东昆仑大格勒富铌碳酸岩矿物学特征

东昆仑大格勒地区新发现一套碱性岩-碳酸岩杂岩体,具有很好的铌等稀有金属成矿潜力。本文在岩相学研究基础上,结合背散射电子图像,应用电子探针能谱半定量分析和波谱定量分析技术,对东昆仑大格勒富铌碳酸岩中的铌矿物进行了原位微区成分分析。岩相学观察表明,铌矿物主要为铌铁矿族、铌钙矿、烧绿石、褐铈铌矿、铌易解石,含铌矿物为含铌钛铁矿、斜锆石。铌矿物嵌布粒度较细,嵌布关系紧密而复杂。其中,铌铁矿族常与磁铁矿、铌钙矿、褐铈铌矿和磷灰石紧密共生,多以细粒状集合体呈浸染状、星散型沿磁铁矿裂纹与边部进行交代。铌钙矿、烧绿石和褐铈铌矿常与铌铁矿、磁铁矿和磷灰石紧密共生,铌钙矿局部与铌铁矿呈不规则状接触分布,烧绿石呈不规则状沿铌铁矿边部分布,褐铈铌矿多以团块状沿铌铁矿边部分布。铌易解石与磁铁矿紧密共生,呈不规则状接触。初步推断铌矿物包括岩浆期形成的烧绿石和铌易解石,热液期形成的铌铁矿、铌钙矿、烧绿石和褐铈铌矿。矿物组合初步显示,大格勒富铌碳酸岩中的铌至少经过了岩浆和热液两个时期的富集。电子探针分析结果表明,主要铌矿物的Nb_(2)O_(5)平均含量分别为:铌铁矿族69.92%,铌钙矿59.55%,烧绿石59.14%,褐铈铌矿43.12%,铌易解石41.55%;含铌矿物的Nb_(2)O_(5)平均含量分别为:含铌钛铁矿1.33%,斜锆石1.22%。其中,铌铁矿族和铌钙矿、烧绿石为可选且具有工业价值的铌矿物。

东昆仑大格勒地区富铌橄榄岩矿物学、地球化学及Sr-Nd同位素特征

东昆仑大格勒地区碳酸岩-碱性杂岩富铌稀土矿化的发现,对青海省优质稀有稀土矿产的勘查及综合研究具有重要启示。本文以大格勒杂岩体中蛇纹石化富铌橄榄岩为研究对象,开展了矿物学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素研究。矿物学分析显示,富铌橄榄岩中铌矿物主要为铌易解石(Nb_(2)O_(5)=50.33%~52.50%)、铌钙矿(Nb_(2)O_(5)=48.20%~50.27%)、褐铈铌矿(Nb_(2)O_(5)=42.80%~43.45%)、Stefanweissite矿(Nb_(2)O_(5)=33.14%~34.78%),次为钛铁矿(Nb_(2)O_(5)=3.45%~4.89%)。样品具低SiO_(2)(20.16%~29.20%)和K_(2)O+Na_(2)O(0.02%~2.47%)含量,高Mg O(22.88%~27.69%)含量和Mg^(#)值(74~82),稀土元素总量较高(∑REE=772~1807μg/g),稀土元素配分模式强烈富集LREE、亏损HREE,Eu异常不明显(δEu=0.87~1.17)。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示,样品富集Nb、Ta、Th、U、Sr、Pb,Nb含量高,为981~1753μg/g,平均1378μg/g,可能与晚阶段碳酸岩侵入流体交代作用有关。样品的(87Sr/86Sr)i值为0.70378~0.70396,ε_(Nd)(t)值为-0.49~0.31,岩浆源区可能为EMⅠ型地幔端元。综合区域构造背景,大格勒岩体中富铌橄榄岩的形成可能与该地区拉张环境下岩石圈的强烈伸展和软流圈地幔的上涌相关。

