三斜水钠锰矿层间阳离子交换作用的拉曼谱学

水钠锰矿为自然界中常见的锰氧化物矿物,其离子交换作用及结构转变理解尚不深刻,矿物表征手段较为局限.为探究水钠锰矿的离子交换特性以及结构转变在拉曼光谱上的反映,利用MnSO₄和NaOH合成了三斜晶系的Na型水钠锰矿,进行了NH₄+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Co2+、Zn2+的离子交换实验,使用ICP-OES、XRD、拉曼光谱等手段对离子交换水钠锰矿进行表征.拉曼光谱分析表明,570~585 cm-1与640~655 cm-1两个锰氧八面体伸缩振动模式的相对强度及570~585 cm-1附近拉曼峰峰位指示水钠锰矿的结构对称型;570~585 cm-1拉曼峰强度大、振动频率高指示三斜对称型.280 cm-1与500 cm-1附近的拉曼峰是层间离子种类的识别标志.水钠锰矿层间若为Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+等碱金属、碱土金属离子,则在280 cm-1附近存在1个峰值,500 cm-1存在2个分立的峰值;其他种类的层间离子仅500 cm-1处有1个孤峰,指示层间离子排列无序.      

土壤铁锰结核中锰矿物类型鉴定的探讨

用化学选择溶提、X射线衍射 (XRD)等技术 ,对土壤铁锰结核中锰矿物类型的鉴定进行了探讨。结果表明 :根据 0 .1mol·L-1盐酸羟胺 (HAHC)处理前后土壤铁锰结核的XRD峰的变化 ,可鉴定出其所含的锂硬锰矿和钙锰矿 ;分析HAHC处理前后同一XRD谱线上不受锰矿物干扰的相邻层状硅酸盐矿物衍射峰与所含锰矿物衍射峰强度的比值变化 ,确定了水钠锰矿的存在 ;结合铁锰结核中与锰矿物类型相关的元素含量 ,可鉴定出其所含的钡硬锰矿和铅锰矿。     

几种氧化锰矿物的合成及其对重金属的吸附和氧化特性

以改进或优化的方法合成土壤中常见的几种氧化锰矿物,对其形貌、结构、组成和表面性质进行表征,研究其对几种重金属的吸附和对Cr(Ⅲ)的氧化特性及与其结构和表面性质的关系。结果表明,合成的水钠锰矿、钙锰矿、锰钾矿和黑锰矿均为单相矿物,具有典型的形貌特征。水钠锰矿、钙锰矿和锰钾矿的PZC较低,分别为1.75、3.50和2.10,其表面可变负电荷量的大小顺序为水钠锰矿≥锰钾矿>钙锰矿;黑锰矿的PZC较高,表面可变负电荷量远低于其他3种矿物。供试矿物中,水钠锰矿对Pb2 、Cu2 、Co2 、Cd2 和Zn2 等重金属的吸附能力最强,黑锰矿的吸附能力最弱,除黑锰矿吸附更多的Cu2 外,供试氧化锰矿物对Pb2 的吸附量最大。氧化锰矿物对重金属的吸附受重金属的水解常数和矿物的表面负电荷的影响较大,它们均影响氧化锰矿物表面诱导水解作用及吸附离子形态。供试氧化锰矿物对Cr(Ⅲ)氧化能力和氧化过程中Mn2 释放量不同,受矿物结构、氧化度、表面性质以及结晶度等因素影响,氧化能力顺序为水钠锰矿>锰钾矿>钙锰矿>黑锰矿,最大氧化量分别为1330.0、422.6、59.7和36.6mmol/kg。     

