中国锂资源的主要类型、分布和开发利用现状:评述和展望

作为核心战略金属资源,锂矿勘查与研究已成为当今矿产勘查和地学研究的热点。全球锂资源主要分布在南美洲“锂三角”地区(玻利维亚、智利和阿根廷)、美国、澳大利亚和中国。我国锂矿资源较为丰富,主要集中在新疆、青海、西藏、四川、江西和云南6省(区),可划分为16个锂成矿带。锂矿类型包括卤水型、硬岩型和黏土型三种。卤水型锂矿又可分盐湖型和地下卤水型,其中盐湖型锂矿主要集中分布在青海和西藏,储量巨大;地下卤水型锂矿主要分布于四川盆地及潜江凹陷,数量较少。硬岩型锂矿又可分为伟晶岩型、花岗岩型和隐爆角砾岩型,其中伟晶岩型锂矿主要发育在阿尔泰、阿尔金、西昆仑、川西、喜马拉雅、东秦岭和南岭等区域,成矿时代主要集中在燕山期、印支期和加里东期;花岗岩型锂矿主要发育在武夷、南岭、江南和兴蒙等造山带,成矿时代主要集中在燕山期;隐爆角砾岩型锂矿发育在大兴安岭。黏土型锂矿在滇中、贵州、广西成矿潜力巨大。伟晶岩型锂矿的含锂矿物以锂辉石为主,矿石的锂品位较高,开采比较容易,是我国锂供给的重要来源。除扎布耶、结则茶卡等少数碳酸盐型盐湖锂矿外,我国多数盐湖锂矿Mg/Li值高,卤水提锂技术相对复杂,成本较高。黏土型锂矿在我国还不具备开采条件,提取尚处在小试阶段,但一旦实现提取技术突破,将具有重要的应用前景。

诱导成矿学:一门亟待建设的新兴交叉学科

矿产资源是人类社会发展的重要物质基础,绝大部分矿产属于不可再生资源,因此,迫切需要新的思路和方法实现矿产资源增储和高效绿色开发。本文提出创建一门新兴交叉学科--“诱导成矿学”的基本设想,该学科主要研究如何利用人工干预手段,加速并控制成矿元素的活化、迁移与富集,使得当前技术经济条件下不具开采价值的矿物岩石、低品位矿石以及尾矿、工业废弃物等转化为具有一定经济价值的矿产资源。“诱导成矿学”以岩石学、矿物学、矿床学、地球化学和构造地质学等地质学主要分支学科为基础,融合化学、生物学和环境科学等学科的新进展,旨在表生成矿人工调控和人类世矿产再造两个研究领域对矿产资源的增储和开发提出变革性思路和方案。

碱渣基地聚物制备及其吸附除磷性能研究

以偏高岭土和工业废弃物碱渣为原料,制备碱渣基地聚物除磷材料。通过等温吸附试验和动态吸附试验,探究了该材料的除磷性能。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜等分析了材料在除磷反应前后的物相组成、元素化学环境和微观形貌。结果表明,碱渣基地聚物对磷酸根的静态吸附符合Langmuir吸附模型,理论最大吸附量为56.45 mg/g。地聚反应生成的无定形铝硅酸钙是除磷的主要活性成分,该成分可释放出氢氧根,促进钙离子与磷酸根形成难溶磷酸氢钙,从而达到除磷效果。

环境中丙烯醛存在现状与危害作用的进展研究

丙烯醛是一种环境中普遍存在的挥发性有机污染物。主要通过工业排放、机动车尾气排放、烟草燃烧、厨房油烟等途径进入大气和水体中。丙烯醛可对人体的呼吸系统、心血管系统、生殖系统、神经系统和消化系统等造成不同程度的危害。文中总结了丙烯醛在环境中的污染来源,分析了丙烯醛在环境中的存在现状,并对丙烯醛对人体的危害作用的研究进展进行了讨论,以期为环境中丙烯醛的控制策略研究提供一定的参考。

