富钴黄铁矿中钴微-纳米尺度赋存状态:以大横路铜钴矿为例

黄铁矿是重要的载钴矿物,自然界钴矿床中富钴黄铁矿的Co含量可达10%~20%,明显超出实验岩石学和理论计算获得的黄铁矿溶解Co的能力。目前,这些富钴黄铁矿溶解过饱和Co的机制以及Co过饱和黄铁矿是否出溶方硫钴矿尚不清楚。为探讨以上问题,本文选取吉林大横路Cu-Co矿中富钴黄铁矿为研究对象。能谱元素面扫描和电子探针分析结果显示,大横路富钴黄铁矿中Co呈不均匀分布且无规律,单颗粒Co含量变化范围较大(Py108为4.31%~9.74%、Py110为4.54%~8.83%),Co的不均匀很可能与黄铁矿的生长过程和结晶环境有关。透射电镜和原子探针分析结果显示,纳米尺度富钴黄铁矿中Co呈均匀分布,未见富Co的包裹体和方硫钴矿出溶体,Co以类质同象的形式替换Fe存在于富钴黄铁矿中。根据以上结果,我们认为大横路富钴黄铁矿中溶解过饱和的Co很可能与微晶尺寸效应有关,亚稳态Co过饱和FeS_(2)-CoS_(2)固溶体可以长期保持不变。

松辽盆地海力锦铀矿床黄铁矿微量元素、硫同位素特征及其对成矿流体性质的指示

海力锦铀矿床控矿灰色砂岩垂向上具有“两红夹一灰”特征,铀矿体呈多层板状,与传统的层间氧化带砂岩型铀矿明显不同。文章通过对赋矿灰色砂岩中黄铁矿微区微量元素和硫同位素特征研究,反演海力锦铀矿床成矿流体性质及来源,主要获得了以下几点认识:(1)海力锦铀矿床含矿层黄铁矿赋存形式包括胶状、草莓状,铀矿物常与草莓状或胶状黄铁矿共伴生于有机质胞腔内或矿物粒间孔隙。(2)黄铁矿微量元素特征显示,As、Mo、Sb等亲硫性元素从核部到边部含量增高,Mo、Ni、Zn、Cu、Ba等元素与U具有较好的正相关性,这些元素在大气降水中难以沉淀和富集,往往富集于深部还原性流体中。硫同位素δ34SV-CDT值显示从核部到边部明显降低的特征,表明黄铁矿形成环境发生了较大改变,指示海力锦铀矿床成矿流体可能为深部具有一定温度的还原性流体。(3)松辽盆地西南部深部发育厚度大且面积广的富铀烃源岩,海力锦铀矿床东南部F1断裂为沟通深部富铀烃源岩和含矿层的深大断裂,据此认为海力锦铀矿床成矿流体可能来自深部还原性流体(富铀烃源岩),控矿灰色砂岩为还原性流体对原生氧化沉积建造的还原改造。

黄铁矿在CO_(2)气氛下非等温氧化转化及动力学分析

针对煤中常见含铁矿物黄铁矿在富氧燃烧典型气氛下转化特性,通过同步热分析结合烟气分析研究了黄铁矿在CO_(2)气氛下的转化行为.结果发现,黄铁矿在CO_(2)气氛下主要经历5个失重阶段且均为吸热过程,首先是黄铁矿颗粒表面硫脱除的起始热解段(相界面反应,n=1/2),活化能低于其在N_(2)气氛下近30 kJ/mol,为220.27 kJ/mol,随后裂解成磁黄铁矿(三维扩散,n=1/2)活化能与其在N_(2)(177.27 kJ/mol)下接近为178.1 kJ/mol;温度高于690℃,随着升温磁黄铁矿缓慢失硫,CO_(2)逐渐参与磁黄铁矿转化且释放SO_(2)和CO;820~1150℃经历双峰失重峰阶段,820~1020℃,氧化气体产物SO_(2)大量生成且在约1000℃达到体积浓度峰值;最后1020~1150℃,坩埚中残留物大量与CO_(2)持续氧化反应失重形成SO_(2)和CO,坩埚中形成复杂物相体系,铁硫化物和铁氧化物共存(或共融).CO_(2)参与黄铁矿产物转化失重阶段活化能分别为180.94 kJ/mol、229.69 kJ/mol和243.46 kJ/mol,动力学机制均为成核与生长(n=1).