太平洋多金属结核中的锰矿物及其相变

从太平洋多金属结核中鉴定出的锰矿物有水羟锰矿、钙锰矿、水钠锰矿、布塞尔矿、布塞尔矿－锰钴土混层矿物及纤锌锰矿。锰矿物的分布特点是，太平洋中部ＣＰ区以水羟锰矿为主，钙锰矿次之；ＣＣ区以片状钙锰矿为主，水羟锰矿次之；东太平洋海盆以片状钙锰矿和布塞尔矿为主，水羟锰矿较少。通过锰矿物相变实验，探讨了水羟锰矿－钙锰矿、水钠锰矿－布塞尔矿、钙锰矿－布塞尔矿、布塞尔矿与水羟锰矿的关系     

水钠锰矿吸附Pb2+亚结构变化的红外光谱研究

利用红外光谱表征了吸附Pb2+前后的不同锰氧化度的水钠锰矿,结合二次求导退卷积方法确定实际的红外吸收带中心,分析了水钠锰矿红外吸收带的归属.结果表明,供试样品的899～920 cm-1红外吸收带源于八面体空穴处OH的弯曲振动,随着水钠锰矿锰氧化度的降低,空穴处与OH配位的Mn4+被Mn3+替代的数量增多,OH弯曲振动频...     

模拟表生环境水钠锰矿亚结构转化及钙锰矿的形成

水钠锰矿是土壤与沉积物中最为常见的氧化锰矿物, 依据其MnO₆层对称特点分为六方和三斜两种亚结构类型.六方水钠锰矿在表生环境中可通过Mn2+的化学或生物氧化形成, 而环境中三斜水钠锰矿的形成及进一步转化为钙锰矿的途径尚不清楚.以两种六方水钠锰矿(酸性水钠锰矿和水羟锰矿)为前驱物, 采用X射线吸收光谱(EXAFS)、X射线衍射(XRD)、电镜(FESEM/TEM)及化学组成分析等技术方法模拟表生环境研究了水钠锰矿从六方向三斜的亚结构转化及生成钙锰矿的化学条件和矿物学机制.结果表明, 适当Mn(Ⅱ)浓度和弱碱性条件(pH≥8)可使六方水钠锰矿逐渐转化为三斜水钠锰矿, 继而经Mg2+交换、常压回流得到了长纤维状的钙锰矿, 其晶体生长以溶解-结晶为主.Mn(Ⅱ)与六方水钠锰矿MnO₆八面体层内的Mn(Ⅳ)反应生成Mn(Ⅲ)并填充层内空位, 使水钠锰矿对称型由六方向三斜转变.与酸性水钠锰矿相比, 水羟锰矿结晶弱、层状堆积混乱度高, 与Mn(Ⅱ)反应迅速, 层结构向三斜水钠锰矿转化快.pH升高, 促进六方水钠锰矿对Mn(Ⅱ)的吸附和Mn(Ⅱ)与Mn(Ⅳ)间的反应, 六方水钠锰矿转化为三斜水钠锰矿的速率加快."六方水钠锰矿→三斜水钠锰矿"可能是环境中三斜水钠锰矿的重要来源, 及进一步形成钙锰矿的重要化学生成机制.      

3种典型富锰沉积物的形貌学与矿物学特征

本文采集了3种典型的富锰沉积物样品,即岩石漆、树枝晶与土壤铁锰胶膜,并制作了相应的纵切片。运用光学显微镜、原位微区拉曼光谱仪、扫描电镜、EDX能谱仪分别对其形貌学与矿物学特征进行了研究。结果表明岩石漆呈黑色致密层状、葡萄状,主要由水钠锰矿、赤铁矿、针铁矿、粘土矿物等组成,是一种高度混杂的沉积物。宏观上岩石漆与基岩有截然的接触面,发育有微层理结构,在微观上的表现即锰含量的周期性波动。树枝晶呈黑色分枝状,主要由锰钡矿组成,极端富锰而贫硅铝,与基质呈交织结构。土壤铁锰胶膜呈黑色粘稠层状,由水钠锰矿、赤铁矿、针铁矿、钛铁矿、粘土矿物等组成,可细分为外层黑褐色的富锰条带和内层黄棕色的富铁条带。这3种富锰沉积物的形貌学和元素分布特征与各自的成因机制密切相关。     

