两种半水石膏形态特征的电子显微镜研究及其形成机理的探讨

用天然二水石膏单晶进体行了脱水制备关水石膏的试验,分别制备了ａ半水石膏和β半水石膏。对其形貌特征进行了扫描电子显微镜观察,发现它们的形貌特征有很大的差异。结合其Ｘ射线衍射图谱,分析了它们的形成机理,指出造成β半水石膏经可深性硬石膏向不溶性硬石膏转变温度比α半水石膏高的原因是由于其结晶程度比值者差。     

激发剂对钢渣基脱硫石膏体系性能的影响

钢渣是炼钢过程中产生的废渣,其产量约为粗钢产量的12%～20%(张海霞等,2011),截止2011年我国钢渣排放量约1.1亿t。钢渣尾渣的化学组成与水泥熟料相似,含有硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S)等水硬性矿物,是一种具有潜在活性的胶凝材料(舒型武,2007),但钢渣的生成     

高掺量粉煤灰固结材料的矿物组成及微观结构研究

采用化学成分、X衍射和电子显微镜分析等方法研究了高掺量粉煤灰固结材料的矿物组成及微观结构。结果表明 ,其矿物组成主要是 3Al2 O3 ·2SiO2 和硅铝酸盐的胶凝物相 ,具有较大孔径的多孔结构特征 ,与水泥混凝土的矿物组成和微观结构有较大不同 ;粉煤灰的掺量、养护龄期对水化产物的生成量有直接影响 ;固结剂掺量大于 2 0 %时 ,粉煤灰和固结剂全部反应形成多孔状的胶凝体水化产物     

磷石膏中磷、氟杂质的脱除研究

磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的大宗工业固体废弃物,脱除磷石膏中磷、氟等有害杂质是其资源化利用的前提。采用石灰中和法和酸浸法研究了磷石膏中磷、氟的脱除规律,并利用SEM、FTIR、XRD研究了磷、氟脱除过程中磷石膏微观形貌、表面基团和物相组成的变化。结果表明,石灰中和法能有效脱除磷石膏中可溶磷和部分可溶氟,但不能脱除共晶磷,当石灰用量为0.4%、陈化时间为12 h时,磷石膏中可溶磷和可溶氟的脱除率分别为93.27%和29.07%。加温酸浸(55℃,硫酸用量30%)能有效脱除磷石膏中总磷和总氟,其脱除率分别为98.95%和91.07%,酸浸后磷石膏晶体由菱形块状转变为薄片状。常温下增大硫酸用量,磷石膏中磷、氟脱除率增大;常温酸浸(25℃,硫酸用量50%)能有效脱除磷石膏中总磷和总氟,其脱除率分别为95.88%和93.13%,酸浸后产物的形貌转变为长柱状,二水石膏脱水转变为半水石膏,共晶磷的特征吸收峰消失。     

成都市近地表大气尘的矿物学特征及其环境指示意义

通过对成都市近地表大气尘X射线衍射、电镜扫描分析等研究显示:其主要由石英、长石、伊利石、绿泥石、方解石、石膏等矿物组成;就其形状看有致密的不规则粒状、片状单矿物、不规则粒状聚合体、浑圆形球状飘珠、聚合体放大观察可见片状的粘土矿物和细小的粒状单矿物,偶见藻类;矿物形貌特征及矿物组成空间分布特征的研究显示:球形状飘珠及伊利石、绿泥石、石膏的空间分布特征与工业布局和表层土壤的pH值密切相关,成都市近地表大气尘主要为地表扬尘和工业烟尘的混合物;与土壤的矿物组成比较可见,近地表大气尘重金属污染除土壤贡献外,还有其他污染贡献;石膏在本次研究中平均含量高达8.2%,推测可能成为成都市往年燃煤量大而无明显酸雨现象的原因之一。     

