阿克塞石棉尾矿矿物学特征及开发利用研究

采用XRF、XRD和SEM对阿克塞红柳沟矿区的石棉尾矿进行了矿物学特征分析,并进行了制备含硅、镁系列化合物的开发研究。结果表明: 3个矿山石棉尾矿样品的主要化学组成为SiO₂ 37.01%～39.35%,MgO 37.00%～38.92%,其次是TFe₂O₃ 6.02%～8.37%,烧失量为12.29%～13.56%;主要矿物组成为蛇纹石,且含少量滑石、磁铁矿、水镁石、菱镁矿。石棉尾矿经酸浸获得硫酸镁,制备了"卡房状"氢氧化镁、片状碱式碳酸镁及"卡房状"氧化镁粉体;石棉尾矿的酸浸渣经碱浸获得偏硅酸钠,制备了球状纳米级白炭黑。研究结果对阿克塞红柳沟矿区的石棉尾矿的资源化利用和环境保护具有一定的理论和实际意义。     

石棉尾矿制备轻质氧化镁的工艺条件研究

以石棉尾矿为原料,对制备轻质氧化镁的工艺条件进行了优化选择。以硫酸浸矿,在矿物粒度为80目,酸用量为理论值的120%,液固比为4∶1,反应温度为(95±2)℃,反应时间为1 h的条件下,镁的浸出率可达81.74%;采用多效分离剂,在pH值为5.5~6.5时分离杂质铁,经碳酸钠水溶液沉淀的碳酸镁,在850℃焙烧2.5 h,其轻质氧化镁的纯度达到99.3%,为石棉尾矿的综合利用提供了一条新的途径。     

硫酸氢铵与石棉尾矿混合焙烧浸取MgO过程分析

主要化学成分是SiO2和MgO的石棉尾矿与作为化学助剂的硫酸氢铵混合焙烧后可提取MgO并分离出活性SiO2残渣。本文研究了这一焙烧过程中主要金属氧化物的浸取率(以MgO表征)、焙烧产物水浸残渣剩余量及其与物相组成之间的相互关系,获得了优化的混合焙烧工艺参数,并结合焙烧水浸产物的物相变化,分析了焙烧过程中矿物和生成物的变化。结果表明,在NH4HSO4/MgO(摩尔比)为4、焙烧温度为500℃、焙烧时间为2 h、尾矿粒度为120目的条件下,石棉尾矿中的矿物分解最为彻底,MgO提取率最高;焙烧过程中,水镁石、方解石和富铬斜绿泥石反应活性高,蛇纹石次之,滑石最差;石棉尾矿中的金属氧化物与硫酸氢铵反应形成可溶硫酸盐,而硅氧四面体骨架转变成无定形活性SiO2残骸。研究结果对石棉尾矿的资源化利用和环境保护具有重要意义。     

煅烧条件对石棉尾矿酸浸出率的影响及机理研究

为提高石棉尾矿的酸浸出率,采用静态加热法对石棉尾矿样品进行了煅烧处理,研究了煅烧条件对石棉尾矿煅烧产物酸浸出率的影响及机理。采用热分析、XRD、红外光谱分析对原样及煅烧产物的结构、物相及分子振动吸收光谱的变化进行了分析和表征。揭示了煅烧温度、煅烧时间对石棉尾矿煅烧产物的结构、物相和酸浸出率的影响及机理。结果表明,在煅烧过程中,石棉尾矿中的纤蛇纹石先失去氢氧镁石层的外羟基,然后失去内羟基,同时伴随着镁橄榄石的结晶作用,至纤蛇纹石结构整体分解达到完全后,产物的酸浸出率才达到最高。获得最高酸浸出率的煅烧活化条件为煅烧温度680℃,煅烧时间40 min。     

硫酸铵与粉煤灰焙烧产物的物相组合及变化规律

为了提取粉煤灰中的Al2O3,采用助剂硫酸铵与粉煤灰混合,并经焙烧处理形成易浸取的硫酸铝铵。利用TG-DTA、XRD等分析手段对焙烧反应产物进行表征,研究了助剂添加量、焙烧温度、焙烧时间对焙烧产物的影响。结果表明:添加硫酸铵焙烧可将粉煤灰中的Al2O3以硫酸铝铵的形式释放出来;当n(Al2O3)∶n[(NH4)2SO4]=1∶6时,粉煤灰中莫来石相完全消失;焙烧时间超过1.5 h时,其对应焙烧产物的物相主要为硫酸铝铵;升高温度,有利于硫酸铝铵的形成。     

某锡铁矿尾矿脱铍回收工艺研究

本研究以某锡铁矿尾矿为试验原料,采用高温焙烧-硫酸浸出工艺脱除尾矿中的有毒金属元素铍,考察了焙烧温度、焙烧助剂、浸出时间、浸出温度、液固比、焙烧时间、硫酸浓度等因素对尾矿中铍浸出率的影响.结果表明:尾矿经950℃高温焙烧2h后,以质量浓度30％硫酸作浸出剂,液固比4:1,在90℃高温条件下浸出6h,可获得铍浸出率86....     

