硫化物矿物氧化反应动力学实验研究

硫化物矿床和含硫化物矿床（如中高硫煤）在开发过程中由于氧化作用向环境释放大量的酸、硫酸盐、重金属及其它有害物质,造成一定范围内的次生地球化学异常和环境污染;而中国大陆硫化物的排放量2010年将达到39．1×10 6 t。因此,人们对硫化物矿物在表生环境下的氧化行为日益重视。硫化物矿物的氧化速率受矿物本身物理化学特性（组成、结构、表面性质）和介质条件（溶解氧DO、Fe 3＋浓度、pH、Eh、温度及微生物）等多种因素的控制。在全面分析近年来国内外文献的基础上,系统介绍了硫化物矿物氧化动力学实验研究方法、实验参数的选择、反应机理、反应产物及反应速率等的研究现状。指出今后应加强对初始阶段的氧化反应速率、反应中间产物、多因素的综合作用、分子水平上的反应机理解释等方面的研究。     

国内矿物治理重金属废水研究进展与展望

综述了我国利用天然矿物治理重金属废水方面的研究新成果。天然铁的硫化物、天然铁锰的氧化物、方解石与磷灰石等具有良好的表面吸附与氧化还原化学活性;不同介质中它们能不同程度地表现出对Cr^6 、Pb^2 、Hg^2 、Cd^2 等重金属离子的吸附作用,可广泛用于重金属废水处理。矿物吸附重金属离子机理的研究表明,矿物对重金属的吸附是矿物表面与无机重金属离子之间的表面作用过程,包括矿物表面功能基与重金属离子的配位反应、矿物表面氧化还原反应和沉淀转化作用,以及矿物表面离子交换吸附作用等。     

硫化物固—液界面电化学效应实验探讨

硫化物作为一类重要的常见矿物，目前国内外对其表面矿物学特征研究有限。具体到硫化物固－液界面处的行为机理，前人的研究程度就更低了。笔者自行设计了一个Fe1-xS-Cr^6 原电池，通过实测电动势（E），t-E关系曲线，溶液可见光吸收谱及其λ－A关系曲线，阐明硫化物与Cr^6＋溶液间的界面行为机理。认为其界面行为过程为；硫化物溶解→离子反应（氧化还原）→吸附Cr^3 。该原电池与一般原电池结构不同，其主要差别在于将反应电极和测量电极分开，从而解决电极反应过程中的浓度极化问题，提高了电化学实验的精度。该研究成果有助于揭示矿物－液体相互作用机理，完善和丰富表面矿物学研究内容，深化化界面成矿理论，并对环境治理，矿物材料应用等开发领域具有重要的参考价值。     

自然界中铁硫化物矿物对含氯有机化合物降解作用

含氯有机化合物被广泛用于工农业生产和人们的日常生洛，对环境污染也日益严重，缺氧环境下对含氯有机化合物的非生物转化是自然界自我调控的过程之一。而广泛存在于这一环境中的铁硫化物矿物在这一过程中起着重要的作用。本文主要从反应机理角度回顾了铁硫化物矿物作为有机氯污染物主体还原剂的研究现状，并对进一步研究中可能存在的问题及研究重点提出了具体的建议。     

常见硫化物表面的XPS研究

采用XPS分析方法,研究了黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、闪锌矿和毒砂等常见硫化物矿物表面的化学成分及其化学态,从而探讨硫化物表面的氧化和次生变化。研究发现：（1）硫化物矿物表面在氧逸度较高的情况下很容易发生变化,其氧化产物很复杂,主要是其金属元素的高价态氧化物、氢氧化物和硫酸盐等;（2）就一般常见硫化物而言,相对比较稳定的是黄铁矿;（3）常见硫化物经氧化后,其表面的原子比率常常显示硫富余;（4）在含铁的各种常见硫化物中,除黄铁矿表面的铁相对稳定外,毒砂表面的铁也相对较稳定,而闪锌矿表面的类质同像铁却容易被氧化而发生变化。     

矿物-水反应的地球化学动力学研究进展

回顾了地球化学动力学这门新兴学科的产生与发展，评述了国内外矿物-水反应的地球化学动力学研究的新进展，介绍了矿物-水反应的溶解动力学及地球化学动力学模拟的新成果及应用领域。低温条件下硅酸盐和碳酸盐矿物与水的反应得到高度重视。硅酸盐矿物的溶解速率与溶液的pH值、离子强度、温度及有机酸的含量等密切相关。碳酸盐类矿物的溶解速率主要取决于温度、GO2分压、酸碱度及相关离子的活度等因素。氧化物、硫化物、及氟化物等的溶解沉淀的动力学研究开始得到关注。矿物-水反应的地球化学动力学模拟已成为一个很有前景的方向。     

