地热水中氟含量的模型评价

<正>氟在自然界中分布广泛,它对人体的健康起着至关重要的作用。地下水是人体氟摄入的主要来源。依据世界卫生组织建议的饮用水中氟的安全标准浓度1.5 mg/L,现在全球超过20个国家和地区的2亿人都遭受着氟过量摄入的危害[1]。地下中的氟含量主要受其所在的地质环境的影响。岩浆岩、沉积岩、变质岩中含有大量的氟[2]。当地热水穿过或是保存在含水层中时,它将溶解花岗岩、玄武岩、页岩等岩石中的萤石、云母、氟磷灰石等含氟矿物,将氟释放到地下水中。含氟矿物的溶解过程受温度、地热水p H、地热水的类型、含氟矿物的溶     

萤石矿矿床类型和勘探方法

一、总论萤石的化学成分是氟化钙(CaF_2),其中氟占48.8%,钙占51.2%。有时,萤石含氯的类质同象杂质(主要为黄萤石)。在某些情况下还含有含地沥青的杂质,气体和液体。其它杂质则有 Fe_2O_3、稀土元素,以及铀。萤石的得名是因为它具有降低铁矿石和别的矿石熔解温度的性能。“氟石”则由拉丁字“Fluorum”(氟)而得名。     

一种重要的非金属资源--萤石矿的开发及利用

萤石叉名氟石．为卤族矿物。矿石类型以矿物成分的不同，可分为石英-萤石型、方解石-萤石型、碳酸盐-萤石型、硫化物-萤石型、重晶石-萤石型、硅质岩萤石型。萤石中含有卤族元索氟，是制取含氟化合物的主要原料，又由于熔点低而广泛用于炼钢、有色金属冶炼、水泥、玻璃、陶瓷。我国萤石矿产资源具有以下明显的特点：①储量居世界第一，资源潜力巨大;②萤石储量相对集中；③单一型萤石矿床（点）多，储量少；伴（共）生型矿床（点）数少。储量大；④贫矿多，富矿少；⑤难选矿多，易选矿少。     

富氟花岗岩中萤石岩浆成因的新证据

通过富氟花岗岩-HF-H2O体系的熔化-结晶实验,在620～700℃、1×108Pa条件下获得了石英+碱性长石+黄玉+云母+萤石的矿物组合.在该实验体系中首次发现了八面体萤石.实验结果表明,在岩浆条件下可以形成萤石,从而为富氟花岗岩中萤石的岩浆成因提供了新证据.     

辐射损伤与萤石颜色的初步研究

由于萤石(CaF_2)的钙离子半径(1.06)与钍离子半径(1.10)、特别是与四价铀离子半径(1.05)相似,所以铀和钍常常置换萤石中的钙而进入萤石晶格。此外,铀和钍还能以吸附形式赋存在萤石裂隙中或其表面上,或者成为独立的矿物以固体包体形式存在于萤石中。因此,萤石常含有铀和钍,加之周围岩石中也经常含有放射性元素,从而形成了放射场。萤     

萤石成矿机制的探讨

对萤石成矿物质的物理化学性质、矿物流体包裹体化学成分、萤石矿物不同颜色的原因、光学萤石与晶洞的相关性和主要共、伴生矿物组合的研讨,结合其成矿的地质背景,认为：在地球内部单质氟（F2）不可能存在;气态SiF4是氟的主要迁移形式;SiF4与CaH2一道从地球深部随岩浆、热气迁移至地壳浅部,被氧化、分解成矿。或与围岩、热液中有关成分作用成矿。     