东昆仑大格勒地区碱性岩-碳酸岩型铌矿勘查进展及找矿前景

铌广泛应用在冶金工业、原子能工业、航空航天工业、军事工业、电子工业、超导材料及医疗仪器等方面,是全球高度关注的关键矿产。碱性岩-碳酸岩型矿床赋存了世界上大部分的铌资源,而我国铌资源禀赋差,对外依存度大于90%。2021年青海省地质调查院在东昆仑大格勒地区发现了碱性岩-碳酸岩型铌矿,通过三年的勘查工作,圈定5条铌矿体,矿体延伸长160~1280 m,控制最大斜深800 m,矿体厚度4.3~115.7 m,Nb_(2)O_(5)平均品位0.092%~0.156%,伴生P_(2)O_(5)平均品位3.8%~5.6%。通过资源量估算,Nb_(2)O_(5)推断资源量超过10万吨,已达大型矿床规模。目前铌矿体在走向和倾向上延伸稳定,显示出良好的找矿前景。

铌基低温电池关键材料研究进展

社会科技的进步也推动了锂电池技术快速发展。锂离子电池的性能受温度影响较大,在低温条件下工作时其性能衰减严重,因此,提高锂离子电池的低温性能成为研究热点。本文综述了基于铌基电极材料的低温锂离子电池近年的研究进展以及影响其低温性能的因素,从电极材料和电解液两个方面总结了改善锂离子电池低温性能的方法。电极材料方面主要介绍了铌基材料的晶体结构和电化学性质、烧结对于铌基材料结构及性能的影响、铌基材料的修饰改性研究以及含铌氧化物低温电化学性能,结果说明了铌基材料独特的赝电容结构能促进离子和电子传导,异质原子的掺杂及其他材料的复合能够使其结构更加稳定,带隙变窄,载流子密度增加,使倍率性能得到提高,从而提高了材料的低温性能;电解液方面从溶剂、添加剂以及锂盐三方面介绍了匹配铌基负极的低温电解液的研究进展,提出采用多元溶剂体系与多种添加剂协同作用可以改善电解液对锂离子电池低温性能的影响,并且大部分线性羧酸酯类溶剂熔、沸点较低,蒸气压较大,能有效改善电池的低温性能。本综述可为设计在低温下具有优异性能的锂离子电池负极材料提供指导。

极化电极均匀化设计调控铌酸锂周期极化占空比

准相位匹配(QPM)理论上能够充分利用晶体的非线性光学系数、无走离效应,在光学频率转换中具有非常大的优势。铌酸锂晶体(LiNbO_(3),LN)具有高非线性光学系数、宽通光范围和低生长成本,因此基于铌酸锂铁电畴结构设计获得的周期极化铌酸锂晶体(PPLN)成为准相位匹配技术的理想选择。目前制备PPLN晶体最常用的方法是外加电场极化法,制备过程中,电极结构的参数对极化过程至关重要。本研究基于实时监测下的电场极化过程,结合有限元分析,对不同电极结构的空间电场分布进行分析,发现电极边缘出现电场极大值,而电极内部的电场分布相对均匀。基于这一现象,本文提出了一种多通道电极结构的设计方案,以实现极化空间内部电场的均匀分布。本研究采用十通道电极进行极化实验,通过表征每个通道的占空比,发现内部八个通道的占空比大小均匀且在50%±5%范围,通过晶体的倍频实验验证发现十通道周期极化样品中中间通道相对边缘通道的非线性转换效率明显提升并分布均匀,证明其中间通道具有占空比可控的均匀极化结构,为极化空间电场均匀化设计提供了一种高效合理的设计方案。