金川铜镍硫化物矿床深熔-就地成矿作用过程研究

文章通过研究矿石冶炼过程中矿物种类、含量、物理化学性质、结晶形态、嵌布特征、颗粒大小和生成环境以及矿物在高温条件下的物理化学反应等，并使之与铜镍硫化物矿床特征对比，认为金川铜镍硫化物矿床深熔—就地成矿作用过程为从深部到侵位的持续熔离。岩浆上侵过程中由于高熔点富镁橄榄石及铬铁矿陆续在岩浆房侧边析出固结，使得岩浆房逐渐变小，硫化物不断富集，最终使得小岩体容大矿。     

东沟坝多金属矿床硫同位素交换动力学

本文详细研究东沟坝多金属矿床的硫同位素特征，并根据同位素资料评估硫在成矿溶液中的最短停留时间和成矿机理。根据硫化物和硫酸盐在化学及同位素交换反应的过程中同样都包含有分子结构中的硫键断开和硫原子的交换，提出了化学平衡是同位素平衡的先决条件。指出在不少成矿温度低于３５０℃的热液矿床中，共沉淀的硫化物矿物和硫酸盐矿物之间的硫同位素时常没有达到平衡     

硫化物矿物电子探针能谱快速定量分析

电子探针在地质普查对找矿、矿床成因与评价以及矿产综合利用等方面的研究中，均会碰到大量的硫化物矿物的分析测试任务。在能谱定量分析方法的基础上新开发出矿物能谱快速定量分析方法，建立了数十硫化物矿物能谱谱库，并编制了矿物自动检索和拟合的计算机程序。该方法提高了矿物定量分析精度，缩短了分析时间，保证了生产、科研任务的顺利完成。     

硫化物矿物对银的表面吸附作用及其成矿意义

通过硫化物矿物对银离子的吸附实验研究表明，在５０℃时，硫化物矿物对溶液中银离子的等温饱和吸附量大小顺序是：方铅矿＞黄铜矿＞辉锑矿＞闪锌矿；当温度超过７０℃时，这个顺序变为：辉锑矿＞方铅矿＞黄铜矿＞闪锌矿。这与天然多金属矿床中硫化物矿物银的含量顺序是一致的。实验证明，硫化物具有把溶液中的银富集到固体（矿物中）达１０６量级以上的能力。这些结果极好地解释了多金属矿床中银在普通硫化物中含量大小的顺序及锑和银在矿床和矿物上密切共生的关系。     

The mechanism of surface chemical kinetics of dissolution of minerals

This paper deals with the mechanism of dissolution reaction kinetics of minerals in aqueous solution based on the theory of surface chemistry.Surface chemical catalysis would lead to an obvous decrease in active energy of dissolution reaction of minerals.The dissolution rate of minerals is controlled by suface adsorption,surface exchange reaction and desorption,depending on pH of the solution and is directly proportional to δH^n0 ,When controlled by surface adsorption,i.e.,nθ=1,the dissolution rate will decrease with increasing pH;when controlled by surface exchane reaction,i.e.,nθ=0,the dissolution rate is independent of pH;when controlled by desorption,nθis a positive decimal between 0 and 1 in acidic solution and a negative decimal between-1 and 0 in alkaline solution.Dissolution of many minerals is controlled by surface adsorption and/or surface exchange reactions under acid conditions and by desorption under alkaline conditions.     

Behavior Mechanism on Sulfide Solid-Liquid Interface and Its Application

Ｓｕｒｆａｃｅｍｉｎｅｒａｌｏｇｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｄｅｒｎｂｒａｎｃｈｅｓｏｆｍｉｎ－ｅｒａｌｏｇｙ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｍｉｎｅｒａｌ－ｌｉｑｕｉｄ,ｎａｍｅｌｙｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｏ...     

矿物界面作用与环境工程材料

矿物水界面作用是环境地球化学研究的基础,它控制着世界淡水质量、土壤发生与发展、表生地质作用中元素迁移与富集等过程,是矿物环境工程材料的理论基础［１］。这是因为矿物水界面作用发生于矿物表面,许多环境工程材料是通过材料表面吸附（或共沉淀）作用去清除水...     

