矿料活化方式对有色金属锡矿尾矿合成ZSM-5的影响

采用两种不同的活化方式对锡矿尾矿进行活化,活化矿料不需要添加其他额外硅源和铝源,在相同的活化碱量条件下,分别制备出不同硅铝比的ZSM-5分子筛产物,并以XRD、SEM、ICP、BET、NH3-DRIFTS等多种物理化学手段对所得产物进行表征。结果表明:当活化碱量均为1.2时,高温碱融活化法(F-R)可制备出硅铝比为28.10的类球形ZSM-5产物,其相对结晶度可达到101.3%,收率为64.4%,比表面积相对较高(445 m^2/g);而采用低温碱溶液活化法(LS-R)可制备出高硅铝比(90.29)的形貌规整ZSM-5产物,其相对结晶度更高(达到123.9%),但收率和比表面积相对小(分别为52.6%和404 m^2/g);两种活化方式所得产物均含有B酸和L酸,但高温碱融活化法所得产物的B酸量更多,并且高温碱融活化法制备产物对尾矿中各主要元素利用率均高于低温碱溶液活化法。本工作表明,有色金属锡矿尾矿可实现高附加值资源化及减量化利用。

有色金属钨矿和铅锌矿尾矿资源化利用工艺技术研究

以有色金属钨矿和铅锌矿尾矿为原料,分别采取酸浸后高温碱熔和无酸浸低温碱溶两种活化预处理,并以常规水热法(CH)和微波水热法(MH)合成ZSM-5分子筛,采用XRF、ICP-AES、FT-IR、XRD、SEM、BET和催化剂活性评价对所得产物进行表征分析。结果表明:合成产物为ZSM-5分子筛,其总比表面积在273.21~350.51 m^(2)/g之间,MH法产物孔径较小;低温碱溶可以得到更高硅铝摩尔比n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))的前驱液,导致产物形貌由类球形转变为六方棱柱形,并且产物粒径减小;高温碱熔合成产物对干化尾矿SiO_(2)利用率更高,不过工艺复杂,能耗高;活化过程SiO_(2)溶出率的影响因素程度由高到低的顺序为CaO、其他杂质、Fe_(2)O_(3);合成相同结晶度的ZSM-5分子筛时,MH法所需时间仅为CH法的四分之一左右,并且合成产物粒径更小,表面更洁净,SiO_(2)利用率更高;1 L反应釜工艺放大效应小,搅拌条件有利于合成体系的传质和传热,导致产物粒径减小,产物应用于脱硝反应的NO转化率可达94.31%。

广西西大明山渌井铅锌矿床成因——流体包裹体、硫化物矿物化学和硫同位素约束

渌井矿床是广西西大明山地区内一个典型的脉状铅锌矿床,矿体赋存于寒武纪地层中,主要受断裂构造控制。本文在详细野外调查的基础上,通过对其流体包裹体、硫化物矿物化学和硫同位素的系统测定和分析,探讨了成矿流体性质和矿质来源。流体包裹体研究表明,渌井矿床主成矿阶段流体包裹体类型以富液相的气液两相包裹体和纯液相包裹体为主,主成矿期包裹体均一温度为237~281℃(平均值为256℃),对应盐度为3.54%~12.69%(均值为8.39%)。硫化物电子探针分析结果显示,闪锌矿以富集Fe、Cd、In而贫Mn、Ga、Ge等元素为特征,多属于形成温度偏高的含铁闪锌矿类型。硫化物硫同位素研究显示,δ34S值总体变化范围为-1.9‰~4.4‰,呈塔式分布,均值为1.7‰,位于零值附近,暗示渌井矿床硫化物的硫主要来源于岩浆。综合矿床地质、流体包裹体、硫化物矿物化学及硫同位素特征可知,渌井矿床应归属于热液脉型铅锌矿床范畴,在成因上与本区深部的隐伏岩体具有密切的联系,成矿时代可能为燕山晚期。