模拟表生环境水钠锰矿亚结构转化及钙锰矿的形成

水钠锰矿是土壤与沉积物中最为常见的氧化锰矿物,依据其MnO6层对称特点分为六方和三斜两种亚结构类型.六方水钠锰矿在表生环境中可通过Mn2+的化学或生物氧化形成,而环境中三斜水钠锰矿的形成及进一步转化为钙锰矿的途径尚不清楚.以两种六方水钠锰矿(酸性水钠锰矿和水羟锰矿)为前驱物,采用X射线吸收光谱(EXAFS)、X射线衍射(XRD)、电镜(FESEM/TEM)及化学组成分析等技术方法模拟表生环境研究了水钠锰矿从六方向三斜的亚结构转化及生成钙锰矿的化学条件和矿物学机制.结果表明,适当Mn(Ⅱ)浓度和弱碱性条件(pH≥8)可使六方水钠锰矿逐渐转化为三斜水钠锰矿,继而经Mg2+交换、常压回流得到了长纤维状的钙锰矿,其晶体生长以溶解-结晶为主.Mn(Ⅱ)与六方水钠锰矿MnO6八面体层内的Mn(Ⅳ)反应生成Mn(Ⅲ)并填充层内空位,使水钠锰矿对称型由六方向三斜转变.与酸性水钠锰矿相比,水羟锰矿结晶弱、层状堆积混乱度高,与Mn(Ⅱ)反应迅速,层结构向三斜水钠锰矿转化快.pH升高,促进六方水钠锰矿对Mn(Ⅱ)的吸附和Mn(Ⅱ)与Mn(Ⅳ)间的反应,六方水钠锰矿转化为三斜水钠锰矿的速率加快."六方水钠锰矿→三斜水钠锰矿"可能是环境中三斜水钠锰矿的重要来源,及进一步形成钙锰矿的重要化学生成机制.     

河北相广锰银矿床中两种层状锰氧化物的矿物学研究

兰西锰矿和黑锌锰矿是2种较少报道的层状锰氧化物,在河北相广锰银矿床中也未曾被系统描述。本文利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱、X射线粉晶衍射、透射电镜和拉曼光谱方法对兰西锰矿和黑锌锰矿的形貌特征、化学成分、结构特征进行了研究,结果表明二者均具有纳米到微米级的针、棒、片状等晶形,晶体结构均属于六方晶系,具有沿c轴方向的层状结构。层间阳离子易被Mn2+、Mg2+、K+、Na+、Ag+等离子替代,并含有一层水分子容易在电子束的轰击下失去,使得层间距从0.69~0.75 nm塌陷至0.53 nm左右。黑锌锰矿的拉曼特征峰在波数606、651、163 cm-1处,兰西锰矿的特征拉曼谱峰主要在645 cm-1附近。银在黑锌锰矿比兰西锰矿更为富集,说明了风化作用中锰矿物特殊的层状或孔道结构对于银的富集起着重要的影响。     

四川省青川县马公锰矿地质特征及找矿预测

马公锰矿是川西北地区近年来新发现的具有找矿潜力的石坎式锰矿床,矿区共发现2个锰矿层,共圈出锰矿体5个,矿体倾向NW,呈层状、似层状分布,厚度大、延深稳定,地表以氧化锰矿为主,深部为碳酸锰.在阐述马公锰矿矿床地质特征的基础上,总结了矿区的找矿标志,认为马公锰矿属于海相沉积型锰矿,严格受地层层位的控制,多形成于沉积环境转变...     