不同矿浆温度下Ca^(2+)、Mg^(2+)对黄铁矿可浮性的影响

这是一篇矿物加工工程领域的论文。通过单矿物浮选实验、浮选溶液化学、Zeta电位、XPS,研究了不同矿浆温度下Ca^(2+)、Mg^(2+)对黄铁矿浮选效果的影响机理,结果表明:低温能够明显抑制黄铁矿的浮选,且温度降低能够明显弱化Ca^(2+)、Mg^(2+)对黄铁矿浮选的抑制作用。当矿浆温度从20℃降至5℃时,矿浆中带电粒子运动速度减慢,Zeta电位增大,生成氢氧化钙镁沉淀的临界pH值增大,纯水矿浆中黄铁矿表面的FeO/OH的比例减小,Ca^(2+)、Mg^(2+)矿浆中黄铁矿表面FeO/OH含量的降低幅度减小,减少了黄铁矿表面的氧化程度和活性吸附位点,减少了Ca^(2+)、Ca(OH)+,Mg^(2+)和Mg(OH)+等离子在黄铁矿表面的吸附;但低温并不改变Ca^(2+)、Mg^(2+)在黄铁矿表面的存在形式和吸附状态,pH值为9时,钙镁均以Ca^(2+)、Ca(OH)+、Mg^(2+)、Mg(OH)+的形式存在并吸附在黄铁矿表面。

低碱条件下糊精与钙离子协同作用对闪锌矿与黄铁矿浮选分离的影响

闪锌矿与黄铁矿的浮选分离大多在高碱条件下进行,但这会导致药剂用量大、设备腐蚀严重等问题,为此,采用清洁高效的有机抑制剂糊精作为黄铁矿的抑制剂,通过矿物表面润湿性检测、吸附量测试以及红外光谱检测阐明糊精与矿物之间的作用机理,并利用浮选溶液化学理论分析钙离子、糊精与黄铁矿三者之间的吸附方式。研究结果表明:在弱碱性条件下,糊精单独作用时,对黄铁矿的抑制效果不佳,但加入钙离子后,糊精对黄铁矿的抑制作用显著增强;在弱碱性条件下,钙离子会以Ca(OH)^(+)的形式强烈地吸附在黄铁矿表面,同时,Ca(OH)^(+)与糊精之间也具有很强的吸附力,促进糊精在黄铁矿表面的吸附,从而加强了糊精对黄铁矿的抑制,实现闪锌矿与黄铁矿的浮选分离。

新疆东天山黄滩金铜锌矿成矿时代——来自白云母^(40)Ar-^(39)Ar年龄和黄铁矿Re-Os年龄约束

卡拉塔格是东天山十分重要的铜矿集区,发育5个不同时代和成矿类型的成矿系统。近年来新发现了黄滩(包括金岭)金铜锌矿床,赋存于火山岩系中,发育层状矿化、脉状矿化和黄铁绢英岩化,但层状矿化和黄铁绢英岩化形成时代不清楚,制约了进一步找矿勘查工作。本文基于野外调查和室内研究,开展白云母^(40)Ar-^(39)Ar年龄和黄铁矿Re-Os年代学研究,获得黄铁绢英岩中白云母^(40)Ar-^(39)Ar坪年龄为429.46±3.91 Ma,7件层状矿化中黄铁矿Re-Os等时线年龄为436.5±4.2 Ma。层状矿化年龄与前人获得含矿岩系英安岩和英安质凝灰岩年龄(434~438 Ma)、脉状矿化年龄(432~438 Ma)一致,表明层状矿化、脉状矿化和黄铁绢英岩化是同一成矿事件的产物,黄滩为富金火山成因块状硫化物(VMS)型矿床。因此,尽管黄滩和红海‒黄土坡为VMS型矿床,红石为火山热液脉状矿床,但它们均为同一VMS成矿系统,形成于430~439 Ma,受控矿因素的差异,造成了成因类型、矿化类型和成矿元素组合的多样性。

