金红石型TiO2超高压相的电子结构

金红石不仅是自然界中分布最广的TiO2矿物变体,而且是变质岩特别是高压岩石的重要副矿物[1,2]..Muscat等[2]对TiO2的高压实验研究表明,金红石在超高压(>4 GPa)条件下可形成4种同质多形变体:α-PbO2型(TiO2-Ⅱ)、斜锆石型(badde-leyite)、萤石型(fluorite)和氯铅矿型(cotunrlite)TiO2,它们比常态相金红石(rutile)、锐钛矿(ana-tase)和板钛矿(brookite)具有更大的密度.矿物学研究是认识板块俯冲和折返过程地球动力学的一个重要窗口.     

热处理对管状埃洛石负载TiO2的光催化降解性能的影响

0 引言 TiO2具有光催化特性,在紫外光照射下产生光氧化还原能力,可以降解有机污染物.在TiO2三种同质多像变体(金红石、锐钛矿、板钛矿)中,锐钛矿(anatase)对有机污染物的光催化降解率最高,在有机污染物降解等环境治理方面应用前景最为广阔.     

二氧化钛(TiO_2)系中相变之初步研讨

二氧化钛矿物有三种同质异形体;金红石(Rutile),锐钛矿(Anatase)与板钛矿(Brookite),金红石与锐钛矿俱可用人工方法制成。在自然界中金红石分布甚广,为火成岩之原生次要矿物,并可形成沉积物重矿部份之主要组成矿物。板钛矿与锐钛矿之产状逊於金红石但有时亦为沉积物中之重要矿物。     

中国大陆科学钻探主孔高钛与低钛榴辉岩地球化学特征对比及其对金红石成矿的指示意义

榴辉岩型金红石矿床是我国原生金红石矿床的最重要类型。本文以中国大陆科学钻探主孔0～2000m范围内揭露的榴辉岩为对象，通过对榴辉岩中TiO2与其它元素协变关系的全面分析，同时结合我国原生榴辉岩型金红石矿床TiO2的平均品位，将榴辉岩区分为高钛榴辉岩（TiO2〉2％）和低钛榴辉岩（TiO2〈2％），并据此系统对比了二类榴辉岩地球化学组成的差异。研究结果表明，高钛榴辉岩相对贫硅、贫钾、富铁，Al2O3／TiO2比值和全碱（K2O＋Na2O）含量总体偏低，Cs、Rb、Ba等大离子亲石元素和Zr、Hf等高场强元素不同程度亏损，而放射性元素Th、U则相对富集，并总体具有较低的轻重稀土比值。榴辉岩型金红石矿床的形成主要受原岩因素制约，原岩的源区组成、产出环境、起源深度、部分熔融程度和随后的结晶分异过程对Ti的初始富集均具重要影响，富钛基性原岩是榴辉岩型金红石矿床形成的物质基础，高压区域变质作用是这类矿床形成的必要条件。     

榴辉岩型金红石矿床成矿的地球化学制约——以中国大陆科学钻探(CCSD)主孔揭示的榴辉岩及其金红石矿化为例

金红石是TiO2的高温高压相变体,在工业上具广泛用途.我国钛资源丰富,储量居世界首位,但其中98.9%是钛铁矿,金红石仅占1%左右(王立平等,2004),因此,金红石资源在我国十分紧缺.上世纪80年代后期以来,在江苏北部新沂-东海一带的榴辉岩中陆续发现了重要的金红石矿床,资源总量达数千万吨(黄建平等,2003),最近实施的中国大陆科学钻探工程(Chinese Continental Scientific Drilling,简写为CCSD)进一步揭示东海地区金红石矿床具有层位多、厚度大、品位高等特点(徐珏等,2004),因此,苏北新沂-东海一带有望成为我国原生金红石矿床的又一重要产地.本文以CCSD主孔0～2000m岩芯中的榴辉岩为对象,通过对榴辉岩中主要造岩矿物(石榴石和绿辉石)、以及榴辉岩全岩化学组成的全面分析,系统对比了高钛(TiO2>2%)与低钛(TiO2<2%)榴辉岩元素组成特征的差异,并据此探讨了该区榴辉岩型金红石矿床成矿的地球化学制约因素.     