富稀土深海沉积物中稀土元素载体矿物的研究进展与展望

广泛分布于太平洋与印度洋的深海富稀土沉积物是一种重要的稀土资源,其储量远超陆地稀土资源的储量,并具有富含中-重稀土元素、易于浸出等优点。已有研究表明,稀土元素的含量、赋存状态和成矿机制与载体矿物的类型、结构和性质之间的关系密切,且载体矿物本身是未来勘探开采深海稀土资源和进行稀土选冶的直接对象。本文回顾了深海富稀土沉积物中的主要载体矿物类型及其稀土元素赋存机制等方面的研究结果,并展望了未来富稀土沉积物中载体矿物的研究方向。太平洋和印度洋深海沉积物中最主要的载体矿物包括磷灰石、铁锰(氢)氧化物、粘(黏)土矿物以及钙十字沸石。稀土元素以耦合替代的形式进入磷灰石结构中,在铁锰结核中,稀土元素主要通过表面络合吸附的形式赋存,而有关钙十字沸石与粘土矿物对稀土元素的富集作用仍有待通过深入的微区矿物学分析厘清。未来相关研究的重点应是海洋沉积物中稀土元素载体矿物的定量分析,以及稀土元素载体矿物溶解-重结晶过程对稀土元素富集迁移的影响等。

离子吸附型稀土矿电动开采技术初探

离子吸附型稀土矿是我国的特色资源,为全世界提供了90%以上的中、重稀土。然而,现有的离子吸附型稀土矿中铵盐原地浸出开采工艺存在环境污染严重、资源利用率低、开采周期长和滑坡地质灾害频发等问题,开发新一代高效绿色的离子吸附型稀土矿提取技术是国家稀土战略的紧迫需求。本文介绍了电动开采离子吸附型稀土矿的概念设想,并对电动技术的特点进行了初步探索。通过实验室土柱实验证实了电动开采离子吸附型稀土矿的可行性,结果表明:电动法稀土采收率高,约为同等条件下传统直接浸出方法的2倍。电动开采过程中,电压梯度对稀土回收有重要影响:电压梯度升高,稀土元素浸出速率提高,但同时电解强烈,导致阴极附近稀土元素沉淀含量增加,浸出液中稀土元素含量降低。其次,电动开采过程必须添加提取剂,提取剂起到增加体系导电性和交换解吸风化壳中稀土离子的作用。最后,结合电动过程阳极由于电解产生H^(+)的特点,本文还提出了采用碳酸钙作为复合提取剂成分的设想,起到了有效缓解土壤pH值变化,并释放钙盐的作用。

硅藻生物硅中铝的赋存及其生物地球化学效应

硅藻是铝生物地球化学循环的重要驱动者。淡水和海洋硅藻均可对铝进行捕获,并将其作为构建硅藻生物硅的骨架元素。由此,铝在硅藻生物硅“携带”下迁移和循环,并通过降低硅藻生物硅的溶解度对其固碳效应等产生重要影响。本文主要从硅藻和铝的生物-元素界面作用机制、铝在硅藻生物硅中的赋存特征以及铝对硅藻生物硅的“生物泵”效率的影响及机制三方面,介绍铝的生物地球化学循环受硅藻驱动的机制以及铝在硅藻生物硅中赋存所引起的地球化学效应,最后提出相关研究面临的挑战和亟待解决的一些问题。

广东梅州花岗岩风化壳剖面的可见光-短波红外反射光谱特征及其对风化强度的指示

风化壳离子吸附型稀土矿床是含稀土元素的基岩在表生条件下,风化淋滤出的稀土元素吸附在以黏土矿物和铁氧化物为主的次生矿物表面形成的。基岩所含的原生矿物在风化过程中的分解、不同次生矿物的形成和转换及在表生环境中稀土元素的吸附或吸附能力是风化壳中稀土元素富集和分异的主要控制因素,故花岗岩风化壳离子吸附型矿床剖面风化强度以及风化带的划分对研究矿床成因和找矿勘探工作具有重要意义。可见光-短波红外反射光谱(VSWIR,波长范围350~2500 nm)识别的次生矿物,如赤铁矿、针铁矿、高岭石和蒙脱石等,其物相和含量特征可以作为划分基岩风化强度的有效依据。本文以广东梅州黄畲花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的风化剖面为例,尝试采用可见光-短波红外反射光谱并结合X射线衍射法(XRD)研究剖面中矿物种类和相对含量。研究结果表明花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床剖面在全风化层存在大量的赤铁矿及少量针铁矿,相应地VSWIR在500 nm和900 nm附近形成明显的光谱吸收特征,而700 nm附近微弱。全风化层和半风化层样品在1396 nm附近的光谱特征明显,而弱风化基岩该光谱特征较为微弱,吸收深度d1396及d2200/d1900比值从弱风化基岩至表土层则表现出逐渐增强的趋势,该现象与风化剖面中从深部到地表高岭石含量逐渐增多的事实相吻合。