湖南省花垣县民乐锰矿地质特征及找矿方向分析

花垣县民乐锰矿属于典型的“大塘坡式”锰矿,位于松桃成锰沉积盆地中部,是我国南华系锰矿的集中分布区。锰矿赋存于南华系下统大塘坡组第一段炭质页岩下部,矿体呈层状、似层状产出,受地层、岩性、含锰岩系厚度、古构造、岩相古地理环境控制。本次通过对民乐锰矿地质特征、矿区锰富集规律分析,进一步从岩相古地理、古构造、后期断裂构造对矿体影响进行了综合研究,再结合物探音频大地电磁测深初步推测锰矿层埋藏深度,最后与毗邻松桃地区锰矿进行类比,提出了下一步找矿方向。     

日本层状锰矿床

近几年来日本对秩父古生层中伴有燧石的层状锰矿床的研究有很大进展,主要是:(1)地槽的性质,(2)对秩父古生层(侏罗一二叠纪)的研究,(3)燧石的成因,(4)锰矿在海底的富集. 根据作者对层状锰矿床的认识和有关矿床记载,下面介绍层状锰矿床的基本观点. 就世界层状锰矿床而言,首先是黑海北岸的尼科波尔型矿床,该类型矿床储量占世界的百分之七十.日本伴有燧石的锰矿床,被认为是在地槽中伴随碱性火山活动形成的,相当于Shatskiy(1954)的火山成因的绿岩-硅质岩类.这类矿床在世界各地分布广,一般规模不大,但富有变化,是很具有     

滇西南澜沧群中氧化锰矿成矿规律及找矿前景

澜沧群中优质氧化富锰矿是层状，似层状硅酸锰矿层表生富集作用的结果，它的形成受到气候、地貌、水文条件及原生含锰建造特征的控制，南北向排列的元古代古火山口的火山化学沉积外圈，硅锰沉积建造因区域变质作用形成的原生硅酸锰矿分布区，具有寻找这类锰矿床的良好前景。     

离子交换水钠锰矿矿物学特征及高温相变研究

以MnSO₄为原料,以空气为氧化剂在碱性条件下合成K型水钠锰矿,并进行离子交换实验。能谱结果显示:Ba²⁺、Pb²⁺、NH⁺₄和Ag⁺能够全部置换层间的K;而Li⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Na⁺和Cd²⁺离子交换样品仍残留1%～3%的K。XRD和红外光谱结果显示,除Ag离子交换样品外,其它样品均保留了水钠锰矿的层状结构,但是离子交换过程中,矿物结晶度以及锰氧八面体的有序度均有一定程度的变化。差热-热重结果显示,离子交换样品在150～250℃和500～700℃有显著的物相变化和结构调整。层间离子半径和性质决定了高温相变产物。在650℃煅烧后,K⁺、Ba²⁺、Na⁺、Pb²⁺和Ag⁺等大半径离子交换样品生成具有(2×2)型或(3×3)型孔道矿物;而小半径离子不足以支撑水钠锰矿的层状结构,高温时发生分解生成低价态锰氧化物,其中Mg²⁺、Ca²⁺、Cd²⁺和Zn²⁺离子交换样品分解生成黑锰矿,Cu²⁺、Ni²⁺、Li⁺和NH⁺₄离子交换样品则分解生成方铁锰矿。     

印尼古邦岛(KUPANG)卡菲默纳努(KEFAMENANU)千岛矿区 锰矿地质特征及成因探讨

印尼千岛锰矿贮存于白垩系上统砂岩、泥岩中,呈层状、似层状产出,具有层控特征,局部遭受断裂构造破坏。通过对矿区成矿地质条件分析,初步认为矿床属于海相碎屑沉积类型锰矿床,具有较好的找矿远景。     

广西那庙锰矿床地质特征及成因探讨

沉积型锰矿在广西已发现的含锰层位约有22层,其中泥盆系和三叠系是最重要的含锰层位,可采锰矿层位主要为中生界下三叠统北泗组和中三叠统河口组,这两个层位均为碳酸盐岩相地层。桂西南是广西锰矿的主要产区之一,区域上集中分布于靖西至大新一线。近年,在下三叠统百逢组碎屑岩中,发现薄层状泥岩与锰矿层互层构成工业锰矿层的新类型,矿石以品位低、锰矿化较普遍为特点。目前,已在该层位发现扶晚、沁源、大旺等大中型矿床,显示出区域上在该套地层中找锰的巨大潜力。     