内蒙古正蓝旗羊蹄子山-磨石山钛矿区两种不同成因类型的锐钛矿富矿体

内蒙古正蓝旗羊蹄子山-磨石山钛矿床有两种不同类型的锐钛矿富矿体,即产于北部磨石山矿带的沉积变质型锐钛矿富矿体和产于南部羊蹄子山矿段的热液改造型锐钛矿富矿体。两类富矿体在矿体规模、形态、矿石结构构造特征、矿石矿物共生组合、矿石化学成分、锐钛矿粒度和成矿时代及成矿机理等方面,都存在较明显的差异。沉积变质型锐钛矿富矿体呈层状、似层状产出,矿石具有明显的细条纹状构造;由以石英为主的条纹和以锐钛矿、金红石、钛铁矿、直闪石(±黑云母、石榴子石)为主的条纹互层组成;矿石品位(TiO2)为5.0%～15.46%,平均值为8.64%,Fe2O3 FeO含量中等(6.99%～15.61%),锐钛矿颗粒细小(0.01～0.1mm);形成于元古宙〔(1751±8)Ma〕二道凹群变质岩系中。热液改造型锐钛矿富矿体呈透镜状,规模相对较小;矿石具有块状、网脉状、细脉浸染状构造;共生矿物除锐钛矿、金红石、钛铁矿、石英外,常有较多的叶片状赤铁矿,局部有直闪石、黑云母和石榴子石;锐钛矿粒度较大(0.05～0.2mm,少数可达0.5mm),且分布不均匀;是在元古宙沉积变质富锐钛矿变质石英砂岩的基础上,经燕山晚期〔(118±3)Ma〕花岗岩侵入,遭受热液改造而成。     

锐钛矿的用途简介

自然界矿物锐钛矿、金红石和板钛矿,是Ti O2的3种结晶组态(同质异象),它们是提取钛的重要矿物原料,尤其是前2者,与另一种富含钛的天然矿物钛铁矿(FeTi O3)共同构成了当今世界钛工业生产的主要原料。钛原料主要用于提炼金属钛(海绵钛)及生产含钛钢和钛白粉等,据全球矿权网2007年     

安徽淮北朔里煤矿硬质高岭土矿石特征及自然类型划分

朔里煤矿共生硬质高岭土矿赋存在下石盒子组底部的铝土泥岩中;其主要矿物为高岭石,次要矿物软水铝石,另有少量赤铁矿、金红石、锐钛矿等铁钛矿物;化学成分以Al2O3、SiO2为主,Fe2O3＋TiO2含量超过2％则不能圈定为矿体。朔里煤矿共生硬质高岭土矿共划分四种自然类型：①灰白-浅灰色高岭土矿,②深灰-灰黑色高岭土矿,③花斑状高岭土矿,④灰色含黄铁矿或少量鲕状菱铁矿高岭土矿。     

内蒙古磨石山沉积变质型锐钛矿矿床：一个大型新类型钛矿床的发现、勘查和研究

前人把内蒙古正蓝旗磨石山南部的羊蹄子山矿床确定为铁矿床,通过我们近几年的研究和勘查,发现了北部的磨石山新钛矿带,认为这不是一个铁矿,而是一个以锐钛矿为主的大型沉积变质型钛矿床,是钛矿床的一个新类型。矿体产于中元古代(1751Ma)片岩、变质石英(粉)砂岩和斜长角闪岩中,呈似层状、透镜状产出。富矿石具有细纹状构造,表现为以石英和锐钛矿为主的条纹互层。矿石矿物主要为锐钛矿,次有金红石和钛铁矿(赤铁矿),脉石矿物以石英为主,含一定量直闪石和黑云母(石榴子石)。锐钛矿、金红石和钛铁矿的粒度很细,为0.01～0.1mm。富矿含TiO23.14%～15.46%,平均6.91%,而贫矿的TiO2含量为1.2%～2.97%,平均1.76%。矿石含较高的Fe和V。锐钛矿和金红石的微量元素Nb和Cr的含量很低,说明矿物的源区来自变质基性岩。围岩斜长角闪岩恢复其原岩,大致相当于玄武岩、苦杆玄武岩等。岩石化学揭示其生成构造条件,为岛弧或岛弧和洋脊的过渡带。硅同位素组成研究结果,不同锐钛矿矿石、石英岩和片岩等的δ30Si值为0.1‰～-0.9‰,与海底热液喷气沉积矿床的数据相似。所有上述矿床的地质和地球化学特征表明,锐钛矿矿石和斜长角闪岩都是海底基性火山活动的产物,矿石具有化学沉积特征,后来遭到中(偏低)级区域变质作用,金红石主要形成于区域变质作用。矿床在燕山晚期(118Ma),由于花岗岩的侵位,又局部受到热液改造。     