广西中酸性岩浆岩风化区风化矿床类型及成矿作用研究

广西区内139个主要风化矿床(点)中有近4成集中分布于中酸性岩浆岩风化区。新近纪以来新构造运动活跃,东亚季风盛行产生了湿热气候,致使近2.0×105 km 2不同时代、不同岩性的中酸性岩浆岩广泛出露并遭受强烈风化,大面积的厚层风化壳在低山丘陵地貌景观区得以保存,这为风化矿床的发育提供了得天独厚的气候、地质、构造和地貌等条件。广西中酸性岩浆岩风化作用形成的矿床主要包括残积型(以钛铁砂矿为代表)、淋积型(以离子吸附型稀土矿为代表)和残余型(以高岭土矿和膨润土矿为代表)三个类型。这些不同类型的风化矿床在成矿条件上表现出显著的母岩专属性和风化环境偏在性,二者联合约束了风化矿床的成矿作用及成矿类型。风化过程中复杂的水岩反应(淋积作用、残积作用和残余作用)是导致中酸性岩浆岩风化形成各类矿床的内在机制。

双金属MOFs的NO/CO_(2)选择性吸附性能研究

采用溶剂热法合成制备含Co、Mn双金属节点的MOF-74材料,研究了室温下对NO的吸附性能,并通过IAST和穿透实验研究了材料的吸附选择性。结果表明,双金属Mn_(0.2)Co_(0.8)-MOF-74具有典型的MOF-74晶体结构,对NO的吸附量达到160.3cc/g,比单金属Mn-MOF-74提高了约19.4%。在低吸附分压时,NO/CO_(2)的理想溶液吸附(IAST)理论吸附选择性最大可达到397,经过5次循环吸附-脱附实验后的再生性能优良。模拟烟气的双组分穿透实验中,Mn_(0.2)Co_(0.8)-MOF-74对NO/CO_(2)的吸附分离性能达到35.5,可以作为一种优良的NO吸附分离材料。

白光LED用Phosphor-in-Glass荧光材料的研究进展

荧光粉/玻璃复合材料(Phosphor-in-Glass,PiG)具有优异的发光性能、导热性和化学稳定性,将有望替代传统白光LED产品中的有机树脂基荧光转换层,同时解决散热、发光效率、品质、眩光、使用寿命等多项技术性难题,具有广阔的市场应用前景。本文从发光性能、透明度、机械强度及批量化生产等方面分析了PiG材料研究过程中出现的关键科学问题,并综述了解决上述问题所采取的针对性措施,包括制备方法(压片烧结法、熔体急冷法、涂膜烧结法)、材料组分设计和荧光粉层结构优化等,从而全面阐述了高性能PiG材料的最新研究现状,最后展望了其未来的研究趋势。

有色金属尾矿资源化利用合成ZSM-5分子筛功能材料

有色金属尾矿的有效处置为当今矿山环境关注的重点。分别以3种含硅金属尾矿为原料,利用一种混合导向法均合成出高结晶度及纯度的ZSM-5分子筛产物。各种尾矿中硅元素的利用率均在55%以上,3种尾矿所制备催化材料具有良好的催化活性,以锡矿尾矿所合成的催化材料对酸浸矿料液中的重金属元素具有较好的吸附性能。因此有色金属尾矿可以用来制备性能良好的催化材料,从而有效降低ZSM-5分子筛的生产成本,实现有色金属尾矿的资源化、减量化及绿色化利用。