新疆阿克苏典型山前洪积扇内高氟地下水的化学特征及氟富集机制

在内陆干旱区,作为重要饮用水源的地下水常面临氟含量超标问题。查明内陆干旱区高氟地下水的分布规律,了解氟在地下水中的富集过程及其影响因素,既可丰富高氟地下水的研究体系,也是保证内陆干旱区饮水安全的重要基础。以新疆阿克苏地区典型山前洪积扇——依格齐艾肯河-喀拉玉尔滚河河间地带为研究区,基于水文地球化学调查结果,刻画了高氟地下水的分布区;结合氟离子含量与特征性水化学指标间的关系,揭示了高氟地下水的成因机制。结果表明:(1)地下水中氟含量的变化范围为0.8～6.1 mg/L,83%的水样氟含量超过《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)规定的上限(1.0 mg/L);(2)总体上,氟含量沿地下水流动路径逐渐增大,低氟地下水(ρ(F~-)≤1.0 mg/L)分布在国道314以北的补给区,高氟地下水(ρ(F~-)1.0 mg/L)分布在国道314以南的径流区和排泄区;(3)高氟地下水的水化学类型以Cl·HCO_3-Na型为主,而低氟地下水则以Cl·SO_4-Na型为主,高氟地下水相比于低氟地下水优势阴离子偏向于HCO~-_3;(4)地下水的pH值范围为7.9～8.9(均值为8.4),表明其处于弱碱环境中。地下水中ρ(F~-)与pH值呈正相关,此外构成浅层含水层的上更新统沉积物中含有黑云母、氟磷灰石等矿物,其表面存在一定数量的可交换F~-,这表明水中OH~-与矿物表面F~-间的阴离子交换可能对氟的富集有一定贡献;(5)地下水的F~-含量与Ca~(2+)含量呈负相关,即高氟地下水中ρ(Ca~(2+))小于低氟地下水。考虑到氟化钙(CaF_2)是自然界中的主要含氟矿物,也是地下水中氟的主要来源,ρ(F~-)与ρ(Ca~(2+))间的这种负相关指示着高氟地下水中可能存在去Ca~(2+)、Mg~(2+)作用,如阳离子交替吸附或碳酸盐岩沉淀等。研究区地下水样中ρ(F~-)与ρ(Mg~(2+))间也呈负相关关系,且和ρ(F~-)与ρ(Ca~(2+))间的关系高度相似,也佐证了高氟地下水中去Ca~(2+)、Mg~(2+)作用的存在;(6)绝大部分地下水样品都位于氯碱性指数图的负值区域,且ρ(F~-)与CAI-1和CAI-2均呈较好负相关,CAI-1和CAI-2都随ρ(F~-)的增大而减小,这表明高氟地下水中存在Ca~(2+)、Mg~(2+)与Na~+间更强的交换作用,对氟富集起着重要作用。地下水中ρ(F~-)与SAR间呈较好正相关关系,且高氟地下水样的SAR均值(5.71)远大于低氟地下水SAR均值(1.67),这也进一步证明高氟地下水中的Ca~(2+)、Mg~(2+)与含水介质的Na~+间存在强烈的交替作用,对氟的富集起着重要作用;(7)所有地下水样中的萤石均处于未饱和状态,且萤石的饱和指数(SI)与F~-含量间呈现较好的正相关,这表明地下水对含氟矿物(主要是萤石)的持续溶解应是导致研究区地下水中氟富集的主要原因。与之相反,研究区所有地下水样中的方解石均处于过饱和状态(SI0)。这表明CaCO_3的沉淀可能促进了CaF_2的溶解,导致地下水中氟离子质量浓度增高;(8)研究区低氟地下水的δ~(18)O值介于-11.20‰～-10.67‰间,平均值为-10.94‰,而高氟地下水的δ~(18)O值介于-11.65‰～-11.21‰间,平均值为-11.49‰,即低氟地下水较高氟地下水富集δ~(18)O。此外,F~-质量浓度较低(ρ(F~-)≤3.0 mg/L)的地下水样中δ~(18)O值与F~-质量浓度呈负相关,即低氟地下水具有更正的δ~(18)O值;F~-质量浓度较高(ρ(F~-)≥4.8 mg/L)的地下水样中δ~(18)O值与F~-质量浓度的相关性不显著,随F~-质量浓度的增高,δ~(18)O值基本维持不变。以上表明蒸发浓缩作用对地下水中氟的富集贡献较小;(9)研究区地下水中ρ(F~-)/ρ(Cl~-)比值与ρ(F~-)间呈现正相关,即ρ(F~-)/ρ(Cl~-)比值随ρ(F~-)增高呈增大趋势,这也说明地下水中氟富集的主要原因是含氟矿物的溶解,而不是蒸发浓缩作用。此外,Gibbs图也提供了证据:研究区地下水样基本处于水岩作用主导区域,表明地下水化学特征(包括氟的富集)主要受水岩作用控制,蒸发浓缩影响很小。总之,地下水中氟的富集主要由溶解作用引起,OH~-与矿物表面F~-间的交换也有贡献,但蒸发浓缩作用影响微弱。含氟矿物持续溶解的驱动机制是阳离子交替吸附(地下水中Ca~(2+)与岩土颗粒表面Na~+之间)及方解石沉淀所引起的地下水中Ca~(2+)的衰减。     