荆门石膏矿岩遇水软化力学特性试验研究

针对荆门市荆花石膏矿中留作矿柱的新鲜石膏岩进行天然和饱水两种状态下的单轴和三轴压缩试验,结合微观扫描电镜试验,研究石膏岩的强度和变形软化特性及机制。结果表明:石膏岩遇水会发生显著的强度和变形软化。随溶液中SO_4~(2-)、Ca~(2+)浓度不同,强度软化系数在0.6~0.72之间,弹性模量软化系数在0.66~0.75之间,凝聚力c显著下降而内摩擦角φ基本保持不变。石膏岩具有良好的延性,天然状态下峰后应变软化转为理想塑性变形的临界围压在2.5~5.0 MPa之间,经饱水软化后临界转换围压低于2.5 MPa。石膏岩遇水软化机制与其主要矿物成分二水硫酸钙的微溶性质密切相关。在蒸馏水中,石膏岩主要因溶解造成矿物流失,弱化内部结构而软化;在硫酸钙饱和溶液中,石膏矿物溶解-重结晶的动态平衡改变了岩石内部结构,使其疏松化,造成其力学性质发生软化。试验结果加深了对石膏岩遇水软化力学特性的认识,对石膏矿采空区稳定性分析具有重要意义。     

国道213线五指山隧址区水文地球化学特征研究

运用水文地球化学方法对国道213线五指山隧道进行研究。涌水起源和地下水循环特征等方面的研究。结果表明:国道213线五指山隧道涌水属于深循环地下水,进口段隧道涌水主要来自于砂页岩含水层,而隧道出口段涌水化学组成则受控于石膏矿物的溶解;硫、氧同位素组成分析证实五指山隧道主要涌水带均与浅表地下水的直接下渗有关。此研究成果为隧道涌突水的预防和治理提供了理论依据。     

唐山大气降尘的矿物组成与微观形貌特征分析

应用X射线衍射线技术(XRD)和扫描电镜技术(SEM/EDX)对唐山大气降尘中颗粒的矿物组成及微观形貌进行了研究。结果表明,唐山大气降尘的主要矿物组分是方解石、石英和粘土,次为赤铁矿、石膏、白云石及长石类矿物,其它的矿物还有菱铁矿、菱镁矿、石盐、沸石、角闪石、钙芒硝和无水芒硝等;其形貌特征主要有球状、层状、片状、柱状和块状等规则形态及矿物单体和矿物集合体等不规则形态;对XRD的检测结果进行分析后,表明大气降尘颗粒物的主要来源为地面扬尘、建筑扬尘、工业尘及在大气环境中新生成的矿物。     

不同掺料对磷石膏基胶凝材料影响的研究进展

磷石膏作为磷肥生产过程中的废弃物,目前主要被利用于建材和农业等方面,但其利用率都很低。在建材方面利用率低的主要原因是磷石膏中含有磷、氟等元素使其强度变低,制品耐水性变差,使磷石膏制品的性质不稳定,特别是在潮湿环境下容易吸水变形。另一主要原因是有些国家和地区的磷石膏放射性较高,因超出相关标准而被限制其在建材方面的应用。针对上述问题,在综合前人已有研究的基础上,首先对磷石膏基复合胶凝材料做了分类并总结,并确定了磷石膏基复合胶凝材料的主要掺料,然后论述了不同掺料对磷石膏基胶凝材料的耐水性及强度的影响,分析了不同掺料对磷石膏建材制品的影响机理,并且在此基础上给出了各掺料的建议掺量及最佳掺量范围区间。     

天然气水合物沉积环境的自生矿物特点及其在南海的发育情况

天然气水合物沉积环境出现的岩石矿物主要为碳酸盐岩、黄铁矿、石膏等。自生碳酸盐岩的典型特点为极负的δ13CPDB值（最低可达-70．0‰）、正的δ18OPD。值（＋2．5‰-＋6．5‰），碳酸盐矿物主要为镁方解石、文石、白云石和菱铁矿。黄铁矿以霉球状、条状为主。石膏则主要为自形晶体，透明。此类自生岩石矿物与甲烷厌氧氧化过程或水合物的形成效应有关。南海沉积物中出现的自生碳酸盐岩、黄铁矿和石膏，其特点与水合物沉积环境中的十分类似，预示了南海可能存在有利于水合物成藏的地球化学过程。     

Radiological hazard assessment for building materials incorporating phosphogypsum made using Eshidiya mine rock in Jordan