与碱性岩-碳酸岩杂岩共生的铌-稀土成矿作用——兼论东昆仑大格勒铌-稀土矿床中的碱性岩-碳酸岩杂岩成因

铌(Nb)和稀土(REE)分别是我国重要的紧缺、优势战略矿产资源,其中Nb对外依存度接近100%。Nb和REE矿床在全世界(包括中国)都有分布,这类矿床中的矿石矿物种类繁多,但目前工业提取REE的矿石矿物主要为富轻稀土的氟碳铈矿、独居石,富重稀土、钇的磷钇矿,风化壳淋积型黏土矿等,而工业提取Nb元素的矿石矿物主要为烧绿石和铌铁矿等。与碱性岩-碳酸岩杂岩有关的Nb、REE矿床等是铌与稀土(尤其是轻稀土)资源最重要的来源。自然界中的Nb矿床分布较广,但绝大部分Nb资源集中在全球约十多个大型矿床中,且主要与碱性岩-碳酸岩及其相关的风化产物有关。碱性岩-碳酸岩杂岩主要来自地幔,且产出于一些特殊的构造背景(如裂谷或陆内伸展、碰撞后伸展、地幔柱、火山弧等),是研究深部地幔富集与熔融过程、物质(如碳)循环和深部动力学机制的重要“岩石探针”,是当前固体地球科学研究的前沿和热点领域之一。因此,研究碱性岩-碳酸岩杂岩的形成机制及相关的Nb-REE成矿作用,具有极其重要的地球动力学和关键金属成矿意义。在东昆仑新发现了与碱性岩-碳酸岩杂岩共生的大格勒Nb-REE矿,成矿岩石主要为碳酸岩、金云母岩和橄榄岩,包含多种含Nb、富REE和含P矿物,初步确定为碳酸岩型Nb-REE-P矿床。Nb矿体中最重要的含Nb矿石矿物是铌钙矿和铌铁矿,其Nb_(2)O_(5)含量最高分别达81.17%、76.06%~79.67%,粒径最大分别可达1.2 mm、~1 mm,粒径和赋存形式明显优于白云鄂博矿床(粒径<0.04mm)。初步的勘探工作圈定出5条铌矿体,Nb_(2)O_(5)平均品位0.092%~0.156%(最高1.28%),估算Nb_(2)O_(5)推断资源量超过10万吨,表明大格勒矿区Nb资源已经达到大型矿床规模。矿区杂岩体中镁铁质-超镁铁质岩和碳酸岩主要形成于早泥盆世早期(~418Ma),明显富集Nb、Ta、P和Sr等,具有相对稳定的ε_(Nd)(t)(-0.5~2.7)和变化的(^(87)Sr/^(86)Sr)i(0.7037~0.7063)。这些岩石主要起源于软流圈地幔,可能形成于碰撞后伸展背景中。但是大格勒矿区成岩与成矿的精确时代、岩浆来源与岩浆储库演化过程、岩石与矿床形成的深部动力学机制、金属超常富集与成矿作用、成矿元素的赋存状态与可利用性等还需要进一步深入研究。

九岭地区东槽细晶岩型铌钽矿床年代学、岩石地球化学特征及其地质意义

近些年在赣西北九岭地区南部新预测了潭山-上富Nb-Ta-Li-Be成矿远景区,成矿类型包括花岗岩型和细晶岩型两类,对其进行形成时代和成因机制的研究是认识九岭地区铌、钽、锂等稀有金属富集成矿的关键。对东槽矿床含铌钽细晶岩开展了铌铁矿族矿物U-Pb年代学、岩相学和岩石地球化学研究,确定了其成岩成矿年龄、岩石成因和源区特征,并浅析其成矿潜力。结果显示,铌钽铁矿LA-ICP-MS U-Pb年龄为142±1 Ma,表明含铌钽细晶岩的成岩、成矿时代均在燕山早期(早白垩世)。含铌钽细晶岩以斜长细晶岩为主,具有富硅、富碱、富铝、低钛、贫稀土元素、Rb/Sr值变化大,富集铌、钽、锂、铷以及CaO/(K_(2)O+Na_(2)O)≤0.10、Al_(2)O_(3)/TiO_(2)>160和高的分异指数(DI≥90)等特征,其稀土元素配分曲线呈弱右倾“海鸥型”,微量元素蛛网图左侧隆起和右侧平缓,表明该细晶岩与强过铝质高分异S型花岗岩特征相似。综合分析认为,东槽细晶岩是九岭地区新元古界双桥山群变泥质岩在构造应力场由挤压向伸展演变的背景下发生部分熔融,并经历高程度结晶分异演化的产物。东槽含铌钽细晶岩与南岭含铌钽花岗岩、大湖塘含铌钽花岗斑岩具有相似的地球化学特征,铌、钽、锂等元素含量高,是潭山-上富成矿远景区重要的成矿地质体。