内蒙古正蓝旗羊蹄子山-磨石山锐钛矿矿床地质与地球化学

锐钛矿及其同质异象金红石是钛矿资源中最具经济意义的,也是中国当前的紧缺矿种之一。前人把羊蹄子山矿床确定为铁矿床(点),通过近几年的研究和勘查,笔者认为这是一个以锐钛矿为主的沉积变质型矿床,是钛矿床的一个新的类型。矿体产于中元古代〔(1751±8)Ma〕片岩、变质石英(粉)砂岩和斜长角闪岩中,呈似层状、透镜状产出。富矿石具有细纹状构造,表现为以石英为主(含浸染状锐钛矿)和锐钛矿条纹互层。矿石矿物主要为锐钛矿,次有金红石和钛铁矿(±赤铁矿),脉石矿物以石英为主,含一定量的直闪石和黑云母(±石榴子石)。锐钛矿、金红石和钛铁矿的粒度很细,粒径为0.01～0.1mm。富矿TiO2含量为3.14%～15.46%,平均6.91%,而贫矿的TiO2含量为1.2%～2.97%,平均1.76%。矿石含较高的TFe和V。电子探针分析表明锐钛矿和金红石的Nb和Cr含量较低,说明矿物的源区来自变质基性岩。钛铁矿微量元素的特点是富锰贫镁,和岩浆型钒钛磁铁矿中钛铁矿的微量元素正好相反。围岩斜长角闪岩恢复其原岩大致相当于玄武岩、苦橄玄武岩等。岩石化学揭示其生成构造环境为岛弧或岛弧和洋脊的过渡带。硅同位素组成结果显示,不同锐钛矿矿石、石英岩和片岩等的δ30Si值为0.1‰～-0.9‰,与海底热液喷气沉积矿床的数据相似。所有上述矿床的地质和地球化学特征表明,锐钛矿矿石和斜长角闪岩都是海底基性火山活动的产物,矿石具有化学沉积特征,而后来遭到中级(偏低)区域变质作用(1158Ma)的影响,金红石主要形成于区域变质作用。该矿床在燕山晚期〔(118±3)Ma〕由于花岗岩的侵位又局部受到热液改造。     

湖北广济金红石矿产出特征及钛的赋存状态

金红石矿赋存于中元古界红安群黄麦岭组下台磷岩段第二亚段。矿体由黄铁矿金红石石英岩、金红石石英片岩等组成。概述了含矿层位和矿石特征，通过研究矿物成分和化学成分，查明钛以金红石和微量钛铁矿、桐石等存在。TiO2含量较高，S、P含量虽较高，但选矿后可达到的工业允许要求。     

金红石矿床的类型、分布及其主要地质特征

金红石及其同质多象(锐钛矿)是钛的氧化物中最具经济意义的矿产资源,也是中国当前短缺和重要的急需矿种之一。金红石矿床产出的大地构造背景主要是古老地盾区及其边缘或褶皱带中的变质地体。全球范围内,主要的金红石矿床可分为4个大类,即:变质的、与侵入岩有关的、沉积的和风化的,它们又可以分为12个类型,其中,第四纪海滨沉积砂矿是最重要的类型,榴辉岩型、碱性岩风化型和河流沉积砂矿型次之;碱性辉石岩中的钙钛矿、角闪岩型和斑岩铜(钼)矿伴生的金红石矿床经济潜力很大。大多数金红石富矿床来自榴辉岩型、与侵入岩有关的热液交代型和深度风化的碱性岩型,但在变质(粉)砂岩型和古沉积砂矿型中也有富矿床产出。     