The mean activity concentrations of ²²⁶Ra, ²³²Th, and ⁴⁰K in Eshidiya phosphogypsum samples were measured as 351.4 ± 23.4, 3.8 ± 0.3, and 120.7 ± 8.3 Bq kg^?1, respectively. The results show that the mean values of activity concentration of ²²⁶Ra, ²³²Th, and ⁴⁰K are in the lower range of typical values reported for phosphogypsum samples collected worldwide. Radiological hazard indices such as the radium-equivalent activity (Ra_eq), the gamma index (I _γ ) alpha index (I _α ), the absorbed gamma dose rate (D _in), and the corresponding annual effective dose (E _in) were assessed for building materials for dwellings. The results of assessment exhibit that all phosphogypsum samples are higher than the recommended safe limit for building materials for dwellings, except for the radium-equivalent activity (Ra_eq). Overall assessment, it can be concluded that the possibility of using Eshidiya phosphogypsum in building materials in proportions lower than 100 % will be safe. The mixture of phosphogypsum with normal gypsum can dilute the concentrations of natural radionuclides allowing the use of the mixed building materials to be safe from a radiological point of view.     

Gypsum: a review of its role in the deterioration of building materials

The deterioration of buildings and monuments by gypsum is the result of crystallization cycles of this salt. Although gypsum can dehydrate to a hemihydrate, the mineral bassanite, and to an anhydrate, the mineral anhydrite, this reaction occurs in nature on a geological time scale and therefore it is unlikely to occur when gypsum is found on and in building materials. The CaSO₄–H₂O system appears deceptively simple, however there are still discrepancies between the experimental and thermodynamically calculated data. The reason for the latter can be attributed to the slow crystallization kinetics of anhydrite. Apart from this, the large numbers of studies carried out on this system have focused on industrially important metastable phases, such as the hemihydrate and soluble anhydrite. The paper presents a review of the studies dealing with the phase equilibria of the CaSO₄–H₂O system as well as the influence of other salts on the solubility of gypsum. It tries to glean out the relevant information that will serve to explain the deterioration observed on building materials by the crystallization of gypsum and thus allows developing improved conservation methods.     

广州市大气颗粒物PM2.5显微形貌特征和来源解析

PM_2.5是近年来影响我国城市大气环境的首要污染物,其成因机制复杂。本文采用扫描电镜和ICP-MS研究了广州市大气颗粒物PM_2.5的显微形貌及其化学组成特征,并应用富集因子法进行源解析。结果表明,PM_2.5的颗粒形态以无定形态为主;主要物质表现为含Fe、Mg、Al、K、Na的硅酸盐组合,具有道路扬尘、建筑施工排放等一次粒子特征;单个无定形颗粒物能谱表现出硫酸盐+硝酸盐的组合特征,为汽车尾气所排放的前体污染气体NO_x和SO₂进入大气环境中,在特定的物理化学条件下通过成核作用发生相态改变所形成的二次粒子。PM_2.5中高度富集Cd、Se、Zn、Cu、Pb、As等重金属,异常富集的Br主要为当地普遍使用的阻燃剂十溴联苯醚和拆解电子垃圾所致,稀土元素的浓度在0.022~0.582 ng/m³之间,具有重稀土元素富集的特征。这些特征反映出广州市PM_2.5颗粒物的组成既有一次粒子,也有二次粒子,物质来源具有多重性。     

Evaporative evolution of a Na–Cl–NO<Subscript>3</Subscript>–K–Ca–SO<Subscript>4</Subscript>–Mg–Si brine at 95 °C: Experiments and modeling relevant to Yucca Mountain,Nevada

A synthetic Topopah Spring Tuff water representative of one type of pore water at Yucca Mountain, NV was evaporated at 95°C in a series of experiments to determine the geochemical controls for brines that may form on, and possibly impact upon the long-term integrity of waste containers and drip shields at the designated high-level, nuclear-waste repository. Solution chemistry, condensed vapor chemistry, and precipitate mineralogy were used to identify important chemical divides and to validate geochemical calculations of evaporating water chemistry using a high temperature Pitzer thermodynamic database. The water evolved toward a complex "sulfate type" brine that contained about 45 mol % Na, 40 mol % Cl, 9 mol % NO₃, 5 mol % K, and less than 1 mol % each of SO₄, Ca, Mg, ∑CO₂(aq), F, and Si. All measured ions in the condensed vapor phase were below detection limits. The mineral precipitates identified were halite, anhydrite, bassanite, niter, and nitratine. Trends in the solution composition and identification of CaSO₄ solids suggest that fluorite, carbonate, sulfate, and magnesium-silicate precipitation control the aqueous solution composition of sulfate type waters by removing fluoride, calcium, and magnesium during the early stages of evaporation. In most cases, the high temperature Pitzer database, used by EQ3/6 geochemical code, sufficiently predicts water composition and mineral precipitation during evaporation. Predicted solution compositions are generally within a factor of 2 of the experimental values. The model predicts that sepiolite, bassanite, amorphous silica, calcite, halite, and brucite are the solubility controlling mineral phases.     