宁夏硅石利用之一:制造玻璃

<正>石英(SiO_2)是熔制玻璃的主要原料,但石英砂的熔点很高,要在1700℃以上的高温下才能熔化。古人已经发明了加进助熔剂来降低熔点温度。一般常用的助熔剂是纯碱(Na_2CO_3)、硝石(K_2NO_3)或铅丹(Pb_3O_4)。此外还需要加进一些石灰石(CaCO_3)作为稳定剂。有了石英砂、助熔剂和稳定剂这3种原料,经     

浙江衢州里芭蕉萤石矿选矿试验研究

针对浙江衢州里芭蕉矿区萤石嵌布粒度细、精矿产品质量差的问题,对该萤石矿进行选矿试验。通过细磨以及多次精选,同时用水玻璃抑制长石、石英等脉石矿物来提高萤石精矿品位。该矿经浮选选别后获得萤石精矿CaF_2品位98.28%,回收率96.81%的良好指标,精矿产品质量达到特级品要求。     

浙江青田县万山萤石矿矿床地质特征及成因

浙江青田县万山萤石矿成矿作用主要由地热水浅循环伴含氟成矿流体,在特定的物理化学条件下,沿有利的构造空间富集成矿,属低温热液充填型脉状矿床.矿体矿石、矿物组分比较简单,矿石矿物为萤石,脉石矿物以石英为主,次为蛋白石、高岭石、黄铁矿、方解石、绿泥石等.矿石主要化学成分为CaF2和SiO2,矿石中SiO2、CaF2二者总量约占97％～99％.随着CaF2含量的增加,SiO2含量减少.     

微量萤石样品消解技术及其Sm-Nd同位素高精度热离子质谱法测试

Sm-Nd同位素被广泛地应用于萤石样品的定年和示踪。萤石样品Sm-Nd同位素测试的化学分离中,一般采用酸溶解样品,但氢氟酸和硝酸与萤石反应不完全,由于萤石(CaF_2)特殊化学结构导致氟离子会和稀土元素离子形成难溶稀土氟化物,易导致Sm-Nd亏损,因而对于Sm、Nd含量较低的萤石样品,Sm-Nd同位素测试需要较大样品用量(100~200 mg)。本研究建立了一种利用HNO_3+HClO_4+H_3BO_3溶解萤石样品的消解方法,在萤石溶解过程中加入H_3BO_3可有效提高Sm-Nd回收率。实验表明,利用5 mL浓硝酸和0.015 mL高氯酸溶解萤石样品过程中加入1 mL 0.49 mol/L H3BO3效果最佳,结合高灵敏度热电离质谱仪(Triton)可实现微量萤石样品高精度Sm-Nd同位素测试。较先前已有的溶解方法,本方法大大降低萤石样品用量。     