新疆某锂钽铌铍多金属矿选矿试验研究

对新疆某锂品位0.68%的锂钽铌铍多金属矿进行了选矿试验研究。工艺矿物学研究结果表明,该矿石中锂矿物以锂辉石为主,钽铌矿物含量较低。采用磁选-重选回收钽铌、浮选回收锂的工艺流程,可得到Ta_(2)O_(5)品位17.110%、Nb_(2)O_(5)品位19.670%,回收率分别为41.69%、42.63%的钽铌精矿和Li2O品位5.12%、Li2O回收率75.21%的锂精矿。

用氢氟酸从白云鄂博矿中浸出铌及动力学研究

针对白云鄂博尾矿中含铌矿物综合回收利用中存在的问题,研究了用氢氟酸浸出含铌矿物中的铌,确定了最佳工艺条件,并探讨了浸出动力学。结果表明:在反应温度90℃、液固体积质量比7/1、氢氟酸浓度20 mol/L、反应时间2 h、搅拌速率300 r/min条件下,铌浸出率达90.91%;铌的浸出过程符合核收缩模型,浸出过程由化学反应和扩散混合控制,表观活化能为35.459 kJ/mol。该法能有效提取尾矿中的铌,有利于后续分离提纯。

铌酸锂晶体的缺陷结构

铌酸锂是集电光、声光、压电和非线性等性能于一体的人工晶体,在光子学及光电子学等领域具有广泛的应用前景,被誉为“光学硅”或“光子学硅”。近年来随着基于薄膜铌酸锂的集成光子学的迅猛发展,铌酸锂晶体受到更加广泛的关注。然而铌酸锂是一种典型的非化学计量比晶体,其含有大量的本征缺陷,严重影响了晶体性能;同时,铌酸锂晶格对众多杂质离子都有良好的固溶性,而且晶体的性质随着杂质离子的种类和浓度不同产生显著变化。如同单晶硅等半导体材料的缺陷工程,缺陷已经并且必将继续对晶体的性能及铌酸锂集成光子学产生重要影响。本文对铌酸锂晶体的缺陷结构做了一个简要的回顾,尤其是近期涉及薄膜铌酸锂晶体的相关内容,涵盖了本征缺陷结构、非本征缺陷结构、缺陷结构的表征、缺陷结构的理论计算、缺陷结构与晶体性能的构效关系等方面,以期对当前的铌酸锂集成光子学研究贡献微薄之力。

晶粒尺寸对铌钨合金力学性能的影响

本文以铌钨合金为研究对象,通过熔炼、挤压、锻造制备了两种不同晶粒尺寸的铌钨合金棒材,研究了初始晶粒尺寸对经过热处理后棒材的显微组织和力学性能的影响,研究结果将为制备有特殊性能要求的铌合金材料提供一定参考。结果表明,经过相同热处理工艺处理后,初始晶粒尺寸细小的Φ43 mm棒材形成均匀细小的等轴晶,而初始晶粒尺寸粗大的Φ89 mm棒材形成不均匀且粗大的部分再结晶组织。无论是室温拉伸还是高温(1100℃)拉伸,晶粒细小的Φ43 mm棒材均呈现较好的屈服强度,分别为401 MPa和272 MPa。因此,铌钨合金的屈服强度与棒材初始晶粒尺寸有关。铌钨合金棒材的屈服强度要求越高,越需制备具有细小初始晶粒的棒材。