黄铁矿表面溶解——不容忽视的研究领域

矿物表面反应存在于结晶、溶解、成岩成矿、蚀变和风化等一系列地质过程中,在环境科学和材料科学也有着重要的应用,因此,表面矿物学已成为国际地学研究的热点。本文概括了近年来黄铁矿等硫化物表面反应的研究进展,指出了黄铁矿的表面溶解研究存在的问题,并重点阐述了黄铁矿表面溶解研究在诸多方面的重要意义,包括黄铁矿表面溶解研究的理论意义、黄铁矿的表面溶解对矿山环境评价的意义、尾矿堆中绝大多数黄铁矿处于酸性还原环境、黄铁矿表面溶解控制着海洋中硫的循环。本文还报道了笔者通过实验所获得的黄铁矿溶解反应动力学的初步研究结果。     

Adsorption of Pentachlorophenol onto Oxide and Clay Minerals： Surface Reaction Model and Environmental Implications

The adsorption of pentachlorophenol （PCP） onto quartz, kaolinite, illite, montmorillonite and iron oxides has been investigated by batch equilibrium techniques. The pH-dependent isotherms are curves with peak values, the position of which is at about pH = 5-6 depending on the mineral species. Based on distribution of both speciation of surface hydroxyls on minerals and PCP in solution a surface reaction model involving surface complexation and surface electrostatic attraction is presented to fit the pH-dependent isotherms, and both reaction constants are calculated. The results show that on quartz and phyllosilicate minerals the predominant adsorption reaction is surface complexation, meanwhile both of surface electrostatic attraction and surface complexation are involved on the iron oxide minerals. The reaction constants of surface electrostatic adsorption are usually one to three orders in magnitude, larger than that of surface complexation. The concentration-dependent isotherms can be well fitted by Langmnir equation with the correlation coefficient R〉0.93 for kaolinite and iron oxides. The maximum adsorption is found in the order： hematite 〉 lepidocrocite 〉 goethite 〉 kaolinite 〉 quartz 〉 montmorillonite ≈ illite, which can be interpreted by consideration of both reaction mechanism and surface hydroxyl density. The significant adsorption of PCP onto mineral surfaces suggests that clay and iron oxide minerals will play an important role as HIOCs are adsorbed in laterite or latertoid soil, which is widespread in South China.     

湖南湘西金矿尾矿-水相互作用的动力学

湖南湘西金矿尾矿-水相互作用非常强烈,导致了尾矿中硫化矿物、硅酸盐矿物的溶解和金属元素的活化迁移。实验和理论分析表明,尾矿-水相互作用过程中存在多相（表面）催化和自催化作用,尾矿中金属硫化物的溶解导致水溶液酸化和SO4等介质浓度增高,并进一步促进尾矿-水相互作用和尾矿中金属元素的释放和迁移;同时,尾矿-水相互作用中释放的金属元素与水溶液中的阴离子形成稳定的络合物,金属的水解可显著加快金属络合物的形成速率,从而又进一步促进了尾矿-水的相互作用。     

金属矿物的反应动力学与地球化学意义

概述了动力学实验的技术方法和金属矿物的反应动力学研究进展。动力学实验使用的三种基本化学反应装置是间歇反应器（ＢＲ）、活塞流反应器（ＰＦＲ）和混合流反应器（ＭＦＲ）,确定速率定律的数学方法包括积分法、微分法和混合法,以微分法中的初始速率法应用最广。目前主要研究了水溶液中黄铁矿氧化、黄铁矿和黄铜矿形成、晶质铀矿和磁铁矿溶解的速率定律和反应机理,发现：（１）酸性溶液中黄铁矿的氧化速率对Ｆｅ３＋和Ｏ２浓度呈分数依赖并受表面反应的控制;（２）低于３００℃时黄铁矿不能从溶液中直接成核,而需初始地通过ＦｅＳ先驱物的硫化生成,ＦｅＳ与Ｈ２Ｓ反应形成黄铁矿的速率方程为二级;（３）磁黄铁矿或黄铁矿与Ｃｕ２＋反应均可形成黄铜矿,前者经历了一系列准稳的Ｃｕ Ｆｅ硫化物的中间物,后者的速率方程为表观一级并受表面反应的控制;（４）酸性ｐＨ时磁铁矿的非线性溶解行为可采用表面反应扩散输运耦合的收缩核模型（ＳＣＭ）来描述。有关动力学实验成果完善和深化了对矿床中黄铁矿、黄铜矿的形成机理和风化壳中磁铁矿的稳定性等方面的认识。将来的实验研究将向更多的金属矿物和高温高压领域发展。     

环境矿物界面反应动力学

环境矿物界面反应动力学主要探讨地表中各种有毒、有害离子或分子与矿物表面之间的反应速率与反应机制。矿物表面存在一组化学活性很强的表面功能基，当它们与环境中毒害物质发生作用时，会因其极性、荷电性和Lewis酸碱性不同而表现出不同的作用力和反应速率，进而控制有毒、有害物质在大气、水体和沉积物中的赋存形态，稳定性及迁移转化速率。本文简要介绍了环境矿物界面反应动力学理论，并给出几个应用实例。