低品位高烧失硅藻土用于制备碱激发地聚物材料的机理研究

以低品位高烧失硅藻土为硅源,制备了地聚物材料,考察了硅藻土添加量以及所含有机质对材料抗压强度的影响。结果表明,高烧失硅藻土可在高比例(50%)添加下制备出抗压强度为26.2 MPa的地聚物材料,而在去除硅藻土中的有机质后,相应地聚物材料的抗压强度可进一步提升至57.4MPa。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法系统分析了上述2组地聚物材料在成分、结构上的差异。结果表明,高比例添加硅藻土可以促进偏高岭石解聚,进而提升产物抗压强度;有机质则通过妨碍活性硅释放和单体缩聚以及提高气孔含量降低地聚物材料的抗压强度。

含铬方解石向磷灰石转化过程中铬的迁移和固定

为了研究含重金属方解石向磷灰石转化过程中重金属的迁移转化规律,通过共沉淀法制备了分别含Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的方解石,在水热条件下研究其向磷灰石的转化过程,并用XRD、FT-IR、SEM、ICP-OES等手段对产物进行测试和表征。结果表明,含Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的方解石均可在水热条件下转化为碳羟磷灰石,超过97%的铬被固定到磷灰石结构中,仅约0.18%~2.06%的Cr(Ⅲ)、0.10%~0.62%的Cr(Ⅵ)被释放到溶液中。反应温度介于120~200℃范围内,温度越高,释放到溶液中的铬越少。研究结果表明,通过方解石-磷灰石的转化可以将铬固定到磷灰石中,从而降低土壤中铬的生物可利用性。

胶东焦家巨型金矿床的剥露历史与保存

焦家巨型金矿床已探明金资源量约1200t,是中国最大的金矿床.目前对该矿床剥露历史的研究尚较薄弱,已获得的低温热年代学数据集中于−1000m标高以浅,缺乏更深部的数据约束矿床形成后较晚时期的剥露历史.本文对该矿床典型勘探线剖面−1100~−2000m标高样品的锆石和磷灰石进行裂变径迹测试,结果表明,锆石裂变径迹年龄介于(144.2±6.3)~(124.4±5.5)Ma,代表了样品冷却及受成矿流体热扰动的年龄;磷灰石裂变径迹年龄介于(28.1±2.6)~(16.2±1.0)Ma,是金矿床晚期剥露和冷却过程的时间记录.结合前人对焦家金矿田−1000m以浅的低温热年代学研究,估算了矿床的剥露速率和剥蚀厚度,分析了矿床的剥露历史与保存程度.按抬升冷却速率将矿床的剥露历史分为120~95Ma(快速抬升冷却期)、95~50Ma(较缓慢抬升冷却期)、50~30Ma(缓慢抬升冷却期)和30Ma以来(较快速抬升冷却期)四个阶段.各阶段分别对应胶东强烈伸展和胶莱盆地火山喷发、胶莱盆地拗陷和巨厚王氏群磨拉石沉积、构造宁静期、胶北隆起顶部临朐群玄武岩喷发等地质事件,与胶东地区白垩纪以来的盆-山耦合过程相吻合.获得的矿床剥蚀总厚度为(5.2±1.2)km,认为矿体的剥蚀程度较弱,焦家及邻区金矿床深部找矿潜力巨大.新的研究结果对胶东地区深部找矿具有重要的指示意义和实践价值.