贵州普克金矿区黄铁矿和方解石地球化学特征及地质意义

贵州普克金矿区位于我国著名的滇-黔-桂“金三角”地区泥堡大型金矿西南方向的外围区域,与泥堡金矿处于相同的大地构造环境,地层特征、构造样式基本相同,成矿地质条件良好,对其开展成矿流体性质和物质来源研究,有助于理解普克矿区金的成矿作用,并为下一步找矿勘探提供新的参考。本文在对普克金矿区地表发育的(褐铁矿化)黄铁矿-方解石脉进行野外地质调查的基础上,开展矿物学、方解石稀土元素以及黄铁矿电子探针与微区原位LA-ICP-MS分析,结果显示普克金矿区内大部分方解石脉显示出与泥堡金矿床不含矿方解石脉相似的稀土元素配分特征,少数方解石样品显示出与黔西南卡林型金矿成矿期方解石稀土元素一样的中稀土元素富集和Eu正异常特征。该类方解石脉中的黄铁矿Au元素含量高出平均地壳丰度及沉积成因黄铁矿中Au的含量几个数量级,且Au在黄铁矿中以Au+离子形式存在,表明这些黄铁矿形成于金成矿期的热液环境。含金方解石出现中稀土元素富集模式和Eu正异常特征,表明金成矿流体系还原性质。由于地壳抬升剥蚀的影响,普克金矿区内中稀土元素富集、Eu正异常的方解石脉在地表的露头较少,也可能与普克金矿有利成矿地层层位(二叠系峨眉山玄武岩组)埋深较大、能运移到现今地表层位(三叠系永宁镇组)的成矿热液相对较少有关,指示深部有较好的金成矿潜力。

黄铁矿基MFC-CW耦合系统反硝化动力学研究

研究比较了黄铁矿基双阳极MFC-CW在不同碳氮比(0和2.5)及初始硝酸盐浓度(7、14和28 mg/L)条件下上阳极和下阳极的反硝化速率,以及对不同阶段硝酸盐还原反应动力学的模拟,从动力学角度揭示系统自养-异养协同反硝化机理。结果显示:不同碳氮比下系统两阳极硝酸盐还原效果差异不大,而亚硝酸盐累积、硫酸盐生成的差别较大,两阳极处微生物群落组成相似,优势菌属的相对丰度受C/N、阳极位置影响较大;两阳极处的硝酸盐还原动力学均属于一级反应,且C/N=0时反硝化速率常数(0.0087、0.0045和0.0188/h)均小于C/N=2.5(0.0151、0.0071和0.0798/h;以上阳极为例);MFC-CW系统的反硝化动力学更符合Monod-CSTR模型,且在停留时间较长时取得更好的拟合效果,随着停留时间的增加,C/N=0时系统的反硝速率增加,C/N=2.5时系统的反硝化速率在一定范围内波动[0.6662—0.7744 g/(m^(2)·d)]。实验结果可为黄铁矿基MFC-CW的实际工程应用提供理论指导。

安徽巢湖凤凰山栖霞组臭灰岩段黄铁矿结核的地球化学

沉积黄铁矿的地球化学是认识重金属汇、矿床金属来源、古海洋化学及环境条件的重要途径。巢湖北郊凤凰山上石炭统黄龙组至下二叠统栖霞组臭灰岩段揭露良好,臭灰岩中黄铁矿结核普遍,集中产出于碳质页岩上2~3 m的沥青质灰岩中,其地球化学特征及成因不清。为查明黄铁矿结核的地球化学特征,分析臭灰岩段的沉积环境,推断早二叠世早期古环境演化,厘清碎屑岩段与臭灰岩的关系,从该剖面采集10个黄铁矿结核和灰岩样品,采用偏光显微镜、X射线荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪分析测试其矿物成分和主微量元素组成。结果表明:凤凰山下二叠统栖霞组臭灰岩段下部普遍发育的黄铁矿结核呈块状和微晶粒状,与灰岩界线清晰,并未切割或破坏有机质纹层,为成岩孔隙水交代生物而成。臭灰岩中SO_(3)和Fe_(2)O_(3)显著富集,分别与高含量有机质和与下伏碎屑岩段一致的陆源供应有关。与上陆壳相比,臭灰岩中Se、Mo和Cd富集,黄铁矿结核中Cr、Ni、As、Se、Mo、Cd、Sb和Hg富集。碎屑岩-臭灰岩的岩性组合、黄铁矿结核的分布范围及其主微量元素地球化学特征均表明臭灰岩和黄铁矿结核沉积于受部分陆源物质影响的稳定大陆边缘缺氧强还原海相环境。