基于交流电磁场的高铁钢轨表面裂纹无损检测研究及展望

针对高铁钢轨表面产生滚动接触疲劳(RCF)裂纹导致对钢轨带来危害的问题,本文分析了钢轨表面滚动接触疲劳裂纹的形成机理及扩展规律,系统归纳了高铁裂纹的无损检测与表征方法。聚焦于交流电磁场检测(ACFM)技术,重点研究了ACFM技术发展及研究现状、理论研究成果以及存在的问题,综述了ACFM技术的特点及应用,通过与其他无损检测方法进行分析比较,阐述了ACFM测量法对钢轨表面裂纹的精准量化表征的优势。结果表明:ACFM探针传感器沿45°方向扫描,通过结合ACFM信号补偿量算法可将非均匀裂纹口袋深度误差降到5.5%,垂直深度误差降到7.1%,裂纹簇误差减小到7.1%;经过人工神经网络训练对钢轨RCF裂纹尺寸进行精准表征,最终计算的误差在10%以内。进一步讨论了融合人工智能技术的钢轨表面裂纹无损检测技术的发展趋势,为后续ACFM技术对钢轨表面RCF裂纹的检测和表征研究提出相关建议和展望。

内蒙朝克山辉长岩中单斜辉石矿物化学特征及地质意义

内蒙贺根山带广泛发育古生代基性岩浆岩,为探讨其岩浆源区和岩石成因,进一步了解中亚造山带东段古生代构造背景,笔者对朝克山蛇绿岩进行了矿物学研究。矿物电子探针结果显示,辉长岩中单斜辉石均属于透辉石,既有碱性特征,也有拉斑特征,SiO2含量为50.75%~52.99%,具有高的Al2O3,含量为2.03%~3.77%,相对亏损轻稀土元素(La/Sm)_(N)=0.12~0.22和高场强元素(HFSE;Nb、Ta、Zr、Hf、Ti负异常),富集大离子亲石元素(LILEs),与辉长岩全岩的特征程度相一致,共同指示岩体母岩浆可能为亚碱性的拉斑玄武质岩浆向碱性玄武质岩浆演化的趋势。单斜辉石的平衡温度为1099~1242℃,平衡压力为1.5~6.4 kbar,深度为5~21 km,显示明显的深源特征。结合前人研究成果,笔者认为朝克山蛇绿岩形成于弧后盆地环境。

机械研磨对离子吸附型稀土矿石中稀土赋存形态的影响

离子吸附型稀土矿是一类稀土元素呈水合或水合羟基吸附在黏土矿物表面的风化矿床。首次发现了这类矿石中在干法研磨条件下会导致稀土相态发生变化,通过模拟实验,证实机械研磨对矿石中离子相稀土含量变化的影响及其相态转变路径。结果表明,研磨后矿石中减少的离子相稀土主要转换为碳酸盐结合态,少数转换为铁锰结合态、腐殖酸结合态。其中,离子交换稀土减少53.48%,而碳酸盐结合态稀土增加36.05%。XRD和FTIR表明,机械研磨过程会导致黏土矿物发生结构性损伤,晶体结构受到变形,引起黏土矿物晶格破坏,出现了无序化特征。机械研磨伴随发生的机械力化学过程,可能是导致机械研磨后离子相稀土减少、稀土赋存状态变化、形态间发生转移等变化的关键原因,对于制定离子吸附型稀土矿勘查规范、矿石加工工艺、标准物质的研制流程、分析测试及黏土矿物的机械研磨机理研究等领域都具有重要的启示意义。机械研磨离子吸附型稀土矿矿石导致离子相稀土减少是这类矿床研究中一个重要的新发现。

钢渣电解锰渣赤泥复合胶凝材料的水化热研究

本试验选用电解锰渣、赤泥、钢渣作为混合材制备复合胶凝材料,系统优化混合材配比,利用微量热仪法测试了不同掺量混合材的复合水泥水化热,结合复合水泥胶砂强度情况,采用X射线衍射分析了混合材对水泥早期水化及其火山灰放热行为的规律和影响机理。结果表明:当混合材掺量为50%,赤泥:电解锰渣:钢渣为1∶2∶3时,复合水泥胶砂28 d强度可达到38.6 MPa;与普通硅酸盐水泥相比,钢渣、电解锰渣、赤泥的掺入可消耗多余Ca(OH)2,有助于水泥水化产物中钙矾石的稳定,并且C-S-H凝胶矿物相发育得到一定改善。复合胶凝材料水化放热速率降低,放热峰延缓出现,放热总量显著减少。

纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能

以NiCl_2·6H_2O、尿素、葡萄糖为原料采用水热法制备了NiO前体,将前体在空气中烧结最终得到NiO电极活性材料。该NiO样品具有镂空结构的类空心球形貌,且由50~100 nm初级纳米颗粒构成。对该NiO样品作为锂离子电池负极材料的储锂性能进行了研究,结果发现赝电容效应对该材料储锂容量和倍率性能有重要贡献。因独特的空心纳米结构和赝电容效应,该材料表现出出色的电化学循环稳定性和优异的大倍率充放电性能。在500m A·g^(-1)电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 m A·h·g^(-1),容量保持率达86.6%;在10 A·g^(-1)的超高倍率下,其稳定放电比容量仍高达432 m A·h·g^(-1)。

ZnF_2包覆对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,并利用Zn F2对其表面进行包覆改性。XRD、SEM和TEM测试表明,包覆处理不影响材料的晶体结构,2%(质量分数,以LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4质量计,下同)的Zn F2在LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4表面形成了约7 nm厚均匀包覆层。对未包覆的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4和1%、2%、3%的Zn F2包覆后的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的电化学性能进行了考察,发现Zn F2包覆能够减弱电解液与LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料之间的相互作用,稳定电极表面,提高材料的电化学性能。其中,2%Zn F2包覆样品表现出最佳的循环性能和倍率性能,0.2C电流倍率下循环200圈后,其放电比容量维持在109.0 m A·h/g,保持率为79.7%;5 C电流倍率下循环500圈后,放电比容量维持在94.2 m A·h/g,保持率为85.6%。

改性赤泥对复合胶凝材料的性能影响

以工业固废拜耳法赤泥、电解锰渣、钢渣为主要原料制备复合胶凝材料,研究各组分的最佳配比,在此基础上对拜耳法赤泥进行高温煅烧改性,确定最佳煅烧制度。采用DWS-51钠离子测试仪分析煅烧后拜耳法赤泥的碱溶出情况,借助X射线衍射(XRD)仪和扫描电镜(SEM)研究煅烧后拜耳法赤泥的矿物组成、复合胶凝材料水化产物的成分及形貌。结果表明,拜耳法赤泥、电解锰渣、钢渣质量比为1∶3∶2时,活性指数达到93.2%;拜耳法赤泥的煅烧温度为700℃时,可溶性碱的质量分数最大,为2.58%,改性拜耳法赤泥-电解锰渣-钢渣复合胶凝材料的活性指数达到108.1%,抗硫酸盐侵蚀系数为1.18;水化产物结构致密、Ca(OH)_(2)生成量少是复合胶凝材料抗蚀性较好的主要原因。