生物炭对磷石膏中磷的固化作用

磷石膏中的磷在雨水淋滤作用下浸出,将污染堆场附近水体。本研究采用生物炭固化磷石膏中的磷,以减少其对周遭水体的污染。主要通过模拟固化实验和对照浸出实验,分析生物炭用量、反应时间和温度、初始pH值对固化效果的影响,通过XRD、SEM-EDS分析固化后的生成物。实验结果显示,在生物炭用量为25 mg时,单位固化量达到最大值13.20 mg/g;在反应温度T=293 K、初始pH=7条件下,反应平衡时间72 h时浸出液的磷平衡浓度C_e= 1.40 mg/L;温度提升有助于提高生物炭的固化效果,当T=308 K时,浸出液的磷平衡浓度C_e=0.167 mg/L;碱性条件有利于固化反应持续进行,在pH=11条件下,浸出液的磷平衡浓度C_e=0.153 mg/L。实验结果表明生物炭对磷石膏中的磷具有明显的固化效果。磷石膏中的二水硫酸钙溶解后,Ca²⁺与表面带负电的生物炭结合,在生物炭显微结构的凹陷处,化学吸附溶液中的磷酸根生成了絮状、团簇状的羟基磷灰石(HAP)沉淀,从而使浸出磷得到有效控制。     

毕节市北部岩溶地下水水化学特征及影响因素的多元统计分析

本文利用层次聚类分析和因子分析两种多元统计方法探讨了贵州省毕节市岩溶地下水水化学组分特征及影响因素。结果表明:研究区地下水组分浓度变化范围较大,具有明显的空间变异性,其受到地理因素、水岩作用过程、土壤等自然因素、人类活动的影响。这四个影响因素能够解释地下水水化学组分82%的特征,其中,水岩作用过程和人类活动是主要影响因素。地下水中HCO3-、SO42-、Ca2+和Mg2+主要来源于碳酸盐岩矿物的溶解,同时也受到人类采煤活动的影响;Cl-、K+、Na+和NO3-则主要受到人类活动,特别是农业化肥、粪肥、农药施用和生活污水排放等因素的影响。本研究有助于深化对西南岩溶地下水水化学特征的理解,有助于有效预测岩溶地下水污染物来源,且对岩溶区水资源的合理开发利用具有积极的指导意义。     

西藏甲玛铜多金属矿床磁黄铁矿标型矿物学特征及其地质意义

甲玛矿床位于冈底斯成矿带东段,是西藏地区最大的铜多金属矿床之一。磁黄铁矿是甲玛矿床最常见的金属矿物之一,其标型特征不仅反映其自身形成环境,对其形成机制和矿床成因也具有指示意义。文章选取产于不同岩性中的磁黄铁矿矿石样品,利用矿相学、X射线衍射和电子探针分析等手段对磁黄铁矿的形态、成分和结构进行了分析研究。研究表明,甲玛矿床的磁黄铁矿主要分布在距离岩体中心较远的矿区远端矽卡岩和角岩中。磁黄铁矿的晶胞参数和粉晶X射线衍射曲线显示矽卡岩中的磁黄铁矿主要为高温六方磁黄铁矿,角岩中的磁黄铁矿为高温六方磁黄铁矿和低温单斜磁黄铁矿的交生体,但主要以低温单斜磁黄铁矿为主。通过对矽卡岩和角岩中的磁黄铁矿进行电子探针测试,结果显示:矽卡岩中的磁黄铁矿中w(Fe)为60.09%～60.71%,平均为60.38%,w(S)为38.18%～38.69%,平均38.35%,化学分子式为Fe_8S_9～Fe_(10)S_(11);角岩中的磁黄铁矿中w(Fe)为59.05%～59.57%,平均为59.10%,w(S)为39.28%～39.95%,平均39.59%,化学分子式为Fe_5S_6～Fe_7S_8。根据以上矿物学特征,笔者进一步探讨了该矿床磁黄铁矿的沉淀机制:炽热的岩浆热液上涌,与碳酸盐岩地层和碎屑岩地层接触发生相互作用,并有大气水的加入,使得成矿流体在角岩中先快速降温,形成高温六方磁黄铁矿和低温单斜磁黄铁矿的交生体。同时,大量的含矿热液形成,并充填于有利的成矿空间(主要为层间破碎带)沉淀成矿,形成矽卡岩矿体,然后流体在矽卡岩矿段中经历缓慢降温,形成高温六方磁黄铁矿。结合矿床地质特征和相关元素地球化学特征,认为甲玛矿床类型为斑岩-矽卡岩型。     