气溶胶化丁基黄药强化黄铁矿浮选回收机理研究

为分析气溶胶处理丁基黄药对黄铁矿浮选效果的影响规律及其机理,以气溶胶化丁基黄药为捕收剂,进行了黄铁矿单矿物浮选实验,采用电导率、红外光谱及XPS等手段对经气溶胶处理前后的丁基黄药作用的黄铁矿进行表征。结果表明,气溶胶化丁基黄药可显著提高丁基黄药中的有效成分双黄药分子的含量以及黄铁矿的浮选效果,在丁基黄药质量浓度为15 mg/L时,黄铁矿的回收率为57.20%,与未处理相比,黄铁矿回收率提高16.47百分点。气溶胶化处理丁基黄药可以提高溶液中的溶解氧浓度,溶解氧既可促进溶液中双黄药的生成,强化丁基黄药对黄铁矿的捕收效果,又可影响黄铁矿的氧化反应程度,使黄铁矿表面矿物组成发生变化,并且疏水性单质硫的比例增加了7.61百分点,有利于黄铁矿上浮。此外,由于气溶胶化丁基黄药在黄铁矿表面吸附量增大,黄铁矿表面所含疏水基团-C4H9增多,提高了黄铁矿的疏水性。研究结果对气溶胶浮选技术在浮选领域应用有一定的参考意义。

黄铁矿晶体断裂机制与表面反应性研究

通过密度泛函理论、断裂键参数和晶体结构分析,本文研究了黄铁矿晶体各向异性、晶体断裂规律及表面反应性。研究结果表明,黄铁矿晶体中存在Fe—S和S—S两种化学键,且Fe—S键的键能高于S—S键。Fe—S键与S—S键强度不等导致晶面断裂键密度与表面能关系不显著。通过引入化学键能量参数,本文得出晶面断裂能密度更适合分析黄铁矿晶体断裂机制和预测表面能,进而从晶体化学的角度解释了黄铁矿(100)、(111)、(210)、(110)面的表面能及其在晶体断裂时出现的困难程度依次增加的趋势,同时明确了黄铁矿常见暴露面的位点配位性质。基于此,研究得出黄铁矿表面低配位数的位点活性相对较强,从晶体化学的角度阐述了含金黄铁矿具有良好可浮性以及黄铁矿不同晶面氧化性差异的机理。

沉积岩中黄铁矿含量及其硫同位素组成连续测定方法研究

沉积岩中黄铁矿的含量和硫同位素组成研究可以用于判断沉积环境特征,反演成岩成矿过程。设计了一套多通道的黄铁矿硫提取装置,确定了装置的加热温度为130℃,实验时间为2h,优化了实验流程,实现一次提取同时满足黄铁矿含量及其同位素组成测定需要。采用亚甲基蓝分光光度法测定硫含量和元素分析仪-气体同位素质谱法测定黄铁矿硫同位素组成。亚甲基蓝分光光度法的标准曲线的线性相关性R^(2)=0.9999,黄铁矿样品的加标回收率介于94%~100%之间,10次测量的相对标准偏差为1.9%。黄铁矿经过铬还原法提取生成的硫化银的硫同位素组成的测试结果和本身的测试结果在误差范围内一致,精度≤0.2‰,可以满足沉积岩中黄铁矿硫同位素测试需求。