中南祁连西段余石山铌钽矿成矿过程元素地球化学指标研究及意义

中南祁连西段余石山铌钽矿是近年在国内发现的变粒岩型铌钽矿床,规模已达大型,是一种新的铌钽矿床类型,但对变粒岩中铌钽富集成矿过程中元素地球化学变化尚未开展系统研究。本文通过详细的野外调查和室内综合分析,系统研究了余石山矿区无铌钽矿化变粒岩、含铌钽变粒岩、铌钽矿化体、低品位铌钽矿石、铌钽工业矿石等5类铌钽矿化程度不同变粒岩的元素地球化学特征,结果显示变粒岩型铌钽矿Nb富集成矿过程中Si、Al、Zr、Hf、REE等元素存在规律性变化,总结了成矿过程中有效元素地球化学指标,发现变粒岩中Nb含量与原岩岩石类型关系密切,揭示该矿床经历了新元古代岩浆成矿作用和加里东期热液变质成矿作用,共两期三阶段成矿过程,该研究为中南祁连西段铌钽矿找矿和成矿研究提供了依据。

全球锂铍铌钽矿产资源勘探开发新进展

这是一篇矿业工程领域的论文。锂铍铌钽,既是重要紧缺性稀有金属,也是新兴战略性产业的关键矿产,在成矿规律和勘探开发领域既有共性也有个性并有新的发展。本文力求尽量全面和准确地衡量和评价锂铍铌钽全球资源量和储量数据,及时反映勘探开发新形势和技术新进展。花岗伟晶岩多旋回成矿理论获得重要勘探突破,南美盐湖锂矿技术产量双释放临近,粘土岩和地热卤水提锂增储潜力巨大,碱性-过碱性火山成因-伟晶岩侵入型铌钽成矿在美洲和青藏地区研究深入,中国锂铍矿勘探获重大系列突破,鄂西北铌钽稀土等资源基地建设或可借鉴北美Nechalacho铌钽稀土矿床的勘探和开发经验。本文基于锂铍铌钽矿床和典型案例剖析,提出多期热事件多旋回岩浆分异出熔可能是大型-特大型矿床的关键条件。

钽铌清洁冶金与纯化技术研究进展与探讨

钽铌是至关重要的战略性金属。随着高端制造业对先进材料的需求不断增加,以及绿色发展理念的深刻践行,产品纯化精制和过程清洁循环已成为钽铌湿法冶金的重要转型目标。本文概述了我国钽铌原生资源及二次资源的特点与利用现状,系统介绍了钽铌原料绿色分解技术、钽铌溶液分离与纯化技术、钽铌冶金废水增值利用技术的新进展,结合工业实际对比分析了各技术优缺点,并从资源保障、技术发展方向及污染物全面治理等方面提出了展望和建议,以期为钽铌冶金工业的可持续高质量发展提供支持。

中祁连西段余石山铌钽矿含矿地层重新厘定及意义

余石山变粒岩型铌钽矿是近年在中祁连西段发现大型铌钽矿,但对铌钽矿含矿地层归属厘定不清,在梳理前人研究成果基础上,通过野外精细调研和区域对比,重新厘定了这套地层,建议将其从长城纪熬油沟组中解体出来,建立新的岩石地层单位,即新元古代余石山岩组;同时,分析余石山岩组原始层序,总结其形成过程。研究成果为中祁连地块西段地层对比和研究提供了新材料,也为中祁连西段变粒岩型铌钽矿找矿和成矿研究提供了基础。

低损耗薄膜铌酸锂光集成器件的研究进展

近年来得益于薄膜铌酸锂晶圆离子切片技术和低损耗微纳刻蚀工艺的飞速发展,薄膜铌酸锂光集成结构提供了光场紧束缚、快速电光调谐、高效频率转换和声光转换的空前能力,各种高性能的薄膜铌酸锂光集成器件不断涌现,且朝着大规模光集成芯片的方向迅猛发展,为高速信息处理、精密测量、量子信息、人工智能等重要应用提供了全新的发展动力。本文主要围绕铌酸锂晶体发展历史、薄膜铌酸锂离子切片技术发展历程、极低损耗微纳刻蚀技术演化进程,以及高性能的薄膜铌酸锂光集成器件进展进行总结,并展望了未来的发展趋势。