高明锰矿床成因及应用

湖南省安化县高明锰矿床，产于中奥陶统磨刀溪组下部。锰矿体呈层状、似层状或透镜状。矿石类型有硅酸锰碳酸锰矿石、碳酸锰矿石和次生氧化锰矿石３种。锰矿的富集经历了沉积作用、变质作用和表生再富集作用。矿石除可作冶金锰外，因富含蔷薇辉石而可作宝石用。属小型锰矿床。     

碱性介质中合成水钠锰矿的几个影响因素

水钠锰矿是土壤和沉积物中常见的氧化锰矿物。较系统地研究了碱性介质中合成水钠锰矿几个影响因素的作用规律。结果表明,在实验条件下,反应液的流动速率和氧气流量是合成水钠锰矿的主要影响因素,在反应中使用机械搅拌,可以使水钠锰矿的合成简单易行;而反应前通氮气处理和反应温度对水钠锰矿的合成没有影响;实验合成单相水钠锰矿的条件为:OH-/Mn摩尔比为13.7,O2的流量2L/min,在常温和机械搅拌下氧化5h;其平均化学组成为Na0.25MnO2.07·0.66H2O。     

贵州松桃普觉超大型锰矿床主要特征与找矿实践

贵州松桃普觉超大型锰矿床受南华纪普觉Ⅳ级地堑成锰盆地控制,由于同沉积断层作用,两界河组、含锰岩系、锰矿体、大塘坡组第二段、南沱组等地层均从南往北由薄变厚,盆地中存在2个呈NE65°方向展布的渗漏沉积中心。锰矿产于南华系下统大塘坡组第一段(含锰岩系)下部黑色碳质页岩中,呈层状、似层状缓倾斜顺层产出,矿体长大于6 000 m、宽大于2 000 m,盆地中心部位矿体中夹一层含碳玻屑晶屑凝灰岩透镜体。该矿床是近年来运用古天然气渗漏沉积型锰矿床成矿模式与找矿模型理论发现的又一个隐伏超大型锰矿床,锰矿石资源量(332+333) 1. 92亿吨,位居亚洲第一、世界第五位。     

纳米水钠锰矿可见光光电化学响应与甲基橙降解活性

伴随环境污染问题日益加剧,光能的光电转化在催化及环境领域引起广泛关注。水钠锰矿是地表常见锰矿物之一,本文借助电化学电量控制法快速高效制备了纳米水钠锰矿电极。X射线衍射(XRD)、Raman光谱测试表明物相单一为水钠锰矿;原子力显微镜(AFM)观察电极微观形貌可见表面分布有不规则多边形格子状空隙,测定沉积电量为0.5、1.0、1.5 C水钠锰矿厚度分别约为30、200、450 nm。紫外可见漫反射吸收谱显示电极可显著吸收300~600 nm波长可见光,Tauc方程计算电极间接带隙约0.8~1.3 eV,直接带隙约2.0~2.3 eV,Mott-Schottky曲线计算平带电位约1.15 V,三电极载流子浓度分别为3.26×10~(19)、4.63×10~(19)、2.70×1020 cm~(-3)。光电流密度-时间曲线及线性扫描伏安曲线表明电极有良好光电化学响应活性Evs.SCE=1.0 V(饱和甘汞电极)恒电势光照条件下,150 min后0.5、1.0、1.5 C水钠锰矿电极对5 mg/L甲基橙降解率分别为66.3%,70.0%,67.5%,拟合反应速率常数k分别为0.44 h~(-1)、0.48 h~(-1)、0.46 h~(-1)(R20.996)。综上,本文研究表明纳米水钠锰矿电极能有效可见光光电催化降解甲基橙等有机污染物。