利用菱镁矿尾矿制备纳米级片状氢氧化镁

为了对菱镁矿尾矿进行综合回收利用,文中对利用菱镁矿尾矿制备纳米级片状氢氧化镁工艺进行了研究。通过对菱镁矿尾矿的煅烧、与硫酸反应制备硫酸镁以及纳米氢氧化镁的制备工艺和性能表征,成功制备了原始粒径为纳米级、颗粒呈片状的氢氧化镁粉体。利用轻烧镁粉制备硫酸镁溶液的工艺是将轻烧镁粉与水配制成浆料,然后与酸进行反应。反应后控制体系的pH值在5~6,然后进行过滤。制备氢氧化镁的工艺条件为:Mg2+初始浓度为22.75g/L,反应温度为50℃,反应时间为5min,原位表面改性剂为钛酸酯偶联剂YB-502,用量为氢氧化镁质量的1.5%。制得的氢氧化镁结晶情况良好,为片状纳米粉体,其片径100nm左右,片厚10nm左右。氢氧化镁的二次颗粒粒径为d50=0.95μm,d97=3.53μm。     

活性氧化镁−微生物固化黄土试验研究

以活性氧化镁和微生物共同作用固化的黄土试样为研究对象,通过含水率、无侧限抗压强度、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等试验,研究了活性氧化镁掺量、养护龄期和初始含水率对固化试样含水率、无侧限抗压强度、固化产物和微观结构等的影响。结果表明：固化试样含水率随氧化镁掺量增加和养护龄期增长而降低;无侧限抗压强度随活性氧化镁掺量（5%～20%）增加而增大,随龄期发展总体上不断增大,但当氧化镁掺量为10%和15%时,后期强度稍有降低;当氧化镁掺量为5%和10%时,无侧限抗压强度随初始含水率增加而减小,而当氧化镁掺量为15%和20%时,无侧限抗压强度随初始含水率增加先增大后减小。XRD和SEM结果显示,随着氧化镁掺量增加,水化后未进一步反应的氢氧化镁越多;反应生成的水合碳酸镁具有膨胀性和胶结性,对土颗粒间缝隙进行填充,并将土颗粒胶结在一起。     

青海昆特依盐湖杂卤石矿焙烧过程的矿物学特征研究

以柴达木盆地昆特依盐湖大盐滩矿区杂卤石矿为原料,在300℃~500℃温区内进行杂卤石的焙烧,利用XRD表征焙烧前后矿物特征。结果表明:(1)杂卤石矿样焙烧后重量损失约0.41g,与杂卤石中两个结构水重量0.43g相当,表明在此温区内杂卤石结构破坏而使结构水脱除所致;(2)杂卤石矿样焙烧后,杂卤石中CaSO_4组分主要以硬石膏形式存在,K_2SO_4和MgSO_4组分以无水钾镁矾形式存在,两种矿物XRD特征峰非常明显;(3)随着焙烧温度的增加,焙烧产物中硬石膏和无水钾镁矾XRD特征峰强度随之变强,说明两种矿物含量增加,尤其在450℃和500℃时无水钾镁矾XRD特征峰最强;(4)杂卤石矿样中石英、云母、钠长石等硅酸盐矿物XRD特征峰强度不变,说明它们对杂卤石的热解无影响。经90℃热水浸取焙烧产物后发现,350℃~500℃温区内杂卤石矿样焙烧热浸后K收率皆大于95%,K离子含量皆大于43g/L,且随着焙烧温度的增加,溶浸液中K,Mg,SO_4离子含量和K收率随之增加,与无水钾镁矾XRD特征峰变化趋势一致,表明从杂卤石中提取价值元素K,Mg,SO_4等时,杂卤石结构破坏是非常重要的环节。     