Extraction procedures of toxic and mobile heavy metal fraction from complex mineralogical tailings affected by acid mine drainage

The wall rocks of Sidi Driss mineralization contain continental molassic deposits: lacustrine limestones, ferruginous fragments, Ed Diss unit and Numidian unit fragments, rhyodacitic fragments, pyroclasts, and gneissic fragments. The ore is composed of pyrite, marcasite, sphalerite, galena, barite, celestite, siderite, calcite, and iron oxide-hydroxides. The abandoned wastes in Sidi Driss-Tamra district contain marcasite, galena, goethite, jarosite, anglesite, anhydrite, bassanite, and gypsum. It is very important to assess the hazards and risks that this material type poses to public health and the environment. However, evaluation of a part of toxic elements always poses problems since the associated matrix, the close relationships between some minerals, the grain sizes and their forms (oolites, compact collomorphes aggregate), the oxidation degree of metals, the chemical composition, and trace elements make it difficult to extract mobile metals from complex Sidi Driss tailings and minerals found in these acidic wastes. Nevertheless, there is no universal method that can systematically evaluate metal bioavailability. And the use of proposed sequential extraction procedures for sediments with simple mineralogical composition did not yield any reproducible results for this type of acid mine drainage sediments. Consequently, the methods of controlling and mitigating the risks of hazardous materials should be considered. Many extraction procedures have been applied to better evaluate the mobility of hazardous materials (metals), the characterization of their degree of toxicity, and their chemical behavior in these complex mine tailings. Reproducible results were obtained with lab-scale washing of sediments using distilled water, CaCl₂ and Na₂-EDTA solutions, and BCR sequential extraction. The results showed that the BCR extraction approach was the most efficient procedure for these types of wastes. The extraction with distilled water is recommended for identification of the total quantity of mobile Cr and Fe.     

宁夏西华山地区马场金矿床地质特征与成因

马场金矿床是宁夏西华山地区目前发现的规模最大的金矿床。文章从矿区地质特征入手,结合前人研究成果,对马场金矿床地质特征进行了详细归纳总结,并对金矿床成因进行了探讨。研究表明,马场金矿床金矿(化)体主要沿NW向断裂和裂隙分布,构造控矿明显,矿体主要由碎裂云母钠长石英片岩、石英脉及煌斑岩脉构成;赋矿围岩为海原群西华山组下岩段(Pt¹₂x¹),该岩段岩性主要为一套云母钠长石英片岩夹云母石英片岩;矿石类型以氧化矿石为主,多呈褐黄色及土黄色,块状、网脉状及蜂窝状构造,碎裂结构明显;围岩蚀变较弱,以黄铁矿化和褐铁矿化为主,各类蚀变或彼此叠加、或相互伴生,分带性不明显;成矿物质主要来源于海原群变质岩,但岩浆活动对金矿化的形成起了重要作用;矿床类型属与煌斑岩有关的中温热液矿床。     

钒钛磁铁矿电炉渣工艺矿物学研究

以攀枝花钒钛磁铁矿电炉渣为研究对象,通过化学分析、X射线衍射及电子探针-能谱等手段对电炉渣的化学组成、矿物组成、矿物嵌布特征、元素分布情况进行了较为系统的研究,结果表明:电炉渣中有94.74%的钛赋存于黑钛石中,镁和铝主要以镁铝尖晶石形式存在,钙和硅主要存在透辉石中,而铁元素在各矿物中分布较为分散。有用矿物黑钛石主要与透辉石呈浸染关系,部分与镁铝尖晶石呈嵌布关系,同时有部分镁和铝以类质同像形式进入到黑钛石中,导致黑钛石中TiO_2含量仅82.04%。研究结果可为钒钛磁铁矿电炉渣的综合利用提供科学依据。