阳离子种类有关。

低温平衡ZnS-PbS-FeS-H_2S四组分体系的热力学分析

本文介绍了热力学相图在浅成低温热液硫化物矿床中的应用,并以三江地区金顶铅锌矿床中的矿物含量为例进行定量分析。一方面在相同温度下,浓度与矿物(组合)之间存在对应关系,并且一些矿物(组合)对应特定的酸碱条件,例如在400K和105Pa条件下,黄铁矿与方铅矿的组合在碱性环境下稳定,而方铅矿与闪锌矿的组合在酸性环境中稳定,且酸性条件下当lg[Pb2+]≥-11.29时,才开始出现方铅矿;另一方面对比了298.15K和400K条件下矿物共生组合的及介质pH值的变化情况,并得到400K条件下形成矿物或矿物组合所需离子的浓度更高。