华北地区本溪组首次发现古风化壳沉积金红石型钛矿

2020年以来，山东省自然资源厅针对淄博地区上石炭统本溪组铝质岩系中的关键战略性矿产进行了调查评价。施工钻孔发现金红石、锂、铌钽、镓等关键战略性矿产资源的富集现象，其中，以金红石相钛的富集程度最高，达到工业指标。该矿床类型应为古风化壳沉积型金红石型钛矿，金红石型钛矿在华北地区本溪组的发现属于首次。     

金红石中铁的存在形式的研究

本文对我国不同地区和不同成因类型矿床及人工合成的金红石的20个样品进行了矿物学研究。结果表明,大多数金红石样品中都含有钛铁矿的嵌晶,金红石和嵌晶钛铁矿晶粒中多含有含钛赤铁矿(Titano-hematite)的出溶相。金红石晶粒中的含钛赤铁矿于600℃消失;而钛铁矿中的含钛赤铁矿于800℃消失,且整个晶粉转变成亚铁假板钛矿(Ferro-pseudobrookite)。总结出金红石中铁的三种存在形式:类质同象置换钛的Fe~(3+)、固溶体出溶相含钛赤钛铁矿中的Fe~(3+)及钛铁矿中所含的Fe~(2+)。     

稀土掺杂板钛矿的光催化活性的第一性原理研究

基于第一性原理,以板钛矿相TiO2和稀土掺杂板钛矿相TiO2原胞为基本模型,利用MS4.0软件的castep模块结合ATK软件计算了17种稀土掺杂板钛矿相TiO2的态密度、晶格能和能隙等参数。结果证实,除Sc、Y外,其余稀土元素均有利于降低板钛矿相TiO2的能隙,这一现象与稀土外层的4f电子结构相对应。Sc和Y有利于降低板钛矿相TiO2的晶体形成能,这与此类化合物的合成能相关。     

中国大陆科学钻探主孔100～2000米超高压变质岩中的钛矿化

中国大陆科学钻探工程100～2000m的岩心、矿心的观察、编录揭示主要有经济价值的舍钛相是金红石．其次是钛磁铁矿。主要含矿岩石是普通金红石榴辉岩和石英金红石榴辉岩，其次有多硅白云母金红石榴辉岩，蓝晶石金红石榴辉岩，金红石黑云绿帘纤闪石岩(退变的石榴辉石岩)和金红石-含钒钛磁铁矿榴辉岩。划分了四个矿化层位。金红石在矿层中的含量一般为2％～5％(体积)，多高达8％～10％。金红石的TiO2含量在95％(重量)以上，多产于石英榴辉岩、多硅白云母榴辉岩中。钛磁铁矿的TiO2含量在49％～55％(重量)，钛磁铁矿多见于黄铁矿-金红石-钛磁铁矿榴辉岩(546～608m岩性段)中，含钛磁铁矿5％～25％，石榴单辉橄榄岩(608～683m岩性段)，含钛磁铁矿达5％～10％和第三含矿层中局部黑云绿帘角闪岩夹层内，舍钛磁铁矿可达6％。30个榴辉岩和超铁镁质岩中8种主要造岩矿物148个点的电子探针分析结果揭示：榴辉岩可分为壳源和幔源两大类，钛磁铁矿富含V、Ni、Cr说明来自幔源，大部分金红石则来自壳源榴辉岩，它们的原岩是曾经居留地表的基性火成岩，在深俯冲的过程中经超高压变质成为含柯石英的榴辉岩。岩石薄片中金红石和柯石英的假像共存于同一石榴石或绿辉石晶粒中，也见金红石粒内有“柯石英”假象，这清楚说明金红石结晶于超高压的峰期变质阶段，在后继的变质地体隆升过程中，钛磁铁矿和金红石都有退变质成为钛铁矿和榍石的种种岩石记录，因此，退变质作用势必导致钛矿品位的降低。     