冀中坳陷地区地下热水氟分布特征及其风险评估和开发利用建议

【研究目的】冀中坳陷地区地热资源丰富,地下热水中氟分布特征及其风险评估对地热资源开发利用具有重要意义。【研究手段】本文以冀中坳陷地区地下热水为研究对象,通过分析砂岩热储层和碳酸盐岩热储层地热流体水化学数据,研究地热流体中氟的分布特征和富集规律,评价地热流体质量,提出地热流体开发利用相关建议。【研究结果】研究区地热流体以Na-Cl和Na-Cl-HCO₃型水为主,基本为碱性水,优势阳离子为钠离子,氟含量较高,尤其碳酸盐岩热储地热流体氟离子含量集中分布在7.5～9.5 mg/L,最高达13.9 mg/L;弱碱性环境、水温和水岩作用是影响研究区氟离子富集的主要因素,砂岩热储中氟离子浓度与Ca²⁺、Mg²⁺浓度呈显著负相关,而碳酸盐岩热储中其相关性并不显著。氟的富集受到萤石等含氟矿物的控制,砂岩热储地热流体萤石饱和指数全部小于零,而氟离子浓度较高的碳酸盐岩储层地热流体萤石饱和指数普遍分布在零附近。【结论】研究区高氟地热流体不能直接用于生活饮用水、农田灌溉和渔业用水,在进行地热资源综合梯级利用时解决地热尾水除氟问题至关重要。     

多彩萤石的奥秘

<正>近年来,随着新能源、新材料等战略新兴工业在全球范围内的快速崛起,对萤石和氟资源的需求不断增长,预计到2025年,全球萤石消费量将达到771万t,届时全球萤石产量将低于消费量,全世界都将面临萤石资源短缺的情况。氟(F)是1886年法国化学家亨利·莫瓦桑(Henri Moissan)从萤石中分离的一种非金属元素,也是现代工业中极为重要的原材料,而萤石是自然界中最主要的氟来源,氟被称为“第二稀土”。萤石作为一种重要的、     

锂在玻璃中的应用

锂在玻璃中的应用已有一个较长的历史。玻璃用锂早期为碳酸锂（Ｌｉ２ＣＯ３）等锂化合物，以后逐渐转为应用锂矿物（天然锂硅酸盐矿物）。由于锂化合物和锂矿物具有独特的性质而被用于许多玻璃配料。它在玻璃生产中的主要作用是用作助熔剂，以替代会产生空气污染的硼和氟；可使玻璃收缩致密，提高玻璃的表面硬度；降低玻璃热膨胀系数，提高玻璃的表面张力；改善玻璃电化学稳定性；改变辐射性质等。锂改善了玻璃性能，从而生产出具有特殊用途的玻璃产品。如锂钡玻璃能吸收有害辐射，用于生产电视显像管玻璃，避免辐射对人体的侵害；辐射玻璃…     

冀东北地区中低温对流型地热系统的氟指示意义研究

为查明冀东北地区中低温对流型地热系统中氟的富集过程,通过对地热流体水化学特征和同位素数据的分析,研究地热流体中氟的分布特征、富集规律、水化学过程及影响因素。结果表明:研究区地热流体F^-含量为1.36~23.83 mg/L,呈现北高南低的趋势;在HCO3^-—Na^+和SO4^2-·HCO3^-—Na^+等Na型水中富集程度高于HCO3^-—Ca^2+和HCO3^-—Ca^2+·Mg^2+等Ca型水;碱性环境、温度和循环深度是影响氟离子富集的主要因素;水岩作用、含氟矿物溶解及阳离子交换作用,是控制高氟地热水水化学特征的主要地球化学过程。氟浓度异常可为寻找地热资源提供基础参考线索,为地热资源的科学合理利用提供科学依据。     

相山铀矿稀土元素地球化学特征

<正>萤石是一种存在于较为广泛的地质环境中的含钙矿物,由于稀土元素的离子半径和Ca2+相近,Ca2+常被Y和Ce等稀土元素替代。因此通过对萤石中稀土元素的分析可以了解关于萤石矿化作用过程中地质流体等方面的重要信息。相山铀矿矿石的脉石矿物组成比较简单,主要有萤石、方解石等。本文通过对相山铀矿的萤石的稀土元素研究,进而进一步探究相山铀矿田的成     

四川康定的氟镁石

氟镁石(Sellaite)是一种比较罕见的矿物。1868年首次发现于法国,它产于冰碛层中的白云岩内,与石盐和硬石膏等共生。此后,在意大利维苏威火山喷出岩空洞中见到它与硬石膏、石膏等共生。它作为高温热液的矿物,出现于钼、锡和锡-铍矿床中,常与萤石共生或与石英共生;在铅锌矿床中,与金云母、黄玉和电气石等共生;在盐类矿床中,与硫、石膏,萤石共生。国内曾对钨矿中的氟镁石进行过较详细的工作。1980年我队在含金多金属矿脉中见到较多的氟镁石,它与金矿密切相关。本文拟对其产状、物性和组成等方面进行简要的报道。     