不同CO_(2)压力下黄铁矿与煤制气耦合机制研究

目的为了研究不同CO_(2)压力下黄铁矿与煤制气的耦合机制,方法利用压力为1,3,5 MPa的高压罐进行煤和黄铁矿厌氧发酵产气试验。结果结果表明:(1)压力1 MPa时产气量较好,最终产气量为1.26 mmol/g;压力增加,罐中产气量减少,压力5 MPa时产气量仅0.02 mmol/g。(2)随着压力增加,水溶液中HCO-3质量浓度和氧化还原电位(Eh)逐渐上升,pH逐渐下降,5 MPa试验组反应末期pH最低,为4.02,1 MPa压力罐内总铁有消耗,波动较大;反应前期,3,5 MPa压力罐中总铁质量浓度持续增加,说明反应前期3,5 MPa压力下黄铁矿溶解量增加较多;(3)高压条件下,化学需氧量(chemical oxygen deman,COD)和短链脂肪酸浓度水平的显著减少反映了厌氧发酵程度的减弱和黄铁矿酸化程度的增强;(4)压力增加,功能菌种丰度和多样性降低,硫杆菌属逐渐处于优势地位,厌氧发酵过程基本停滞。结论适宜的CO_(2)压力条件可促进煤储层条件下的微生物生长代谢,同时添加黄铁矿发生氧化产生的铁离子,可促进菌群酶活,使煤生物产气反应顺利进行。研究结果可为原位条件富集营养液注入后的产气机制研究提供理论支撑。

巴氏芽孢杆菌对黄铁矿氧化产酸的抑制作用与重金属固定效果实验研究

矿山的开采和选矿活动产生的大量尾矿和废石大多露天堆放,其中的含硫化物经氧气、水和微生物氧化产生的酸性矿山废水(AMD)未经处理接触水体会造成严重的环境污染甚至威胁人们生命健康,被认为是全球采矿业面临的主要环境问题。目前常用的治理方法为末端治理,治标不治本,因此开展有效的源头控制尤为重要。为探究从源头控制AMD的产生,以黄铁矿为研究对象,选用巴氏芽孢杆菌,加入H_(2)O_(2)作为氧化剂模拟氧化环境,进行了为期10 d的实时监测实验和重金属污染溶液修复实验,从pH、Eh、SO_(4)^(2-)和各重金属离子浓度考察细菌对黄铁矿氧化产酸行为的抑制作用与重金属固定效果。结果显示,在细菌提供的碳酸盐缓冲作用下,体系pH提高到中性至偏碱性且Eh维持在低电位还原环境,同时降低了SO_(4)^(2-)浓度。细菌响应其诱导共沉淀和细胞壁吸附机制对各重金属离子的去除率皆达到80%以上。表明了其抑制黄铁矿氧化产酸的有效性和良好的重金属固定效果。

骨料中的黄铁矿反应及其对胶砂试件的破坏机理研究

研究了不同条件下(干燥环境、自然环境、干湿循环、冻融循环),用含黄铁矿细骨料制备的胶砂试件中黄铁矿反应及其对试件的破坏机理。结果表明:干燥环境下,黄铁矿反应较弱,自然环境、干湿循环、冻融循环条件下,黄铁矿反应较强;自然环境下,黄铁矿氧化,造成延迟型钙矾石和铁锈膨胀型破坏;干湿循环条件下,黄铁矿反应形成的石膏溶出,无延迟钙矾石形成,破坏形式以铁锈膨胀破坏为主;冻融循环条件下,黄铁矿反应形成延迟型钙矾石,但氧化不充分,生成四氧化三铁。

四川里伍铜尾矿中铁闪锌矿和磁黄铁矿的高效分离回收试验

为综合回收四川里伍铜矿选铜尾矿中的有价元素锌、硫,采用优先浮选试验筛选了铁闪锌矿和磁黄铁矿的高效活化剂、捕收剂等,并进行了闭路试验。结果表明:试验样采用1粗4精2扫选锌、1粗3精3扫选硫闭路工艺流程处理,可获得锌品位45.62%、锌回收率85.83%的锌精矿,硫品位39.98%、硫回收率75.67%的硫精矿,锌精矿达到七级产品质量要求,硫精矿达到二级产品质量要求,较好地实现了铁闪锌矿和磁黄铁矿的浮选分离。