交互正交试验设计在Mn/Ce催化剂制备中的应用

利用交互正交试验设计对柠檬酸络合法制备Mn/Ce复合氧化物催化剂(简称Mn/Ce催化剂)的制备条件进行了优化,重点考察金属配比(Mn∶Ce=7∶3、1∶1、3∶7)、焙烧温度(350℃、500℃、650℃)、焙烧时间(2 h、3.5 h5、h)等3种因素对催化湿式氧化(CWAO)降解正丁酸过程中Mn/Ce催化剂活性的影响。结果表明,金属配比和焙烧温度对催化剂活性有显著影响(置信度p分别为99%和95%),焙烧时间对催化剂活性无显著影响(p=90%),焙烧温度与金属配比之间有显著的交互作用(p=99%),得到的最佳制备条件为:Mn∶Ce=3∶7、焙烧温度500℃和焙烧时间5 h;并对最佳制备条件下得到的Mn/Ce催化剂进行XRD、BET和SEM等表征。     

室温条件下青海湖水中镁离子浓度对沉淀碳酸钙同质多像类型的调控

青海湖是我国唯一报道过的现代湖底沉积物中白云石、方解石和文石等多种碳酸盐矿物共存的高原内陆咸水湖泊。以青海湖水和除菌青海湖水作为载体,以CaCl_2和MgCl_2·6 H_2O作为反应原料,在实验室常温条件下采取控制变量法制备出不同浓度Mg~(2+)参与下的钙质沉淀物,探讨Mg~(2+)浓度对沉淀物类型的影响。仅添加CaCl_2时,青海湖水中的沉淀物主要是石膏(Ca SO_4·2 H_2O)和球霰石(CaCO_3);在添加CaCl_2的同时添加MgCl_2·6 H_2O,沉淀物的石膏消失,完全转变成碳酸盐矿物,包括方解石和球霰石;当湖水中Mg~(2+)浓度为0.62 mol/L时,球霰石消失,沉淀物变为方解石和文石;随着Mg~(2+)浓度继续升高,文石含量稳步增加,方解石含量则逐渐减少,当Mg~(2+)浓度达到1.22 mol/L或更高时,方解石全部消失,沉淀物仅剩文石。实验结果表明,青海湖水中较高浓度的SO_4~(2-)对碳酸钙晶体生长有抑制作用,而额外加入的Mg~(2+)可以解除SO_4~(2-)的抑制作用,使得Ca~(2+)与HCO_3~-和CO_3~(2-)结合形成碳酸钙。此外,碳酸钙的同质多像类型也明显受到Mg~(2+)浓度的控制,随着湖水中Mg~(2+)浓度增加,方解石、球霰石不再稳定,而文石逐渐占主导地位,当Mg/Ca值达到6.1时,反应产物中仅有文石稳定存在。     

镁同位素地球化学研究进展

镁有3个稳定同位素:24Mg、25Mg和26Mg.已有数据表明,自然界Mg同位素组成的变化在陨石中较大.δ26Mg值在-0.71‰～11.92‰之间(相对于DSM3标准),而地球岩石中Mg同位素组成的变化较小,如地幔橄榄岩的δ26Mg变化范围为-3.01‰-1.03‰,沉积碳酸盐岩的δ26Mg变化范围为-4.84‰～-1.09‰,黄土的δ26Mg为-0.60‰.目前,大多数实验室均采用MC-ICP-MS方法来获得高精度的Mg同位素数据.原有Mg同位素国际标准SRM980由于具有不均一性应该废弃,应使用新的DSM3标准.Mg同位素地球化学的研究主要集中在太阳系星云形成过程、记录亏损地幔和地幔交代作用、揭示地质历史时期海水的Mg同位素组成演化、估算大陆风化通量等方面.我国开展的Mg同位素研究还非常少,且尚处于建立Mg同位素分析方法的研究阶段.随着技术的不断发展以及Mg同位素分馏机理的深入研究,Mg同位素的地质应用前景将日趋广泛.     