矿物发光材料CaS∶Mn~(2+)的合成及其荧光性质

以方解石为原料 ,使用硫化助熔剂法合成了CaS∶Mn2 + 磷光体 ,根据荧光光谱 ,详细探讨了矿物杂质对其发光性质的影响 ,指出在矿物材料CaS∶Mn2 + 体系中 ,某些杂质离子拓宽了基质的激发带 ,有利于基质吸收能量及基质→Mn2 + 发射中心的能量传递 ,但Fe2 + 、Co2 + 、Ni2 + 等离子降低了Mn2 + 的发射强度 ,尤其是Mn2 + 与它们形成的成对离子中心或离子晶簇 ,降低了局域对称性 ,放宽了Mn2 + 跃迁发射的选择定则 ,加速了材料发光的衰减过程。     

矿物发光材料CaS∶Mn2+的合成及其荧光性质

以方解石为原料,使用硫化助熔剂法合成了CaS∶Mn2+磷光体,根据荧光光谱,详细探讨了矿物杂质对其发光性质的影响,指出在矿物材料CaS∶Mn2+体系中,某些杂质离子拓宽了基质的激发带,有利于基质吸收能量及基质→Mn2+发射中心的能量传递,但Fe2+、Co2+、Ni2+等离子降低了Mn2+的发射强度,尤其是Mn2+与它们形成的成对离子中心或离子晶簇,降低了局域对称性,放宽了Mn2+跃迁发射的选择定则,加速了材料发光的衰减过程.     

2010—2020年黄河下游河南典型灌区浅层地下水中砷和氟的演化特征及变化机制

黄河下游典型灌区河南段是豫北平原重要的农业种植区。该地区浅层水质整体较差,因常用于作物灌溉或家畜饮用,会对人体健康产生风险,因此对该地区地下水中砷与氟浓度变化特征和机制的研究将有助于提高对该地区地下水污染的认识水平。本文基于2010年和2020年在灌区范围内采集的327组浅层地下水样品,研究区内地下水砷和氟分布情况,并在此基础上对比研究十年间灌区浅层地下水中砷、氟的演化特征,探索分析砷与氟浓度及空间变化机制。研究结果表明：该地区浅层地下水中存在砷与氟超标问题,2020年浅层地下水中高砷（砷浓度大于10μg/L）和高氟（氟浓度大于1mg/L）的样品数量分别占总数的26.1%和26.06%。高砷水分布在太行山前洼地与黄河冲积平原等泥沙互层结构的沉积环境中,还原性较强,同时地下水径流不畅,较强的阳离子交换作用使得其所处环境中Ca²⁺浓度较高。近十年间砷浓度增加的水样占总数31.8%,砷浓度减少的水样占36.7%。砷浓度的增长（减少）是地下水还原性增强（减弱）使得锰氧化物溶解释放（吸附）导致。近十年间不同地区农业灌溉和水源置换等用水方式导致水位变化是引起砷浓度变化的潜在因素。高氟水主要分布在河南新乡与濮阳的黄河沿线,氟离子浓度受到沉积物中萤石等钙质矿物溶解影响,使得高氟地下水出现在低钙环境中。近十年间研究区中氟离子浓度减少的占总数60.2%,氟离子浓度增加的占32.1%,整体变化趋势向好,但是高氟区中氟离子浓度继续增加。氟浓度的变化同样受到Ca²⁺变化影响,在Ca²⁺浓度降低（升高）时氟浓度进一步升高（降低）。地下水中氟升高地区分布在黄河沿线,因此受到黄河水补给影响较大,地下水径流条件较好,阳离子交换作用减弱,使得Ca²⁺浓度降低,此时地下水中砷浓度受到环境影响而降低,因此研究区氟增加地区中砷与氟的分布和演化呈现反向关系。