黄铁矿在组氨酸、赖氨酸、精氨酸中的电化学氧化机理研究

黄铁矿开采冶炼过程中会产生尾矿废渣,暴露的金属硫化物被氧化后产生的酸性矿山废水污染等环境问题突出。研究黄铁矿的氧化机理,对抑制或阻止酸性矿山废水产生具有重要意义。采用碱性氨基酸作为电解质研究黄铁矿的电化学氧化机理,利用OCP、CV、Tafel极化曲线、LSV、EIS等电化学方法对黄铁矿表面的电化学行为进行测量,验证了黄铁矿在碱性氨基酸体系中氧化的可行性,黄铁矿在3种碱性氨基酸中氧化机理一致,最终发现,黄铁矿在电解质溶液中的氧化速率为赖氨酸>精氨酸>组氨酸。

PHBV/火山岩/黄铁矿协同强化处理养殖尾水效果分析

针对水产养殖尾水低碳氮比导致脱氮除磷效率不高的问题,研制了基于3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)/火山岩/黄铁矿协同耦合的生物过滤装置,并对其处理养殖尾水的效果进行了分析。设计了2组不同滤料填充量的过滤装置,柱1装置从上至下依次填充黄铁矿15 cm、混合滤料15 cm和火山岩5 cm,柱2装置填充黄铁矿10 cm、混合滤料15 cm和火山岩10 cm,分析了不同填料质量比对脱氮除磷效率的影响。结果表明,柱2装置对硝酸盐氮的平均去除率达到了97.8%,显著高于柱1装置(p<0.05),而柱2对磷酸盐的平均去除率低于柱1,平均去除率仅为35.0%。增加火山岩质量比有助于提升装置对硝酸盐的去除效率,而增加黄铁矿质量比有助于提高装置对磷酸盐的去除效率。当溶解氧浓度在1.2~1.5 mg/L之间时,装置可以同时进行脱氮除磷。综上所述,采用PHBV/火山岩/黄铁矿协同强化处理工艺可以实现养殖尾水中氮磷等营养盐的同步去除,为解决养殖尾水深度净化问题提供了新方法。

黄铁矿的标型特征及其在找金矿研究中的应用

黄铁矿作为许多贵金属矿物的载体之一,与金属矿床的关系密切,分布也非常广泛,特别是金矿床中几乎均有黄铁矿的产出,且通常作为金的主要载体矿物,黄铁矿的化学成分标型特征贮藏了大量的找矿矿物学和成因矿物学信息。本文通过对黄铁矿的标型特征的研究与归纳总结,并以典型的吉林某金矿床为例,充分说明了运用黄铁矿的标型特征对划分矿床成因、成矿阶段以及判断矿体延伸与剥蚀程度、矿石的含金性等提供了重要的找矿依据。

江东金矿床黄铁矿矿物学和微量元素特征对成矿过程的指示

江东金矿床位于湘东北地区万古金矿田,赋存于新元古代冷家溪群浅变质岩中,矿体受NW向断裂控制,金资源量约12.9 t,成矿规模大,能有效代表万古金矿田的成矿特征。目前,对于该矿床细致的矿相学、元素地球化学以及金的富集机制研究相对较少,限制了对其成矿过程的理解。本文在野外地质工作的基础上,对江东金矿床的成矿阶段进行了划分,通过背散射图像和LA-ICP-MS微区原位分析,获得江东金矿床不同世代黄铁矿的微量元素特征。研究表明,江东金矿床成矿阶段划分为:石英-白钨矿阶段(Ⅰ)、石英-黄铁矿阶段(Ⅱ)、石英-多金属硫化物-金阶段(Ⅲ)和石英-方解石阶段(Ⅳ)。根据黄铁矿的结构和微量元素特征,识别出4种类型的黄铁矿:第Ⅱ阶段的粗颗粒自形的Py1a(贫Co、Ni、As、Au)和多孔Py1b(富Co、Ni,贫As、Au);第Ⅲ阶段的Py2a(蚀变围岩中,富As、Au)以及Py2b(烟灰色石英脉中,富As、Au)。不可见金主要以固溶体金(Au~+)的形式赋存于黄铁矿晶格中,且其富集和As关系密切。结合前人研究,推断溶解-再沉淀、围岩硫化作用是江东金矿床主要的金沉淀机制。