内蒙古林东地区晚二叠世高镁安山岩的成因及产出背景

兴蒙造山带中部二叠纪火山岩分布广泛,主要岩性为玄武岩、玄武安山岩、英安岩、流纹岩及火山碎屑岩等,记录了兴蒙造山带晚古生代的构造演化。本文在内蒙古东部林东一带识别出一组新的高镁安山岩,对其开展了地球化学和锆石U-Pb年龄研究,以探讨其岩石成因和地质意义。该高镁安山岩呈灰黑色—灰色,斑状结构,气孔-杏仁构造,斑晶矿物组合主要为斜长石(15%-20%),斜方辉石(5%-10%),单斜辉石(5%)和角闪石(5%),基质中有较多磁铁矿和钛铁矿等,指示富水、氧化的岩浆特点。锆石U-Pb年龄为253±1-255±1 Ma(2σ),ε_Hf(t)=+7.8-+14.3,全岩SiO₂含量52.3%-56.5%,具高的MgO (7.2%-12.7%),Cr (264×10^-6-382×10^-6),Ni (168×10^-6-407×10^-6),Ba (318×10^-6-1130×10^-6)和Sr (288×10^-6-906×10^-6)含量,Mg^#为60.0-77.2,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.70348-0.70454,ε_Nd(t)=+3.79-+7.57,与赞岐型(sanukite)高镁安山岩地球化学特征相似,揭示其岩浆起源于俯冲交代的地幔;同时,全岩所具有的高La/Sm比值(1.68-8.67),指示可能有沉积组分的贡献。我们解释这些高镁安山岩的形成与俯冲的沉积物析出富水流体交代岩石圈地幔的部分熔融有关。此外,与高镁安山岩伴生的玄武岩具有典型的岛弧火山岩特征。因此,我们认为林东高镁安山岩及其伴生的玄武岩形成于岛弧环境,并与古亚洲洋向北俯冲有关,为古亚洲洋最终闭合提供了年代学和岩石学约束。     

贵州湄潭地区土壤中钙、镁含量与茶叶生长关系研究

本文对贵州湄潭碳酸岩分布区岩石、土壤中钙、镁元素含量分布及其对茶叶生长的影响进行了调查研究,结果表明岩石中钙、镁元素的含量决定着土壤中钙、镁元素的含量,土壤中钙、镁元素的含量决定着土壤溶液中Ca2＋、Mg2＋的含量,并直接影响土壤pH值的高低。调查测试结果还表明,调查区适宜茶叶种植的土壤pH高极限值为6.0,土壤交换性...     

不同地质储库中的镁同位素组成及碳酸盐矿物形成过程中的镁同位素分馏控制因素

镁同位素在低温地球化学过程中显著的分馏效应,是其示踪地球表生环境演化及物质循环的基础。本文在前人研究的基础上,对地球上不同地质储库中的镁同位素组成及碳酸盐矿物形成过程中的镁同位素分馏控制因素进行了总结:火成岩的镁同位素组成较均一;风化产物总体富集重的镁同位素,且变化较大;碳酸盐岩中灰岩相对白云岩富集轻的镁同位素,但总体上富集轻的镁同位素;岩石类型、风化强度以及植被等因素对河流地表水的镁同位素组成影响较大,导致地表水的镁同位素组成总体变化较大;海水的镁同位素组成均一,平均值约为-0.83‰;低温条件下,控制碳酸盐矿物无机成因过程中镁同位素分馏的因素有矿物相、沉淀速率和温度,其中矿物相是主要控制因素;生物成因碳酸盐矿物镁同位素组成与生物体对含镁碳酸盐矿物的利用形式有关,除了需考虑与无机碳酸盐沉淀类似的控制因素外,还需考虑不同物种对轻、重镁同位素的选择性吸收能力;因生物成因海相碳酸盐矿物几乎都是由最初的无定形相碳酸盐转变而来,故生物成因海相碳酸盐矿物的镁同位素特征不能代表生成无定形相碳酸盐的流体的镁同位素特征。镁同位素在低温条件下具有良好的分馏效应,随着分析测试技术的发展及不同地质储库中镁同位素组成数据的积累和完善,有关表生环境中镁同位素分馏机制的许多问题将逐步得到解决,镁同位素在揭示地球表生环境演化及物质循环方面将发挥更大的作用。     

矿渣磷酸镁水泥的力学性能和水化机理

以高炉矿渣作为磷酸镁水泥(MPC)的活性混合材料,研究了MPC的凝固时间、力学性能、物相组成和显微结构,并探讨了矿渣MPC的作用机理。实验固定磷镁比为25%,硼镁比为7.5%,矿渣掺量分别为磷镁总质量的0%、10%、20%、30%和40%。结果表明,矿渣参与了水化反应并提高了MPC的胶凝性能,随着矿渣掺量增大,矿渣MPC的抗压强度提高,但矿渣水化产生的膨胀应力会破坏MPC的内部结构,因此其抗折强度随矿渣掺量增大而降低。矿渣MPC的主要水化产物为六水合磷酸镁铵(MgNH4PO4.6H2O),矿渣的掺入使凝胶相增加,并有部分Ca2+进入MgNH4PO4.6H2O晶格,使水化产物的形貌、大小发生变化。样品中剩余较多死烧镁和矿渣颗粒,可起骨料作用。     