基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片

微波光子雷达拥有分辨率高、处理速度快、同时多波段、多功能等优势,在航天系统中具有广阔的应用前景。为了满足航天应用对雷达系统体积、质量和功耗的严格要求,集成化已经成为微波光子雷达的重要发展方向。介绍了一款基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片,利用该芯片实现了雷达发射信号倍频产生和回波信号去斜接收,并对距离天线不同位置的目标进行了测距实验,得到的测量距离与实际距离基本相同,两者之间的误差小于4 mm。

物相调控对铌酸钠纳米棒压电-弱可见光协同催化的优化作用

半导体材料能够吸收光能产生电子空穴对,利用光催化实现环境废物降解,然而其催化效率受环境光条件和天气等因素严重制约。因此,有必要研发能够利用环境中的水波能和光能协同作用的催化剂,以有效提升水相环境的污染物降解效率。无铅钙钛矿结构的铌酸钠具有适宜的能隙和压电性能,因此具备实现光-压电协同催化的潜力。通过水热法合成并调控了铌酸钠纳米棒的物相结构,探究了其对光-压电协同催化中的性能增强机制。虽然两种物相的铌酸钠光催化效率差异较小,但相较NaNbO_(3),Na_(7)(H_(3)O)Nb_(6)O_(19)14(H_(2)O)表现出更高的压电性能,因此在压电光催化过程中能够更好地促进光生电子空穴对的分离,从而大幅提升了水中四环素的降解效率。进一步对材料物相调控方法、催化机理等开展研究,揭示了空穴和羟基自由基在催化过程中起到关键作用,研究结果能够为高效光-压电协同催化剂的设计、开发和优化提供参考。

物化探方法在内蒙古沃博尔乌苏地区铌钽矿勘查中的应用

研究区位于内蒙古自治区额济纳旗沃博尔乌苏一带,地表风化严重,构造形迹不清,综合物化探方法对发现和圈定铌钽矿化体起到了重要作用,找矿效果显著。通过总结研究区的地球物理、地球化学找矿标志,对相同地质条件的其他地段寻找该类型矿床,具有重要意义。

X荧光测定铌钽原矿中铌和钽及不确定度评定

本文建立了X射线荧光熔片法测定铌钽原矿中铌和钽的分析方法。采用低稀释比(Li2B4O7:LiNO3:样品=4:0.6:1)制备熔融玻璃片,以光谱纯SiO2、Al2O3和Fe2O3混合物为基体,添加Nb、Ta标准溶液及少量干扰元素Rb、Y、Mo、Zr、W、Ce制备校准曲线所用标准样品。使用Rh靶compton散射线为内标线校正基体效应对Nb元素的影响;Ta元素则外加HfO2,并用Hf Lβ3为内标线。本文讨论了复杂铌钽原矿和本实验试剂中含有的Br、Rb、Y、Mo、Zr、Nb、W、Hf和Ta各元素之间的光谱干扰。对于Br、Rb、Y、Nb及Hf和Ta之间的谱线重叠干扰,采用干扰系数法逐级扣除;而Mo Kα和Zr Kα背景对Nb Kα的影响及W Lα背景对Ta Lα的影响,则分别通过选取40.000°和70.500°公共背景点来避免,最后得到分析元素Nb Kα和Ta Lα谱线净强度。本文选用钽矿石成分分析标准物质(GBW07155)作为方法验证样品,并对Nb、Ta测量结果不确定度进行评定。最终本方法报出结果:w(Nb_(2)O_(5))=(0.044±0.002)%(k=2);w(Ta2O5)=(0.069±0.002)%(k=2)。