浅析有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池稳定性的研究

有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池近几年来发展迅速,其器件认证光电转效率已达22.1%。同时,这类电池具有成本低廉、能量回收期短等优势,有望实现商业化应用。然而,钙钛矿吸光层本身在湿度较大、温度较高及光照等条件下不稳定,并且与其他功能层组装成器件时易引发电极腐蚀、深缺陷态等问题,使得器件不稳定性加剧。越来越多的文献报道了提升器件稳定性的方法,主要集中在:(1)从成分优化方面提升钙钛矿吸光层的稳定性;(2)从器件结构优化方面提升器件的稳定性。在成分优化方面,科研者们主要从钙钛矿ABX_3结构成分、结构维度和保护层的使用等角度提升钙钛矿材料的稳定性。(1)在满足容差因子t或八面体因子μ的条件下,将甲脒离子、铯离子等疏水或耐热基团引入ABX_3结构的A位中,而X位掺入溴离子或硫氰根离子能提升钙钛矿材料的抗湿性,或者整合单一位置优势得到混合位Cs_x(MA_(0.17)FA_(0.83))_(100-x)Pb(I_(0.83)Br_(0.17))_3不仅能提升材料的热稳定性,而且可使器件的转换效率提高至21.1%。(2)较低结构维度(主要为二维)钙钛矿材料的研究也获得了一定的进展,例如制得的BA_(0.05)(FA_(0.83)Cs_(0.17))_(0.95)Pb(I_(0.8)Br_(0.2))_3材料的湿度和光照稳定性优异。(3)疏水性能好、电荷传输能力优异的保护层如丁基膦酸4-氯化铵或苄胺等同样可增强钙钛矿吸光层的稳定性。在器件结构优化方面,研究者们分别从电子传输材料(如二氧化锡、镧掺杂锡酸钡等)、空穴传输材料(如CuGaO_2、酞菁铜等)和上电极(碳、铜等)等角度提升器件的稳定性。其中,(1)紫外光催化活性差、电子迁移率优异、能带结构适宜的镧掺杂锡酸钡组成的器件展现了优异的光照稳定性。(2)由化学和热稳定性优异的酞菁铜组成的器件也获得了良好的热稳定性和17.5%的转换效率。(3)优化上电极方面,将碳电极应用到大面积器件上时,器件呈现了良好的湿度和光照稳定性;而铜电极替换金或银电极时,器件的光电转换效率同样超过20%,并且其热和光照稳定性良好。本文主要从钙钛矿吸光层材料成分和器件结构两大角度梳理了关于提升器件稳定性的研究现状,分别对钙钛矿吸光层ABX_3的组分、钙钛矿材料的结构维度、其他功能层等优化方面提升器件稳定性的工作进行了综述。最后,结合现有的研究成果展望了有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池的发展趋势。

火山岩海岛土壤硒元素空间分异及富集机制研究——以广西涠洲岛为例

选择广西北海涠洲岛作为研究区,网格化采集涠洲岛表层土壤样品106件、成土母岩16件,对亚热带环境下火山岩海岛土壤硒元素空间分布特征及赋存形态进行研究,并探讨其影响机制。结果表明,涠洲岛表层土壤中全硒自然变化范围为0.005~0.567 mg/kg,平均为0.287 mg/kg,足硒和富硒土壤占全岛总面积的70.87%。涠洲岛表层土壤中硒赋存形态的分布规律为:残渣态(78.06%)>有机结合态(10.58%)>酸溶态(7.76%)>可交换态(2.86%)>水溶态(0.74%)。不同成土母岩的全硒含量有显著差异,全硒含量最高的是火山碎屑岩,其次是玄武岩和含生物碎屑海滩沉积物。成土母岩与其相应土壤中全硒含量变化具有很好的套合性,全硒含量由火山碎屑岩、玄武岩和含生物碎屑海滩沉积物发育的土壤中依次递减。火山岩风化土壤中硒元素的富集主要归因于对火山岩高背景硒含量的继承,同时硒元素在表生演化过程中容易被火山岩土壤中的铁、铝氧化物和有机质(OM)吸附。这种由火山岩风化形成的富硒土壤对海岛土地资源农业开发利用具有积极意义。