微波处理TiO2柱撑蒙脱石的光催化性能

采用微波处理方法合成了TiO2结晶体柱撑蒙脱石光催化材料,采用XRD、BET吸附和降解甲基橙实验分析了柱撑蒙脱石的结构、锐钛矿金红石晶相比例、比表面积和光催化性能。结果证实,微波功率与辐照时间等条件将影响材料的结构与性能;与传统加热方式比较,微波处理可获得锐钛矿相含量高的混晶TiO2;该TiO2柱撑蒙脱石具备优异的光催化性能。     

溶胶—凝胶工艺制备二氧化钛超微细粉过程中的物相和显微结构的变化

用溶胶—凝胶工艺制备了不同晶型的TiO_2超微细粉,锐钛矿型TiO_2超微细粉呈分散的球形颗粒,平均粒径约为0.03μm;金红石型TiO_2超微细粉呈分散的圆柱状颗粒,平均粒径约为0.07μm。用FT-IR.XRD.DTA/TGA和TEM等手段研究了TiO_2凝胶在煅烧过程中物相和显微结构的变化。发现TiO_2凝胶在200℃以下呈非晶态,在300℃时结晶成锐钛矿,在700℃时,锐钛矿开始转变为金红石,在1000℃时,锐钛矿消失,全部转变为金红石。     

氩气热处理改性下天然金红石可见光响应研究

<正>自从1972年日本学者Fujishima和Honda发现TiO2电极能光电分解水以来,TiO2因其具有合适的禁带宽度,耐光腐蚀、无毒害、稳定性好等优点,成为半导体光催化领域的重点研究对象。TiO2在自然界常见的物相有三种:金红石,锐钛     

中国大陆科学钻主孔超高压变质岩中钛的矿化作用

在对位于苏北榴辉岩分布区的中国大陆科学钻探工程5158m主孔岩芯进行编录、岩矿鉴定及测试的过程中,对主孔岩芯的钛矿化进行了研究。主要有经济价值的含钛相是金红石,其次是钛磁铁矿。主要含矿岩石是普通金红石榴辉岩,石英金红石榴辉岩,金红石/钛铁矿石榴辉石岩,其次有多硅白云母金红石榴辉岩,蓝晶石金红石榴辉岩,金红石黑云绿帘纤闪石岩(退变石榴辉石岩)。根据不同的矿化程度和岩性组合,将整个主孔大致分为三大岩性段： ① 0～2038m：为主孔各类榴辉岩主要产出、钛矿化最好、厚度最大的地段; ② 2038～3597m：为主孔钛矿化贫化、分布零散、厚度较薄的岩性段,含13层矿化视厚度4～37m不等的退变～强退变的榴辉岩,主要围岩是榍石钛铁矿钛磁铁矿黑云角闪长英质片麻岩以及含白钛矿钛磁铁矿二长片麻岩,构造糜棱岩化或碎裂～角砾岩带发育,其中常见大小不等、晶簇状生长的石英方解石脉体和晶洞; ③ 3597m～终孔：主要为糜棱岩化强弱不同的含钛磁铁矿黑云角闪长英质片麻岩和糜棱岩化角闪黑云二长片麻岩夹角闪黑云片岩,无榴辉岩。但在3577～5150m发现了大量富含稀土矿物的脉体。主孔岩石类型主要有6种： 榴辉岩类,榴辉岩质片麻岩,石榴单辉橄榄岩,二长片麻岩和长英质片麻岩,纤闪石化辉石岩,碎裂岩和糜棱岩类。含钛矿物有金红石,钛铁矿,榍石,钛斜硅镁石,白钛矿及少量锐钛矿,板钛矿。矿石类型可分为13类。文章阐述了含钛相矿物学、金红石化学成分及微量元素特征以及金红石的成矿地球化学特征;讨论了超高压变质成矿及钛物质来源于罗迪尼亚超大陆形成后的新元古代裂解事件中的地幔柱的成矿模式。