硫酸直接浸出磷石膏中稀土元素的研究

为弄清磷石膏(PG)中低含量稀土元素(REE)的浸出规律及磷石膏浸出后品质的改善情况,通过实验研究了用硫酸直接浸出磷石膏中REE的过程动力学及磷石膏物相的变化。研究结果发现,REE浸出率随浸出温度升高先降低后增加、随液固比增大不断增加、随硫酸浓度增大先增加后降低。在25℃下总浸出率较高,可达25%;其中La的浸出率最高,Pr的浸出率最低。REE浸出率在0~20 min内快速增加,随后趋于平缓,整个浸出过程动力学受灰层扩散控制。伴随着REE浸出的同时,石膏表面发生溶解,在溶液过饱和时重结晶形成脱水相的针状CaSO_(4)细晶,而石膏的体相整体形貌变化较小,导致REE浸出率偏低。酸浸后样品粒径小于10μm的颗粒占14.90%,较原样增加了5.16%,磷石膏粒径变小、杂质减少。研究结果可为磷石膏的综合利用提供参考。

制备方法与Ce^(3+)对二水硫酸钙晶须形貌的影响

本文以稀土石膏为原材料研究了制备方法对硫酸钙晶须(CSW)形貌和结构的影响,并以二水硫酸钙(分析纯)为原材料,CeCl_(3)·7H_(2)O为铈源,探究稀土铈的加入对CSW的结构和形貌的影响。利用SEM、XRD、XPS和FL等表征手段对CSW的结构、形貌和组成及其荧光性能等进行表征和分析。研究结果表明:采用微波法可以制备高长径比的CSW,其平均长度为263μm,平均长径比为39.50。Ce^(3+)以原子置换的形式进入CSW,对晶须的晶体结构不产生影响,但改善了CSW的形貌。添加2%(质量分数)的Ce^(3+)能够促进晶须向一维生长,使得CSW的长径比显著增加,而过量的Ce^(3+)会促使晶须横向生长。研究证明稀土石膏中含有微量的稀土元素Ce,同时发现由稀土石膏制备的CSW具有发射蓝光的特性,这对开发利用稀土石膏具有重要的理论指导意义。

稀土石膏制备硫酸钙晶须及晶须形成机理

为解决稀土冶金过程中产生的废渣回收利用问题,以稀土石膏为原料制备硫酸钙晶须(CSW)。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重-差示扫描量热(TG-DSC)等对样品进表征,研究晶须生长时间和钙离子浓度对CSW形貌的影响。结果表明,CSW的生长基本经历成核-轴向生长-溶解-纵向生长。其生长机理主要是轴向螺旋位错和层-层自组装生长方式。陈化时间为1.5 h,晶须生长完全。钙离子浓度越高越有助于晶核形成,从而对CSW的形成过程起到强化作用,促进其快速生长。

稀土石膏常压酸化法制备硫酸钙晶须的研究

以含稀土的石膏为原料运用常压酸化法合成硫酸钙晶须,探讨了不同工艺条件对生成的硫酸钙晶须形貌的影响,同时还考察了晶型助长剂的种类和晶型助长剂的含量对硫酸钙晶须生长的影响,利用SEM和XRD分别对硫酸钙晶须的表面形貌、物相特征做了表征分析。实验得到制备硫酸钙晶须的最佳的反应条件:稀土石膏质量浓度为0.22 g/mL、反应时间为25 min、盐酸浓度为2.8 mol/L、反应温度为70℃、陈化时间为4 h,在此条件下合成的硫酸钙晶须平均长度为61μm,平均长径比为30.5;通过对比实验选出了CuCl2作为促进硫酸钙晶须生长的助长剂,在添加5%(质量分数)的CuCl2的情况下可使硫酸钙晶须长径比从30.5增至41,长度从61μm增至81μm。

硫酸钙晶须表面无机磷酸三钠-有机硬脂酸复合改性

聚合物中天然橡胶(NR)的填充补强剂主要是炭黑等材料,炭黑等会在生产过程中造成大量的碳排放,因此可将硫酸钙晶须(CSW)作为新型补强剂应用到橡胶复合材料中替代炭黑。硫酸钙晶须表面是亲水性的,与有机基体相容性较差,本工作首先使用稀土石膏作为原材料制备硫酸钙晶须,然后采用无机磷酸三钠-有机硬脂酸对晶须表面进行改性。重点优化改性温度、时间和改性剂用量等工艺条件对改性效果的影响,实现了CSW稳定性和疏水性。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、Fourier红外光谱、热重-差示量热分析和X射线光电子能谱等检测手段进行表征分析。结果表明:CSW加入量为20.00 g/L,硬脂酸加入量为CSW的6%,改性时间为15 min,改性温度为80℃和0.02 mol/L磷酸三钠为最佳改性工艺条件。改性后最佳产物的接触角达到104.23°,修饰层实现纳米级,其厚度为121.26 nm。改性机理为磷酸三钠在晶须表面生成CaHPO_(3)和Ca(OH)_(2),然后其与硬脂酸发生键合反应,生成C_(17)H_(35)COO-Ca-表面层。该改性工艺实现了CSW的疏水性,为纤维型晶须在NR中的应用提供了实验和理论基础。

四川邻水高滩镇地热井含膏盐段岩屑稀土元素特征及意义

膏盐稀土元素研究不仅可以查明成矿物质来源,而且对于评价钾盐的成矿潜力也具有重要意义。四川盆地华蓥山东翼四川邻水县高滩镇倒碑村地热井嘉陵江组—雷口坡组钻遇多层膏盐夹层,对其岩屑开展了岩石学、稀土元素和相关微量元素测试分析。研究表明:(1)该区嘉陵江组—雷口坡组膏盐层成分主要为石膏,含少量钾长石、石英、黏土矿物等陆源碎屑,ΣREE较低,为7.18×10^(–6)~77.63×10^(–6),均值20.03×10^(–6),明显低于泥岩及砂岩稀土总量,与江西信江盆地晚白垩世膏盐以及安徽北部等地碳酸盐岩REE总量相近。ΣREE与Al的主要载体(黏土矿物)呈正相关关系,HREE与LREE亦呈明显正相关关系,稀土元素来自附近泸州古隆起陆源碎屑态黏土矿物以及黏土矿物对水体中稀土的吸附作用,这两种作用可能是该区膏盐类稀土元素的主要来源。稀土元素含量或可作为膏盐和盐岩盆地与古陆距离的评价指标。膏盐岩屑矿物组成及稀土元素特征反映该区靠近泸州古隆起,来自古陆的地表淡水的淡化作用,是该区未能形成规模性钾盐矿床的主要原因;(2)该区膏盐层段岩屑稀土元素为相对平坦的页岩标准化曲线形态,LREE/HREE介于3.02~3.72之间,平均值3.37。(La/Yb)N介于1.15~1.63之间,平均值1.29,曲线略向右倾斜,轻稀土弱富集。δEu介于1.14~6.89之间,平均值2.65。δCe介于0.81~0.87,平均值0.85,具明显的Eu正异常和较弱的Ce亏损,表现为缺氧、还原、强酸的环境,地层中或广泛存在热化学硫酸岩还原作用(TSR);(3)La/Ce值、Zn-Ni-Co三角图、logTh-logU相关图显示膏盐地层为高温环境,这促进了TSR作用的发育。高温除与正常地温梯度相关外,还可能与峨眉山玄武岩喷发后续效应以及雷口坡组底部火山喷发(绿豆岩)有关。这些研究有助于膏盐类稀土元素聚集机理的认识,对于膏盐沉积、成岩过程中稀土元素的地球化学行为的认识也有积极意义。