不同氧化还原条件下铅锌矿尾砂中重金属元素活化迁移规律

以广西大厂镇鲁塘铅锌矿尾砂为研究对象,通过淋滤实验研究了不同氧化还原条件下尾砂中Cu、Cd、Zn、Pb和As等元素的活化和迁移规律.结果表明:经高浓度氧化、高浓度还原条件处理的尾矿表现为pH<7的酸性环境,经低浓度氧化环境条件处理的尾砂呈现pH>7的弱酸性至弱碱性环境;尾砂中Cu、Cd元素活化迁移受pH值的影响明显,即高浓度还原和高浓度氧化条件可以促进Cu和Cd元素的迁移,酸性条件对Cu和Cd元素的迁移起到促进作用;Zn与Cd元素存在竞争吸附关系,但二者仍有明显差别;Pb和As元素受到还原条件的影响,能有效促进Pb和As元素的释放迁移.在淋滤实验前期,铅锌矿的表面阻力较小,由于环境酸碱性的改变,初始尾砂对重金属元素的吸附位能发生变化,重金属元素初期迁移能力得到加强;淋滤后期,矿物颗粒表面由于发生氧化还原反应,促使颗粒表面的阻力增加,重金属元素的溶出量减少,迁移能力受到抑制.

广西大瑶山朴全岩体形成时代、成因及地质意义

广西大瑶山隆起区广泛分布加里东期岩浆岩,相关研究对于认识大瑶山隆起区的地球动力学背景、演化机制及找矿工作具有指示意义。对大瑶山隆起区西北部的朴全岩体进行详细的年代学、元素与Hf同位素地球化学研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,朴全岩体的成岩年龄为(441.1±1.2)Ma(MSWD=0.14),属晚奥陶世。朴全岩体为I型中-细粒花岗岩,具高硅(SiO2含量为68.50%~72.83%)、中铝(Al2O3含量为13.66%~14.42%)和中碱(K2O/Na2O比值为0.75~1.33,全碱含量为7.17%~8.34%)等特征,属高钾钙碱性系列,A/CNK值为0.89~1.18,整体属于准铝质-弱过铝质花岗岩。岩体富集Rb、Th、U、Pb等元素,亏损Ba、Sr、Nb、Ti等元素。稀土总量为97.41×10^-6~178.80×10^-6,具有强烈的负Eu异常(δEu=0.12~0.14)特征。该岩体的锆石εHf(t)值大多数为负值,整体变化于-14.92~2.75之间,平均值为-2.67。在εHf(t)-t图解和(^176Lu/^177Hf)-t图解上,样品值均落在球粒陨石演化线之下,两阶段模式年龄tDM2=1.2~2.4 Ga,平均值1.6 Ga,指示其可能来源于中元古代地壳物质的部分熔融,并受到了幔源组分的影响,表明朴全岩体形成于扬子陆块与华夏陆块碰撞挤压的构造背景下。

广西姑婆山花岗岩黑云母矿物化学特征及其对岩石成因和成矿的意义

通过对广西姑婆山花岗岩中的黑云母进行电子探针测试,得到了其化学组成特征。姑婆山花岗岩中的黑云母具有富铁贫铝、高钛低镁特征,属于典型的富铁黑云母;其FeO^T含量为27.26%~37.15%,Al2O3为12.24%~14.42%,TiO2为1.96%~3.61%,MgO为1.16%~6.47%,Fe^2+/(Fe^2++Mg)值较高,为0.68~0.94。结合相关图解判别结果,该岩体黑云母属于壳源型,形成时具有低的氧逸度;通过Ti饱和度温度计算公式得出其结晶温度在595.60~696.37℃;里松岩体黑云母全铝压力计计算结果显示,其结晶压力为124.20~174.49 MPa,对应的侵入深度为4.53~6.36 km。姑婆山花岗岩具有高含铁指数、形成于较高温度、低氧逸度环境条件下,这些特征均是锡成矿的有利条件,暗示本区具有一定的成矿潜力,且上述有利条件可以作为本区寻找锡矿的标志。

广西龙胜滑石矿成矿特征和找矿预测

为了探讨广西龙胜地区滑石矿的控矿因素和预测找矿方向,本文在对龙胜地区滑石矿野外调查的基础上,综合前人对本区滑石矿类型、成因等研究成果,系统分析了龙胜地区滑石矿的地质特征、成矿物质来源、控矿因素,并指明了找矿的重要部位和关键部位,为今后龙胜地区的外围找矿和深部找矿突破提供了重要找矿方向和找矿依据。