改性氢氧化镁对地下水中铅镉的稳定化性能研究

为研究OH-缓释剂对铅、镉污染地下水修复的可行性,通过室内实验制备改性氢氧化镁,并对其去除地下水中Pb和Cd的性能进行研究。实验结果表明,重金属的稳定化机理主要为沉淀反应。在去除单一重金属(Pb或Cd)实验中,Pb和Cd的去除率都可达到99%以上,反应符合一级反应动力学,反应速率常数分别为0.173 7 min-1和0.003 7 min-1。改性氢氧化镁在处理Pb和Cd的复合污染时Pb优先于Cd反应,Pb的存在会对Cd的沉淀起到抑制作用。     

Study on frost resistance of rapid-hardening magnesium phosphate-ferro-aluminate composite cement北大核心CSCD

随着冬季抢修抢建混凝土工程的增多,研发适用于严寒地区具有良好抗冻性的快硬水泥意义重大。磷酸镁水泥具有早期强度高、初凝时间短、与混凝土相容性好等特点,被视为混凝土工程的良好快修快建材料。然而,磷酸镁水泥制备的水泥砂浆或混凝土在北方地区的冬季往往会受到冻融循环作用,导致其耐久性和强度出现不同程度的退化。为增强磷酸镁水泥的抗冻性,在磷酸镁水泥制备中用铁铝酸盐水泥代替一定数量的过烧氧化镁,制备出快硬磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥。通过冻融循环前后磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥砂浆试件的质量损失测试、强度试验、孔隙率测试及SEM-EDS测试,得出：铁铝酸盐水泥代替氧化镁的数量在30%~40%时,制备的磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥砂浆试件冻融循环后的质量损失率最小,抗压强度和抗折强度达到峰值,抗压强度和抗折强度剩余率最高,孔隙率最小,因而该配合比的磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥具有最好的抗冻性。由SEM-EDS测试可知磷酸镁水泥砂浆试件冻融循环后,基体中的胶凝材料K-鸟粪石部分溶解,试件整体结构疏松,晶体间存在大量间隙;磷酸镁水泥制备中掺入铁铝酸盐水泥后,制得的磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥水化生成大量晶体填充于砂浆试件基体内部,无定形水化产物对砂浆试件的强度有一定补偿作用,使得磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥砂浆试件在冻融循环后孔隙率大幅减小,密实度得到提高,使得磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥的抗冻性能得到了显著增强。磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥为北方严寒地区冬季混凝土抢修抢建工程提供了一种新材料。     

氯氧镁水泥固化淤泥力学特性及微观机制

将氯氧镁水泥(MOC)创新性地引入淤泥固化,通过无侧限抗压强度、固化体含水率、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱测定(EDS)等试验,研究了初始含水率、MgO/MgCl2摩尔比、养护龄期和MgO活性等复杂因素对淤泥固化效能影响及其驱动机制。结果表明:初始含水率越高,试样强度越低,中等含水率时MOC固化淤泥中出现针杆状的3相或5相晶体;随MgO/MgCl2摩尔比升高,试样抗压强度随之增加,水化产物从无定形凝胶逐渐转化为3相、5相和Mg(OH)2晶体;随养护龄期延长,固化淤泥强度总体呈上升趋势,28d前强度增长相对较快,28d后强度趋于稳定;养护后期,MgO/MgCl2摩尔比较高的试样表面易出现泛霜现象;MgO活性提高使得MOC固化淤泥试样含有更多有效活性组分,无侧限抗压强度更高,但MgO活性高低对水化产物演变规律并无显著影响。研究成果可为绿色、低碳MOC基胶凝材料研发及其在淤泥固化等土体加固领域中应用提供理论支撑。     

Geochemical and environmental factors controlling exposure to cerium and magnesium in Uganda

The presence of elevated levels of dietary Ce and deficient levels of dietary Mg in southern India have been assigned as potential environmental cofactors in the aetiology of endomyocardial fibrosis. However, environmental exposure to Ce in tropical environments, where EMF is prevalent, is poorly understood because of wide variation in geochemical environments and local dietary habits. This paper describes collaborative studies based in Uganda to define environmental exposure pathways within a region where EMF is endemic, and represents the most common form of infantile heart condition. Data are presented from a survey of major foodstuffs, soils and waters which indicate that the most probable pathway for Ce exposure is from dust and inadvertent carriage of soil. In addition to substantiating observations made in southwestern India, detailed studies of Ugandan soils, dusts and waters indicate that Ce within the Ugandan environment is controlled by the presence of sub-20 μm particles in the soil. These are probably present as secondary rare earth minerals rather than monazite as assumed by workers in India.