Na2SnF6水解反应的高温高压实验方法研究

用四种不同类型高压釜研究Na2SnF6在200--647℃,、1kbar条件下的水解特征。实验表明,淬火速率影响实验结果的精度。快速淬火高压釜及金袋摇摆釜是研究这类化学平衡反应的理想设备，采用水解法可获得水解常数及热焓。     

湖南骑田岭芙蓉锡多金属矿田锡的赋存状态及迁移形式

芙蓉矿田锡矿床按成因可分为构造蚀变带-矽卡岩复合型、构造蚀变带型、蚀变岩体型、矽卡岩型、脉状云英岩型等五种类型。各类型矿体中锡主要以锡石锡的形式出现,其分布率由92.17~97.77%,硫化锡、胶态锡、硅酸锡的分布率<8%。锡元素在钠长石化成矿作用阶段,很可能是以氧的络阴离子SnO33-、氢氧络阴离子〔Sn(OH)6〕2-的形式迁移;在云英岩化成矿作用阶段,主要以氟的络合物,如Na2SnF6,Na2〔Sn(OH、F)6,〕SnF4,K2SnF6等形式搬运;到了绿泥石化锡石硫化物阶段,锡又以硫化锡酸盐、硫化物(Na2SnS3,SnS2,SnS)和氯的络合物(Na2SnC l6)、氟的络合物等形式进行迁移和搬运。     

Sn、Nb、Ta氟配合物高温水解不可逆反应实验研究

用快速淬火高压釜测定了K2SnF6、K2NbOF5、K2TaF7在200-550℃、100MPa条件下的水解特征，并将上述溶液在500℃水解后，置于200-300℃、100MPa下进行不同时间返溶。实验测定表明，不同元素配合物水解强弱及返溶的难易程度均有不同。温度愈低、酸度愈小及时间愈短愈不可逆。不可逆的原因是水解后产物陈化，形成难溶氧化物。作者认为配合物水解血线可用来衡量水解不可逆的程度，配合物水解与返溶实验是正确了解元素地球化学行为的有效途径。     

改良酸碱联合法利用高铝粉煤灰制备氧化铝的实验研究

本实验以高铝粉煤灰为原料、Na2CO3为助剂,经中温烧结,酸溶除硅,碱溶除铁,加入铝酸钡除微量硅后,制得较纯净的铝酸钠溶液;向该溶液中加入Al(OH)3晶种,采用种分分解法制备得到Al(OH)3沉淀,于1200℃下煅烧2 h后,制得α-Al2O3。分析结果表明,制备的-αAl2O3粉体形态不规则,粒径在10μm以下,性能达到国标GB8178-87三级标准。本项技术符合国家发展循环经济的要求,是高铝粉煤灰资源化高效利用的有效途径之一。     

Al3+交换蛭石层间铝的赋存状态研究

利用阳离子交换实验方法,将天然蛭石转化为羟基Al3+型蛭石,通过X射线衍射、差热分析,研究铝离子在蛭石层间域中的赋存状态.结果显示,Al3+交换蛭石中的层间铝不能用KCl溶液将其提取出来,但可用柠檬酸钠溶液可以将其提取出来,是一种非交换性的聚合羟基铝.Al3+的离子电势虽然很高,但Al3+交换蛭石的脱水温度却低于蛭石原矿.表明Al3+进入蛭石层间域后发生水解反应,生成Al(OH)2+和Al(OH)2+从而降低了Al3+的有效离子电势,使其脱水温度降低.Al3+进入蛭石层间域后发生水解反应,其可能的水解反应式为[Al(OH2)6]3+〈=〉[Al(OH)x(OH2)6-x]3-x+xH+,其中x＜3.     

小柴旦盐湖钠硼解石矿物热脱水机理的探讨

利用等温热脱水和非等温热脱水的实验方法,结合X射线衍射、红外光谱等检测手段研究了青藏高原钠硼解石矿物在50~500℃温度区间的脱水过程。研究结果表明,随温度的升高,钠硼解石(NaCa[B5O6(OH)6].5H2O)的脱水分三阶段进行:50~70℃,脱失2个水形成NaCa[B5O6(OH)6].3H2O相,与钠硼解石结构研究结果对比,脱水分子是与钠硼解石分子中钠配位;70~100℃,进一步脱失2个水形成较为稳定的NaCa[B5O6(OH)6].H2O相,脱水2个分子是与钠硼解石分子中钙配位,该结构可以在100~150℃稳定存在;150~180℃,进一步升温将逐步失去最后一个与Na离子配位的水分子,同时导致[B5O6(OH)6]3-硼氧配阴离子结构的破坏,固相结构由晶型转变为无定形。     

广西栗木钨锡铌钽矿区流体包裹体及氢氧同位素研究

本文通过对广西栗木矿区金竹源矿床和水溪庙矿床的流体包裹体研究,得出该矿区流体包裹体主要有两相H_2O-NaCl和H_2O-NaCl-CO_2两种类型。显微测温结果表明:两相H_2O-NaCl型流体包裹体均一温度主要集中于181.9~258.8℃,盐度w(Na Cleq)主要集中于4.01%~6.87%,密度0.690~0.988 g/cm3;H_2O-NaCl-CO_2型流体包裹体均一温度为178.5~331.1℃,主要集中在两个温度段,分别为高-中温段(265.3~315.5℃)和中-低温段(202.3~264.1℃),盐度w(NaCleq)主要集中在0.21%~5.05%,密度为0.678~0.886 g/cm3。栗木矿区成矿流体有两个温度集中段,且具有低盐度、低密度的特征。氢氧同位素研究结果表明:金竹源矿床钨锡铌钽矿化花岗岩石英δD值为-73.6‰~-62.8‰,δ~(18)OV-SMOW值为7.5‰~8.9‰,计算得δ~(18)OH2O值为6.00‰~7.40‰;水溪庙矿床钨锡铌钽矿化花岗岩石英δD值为-73.8‰~-58.3‰,δ~(18)OV-SMOW值为11.0‰~13.2‰,计算得δ~(18)OH2O值为9.50‰~11.70‰,水溪庙矿床含钨锡石英脉石英δD值为-75.3‰~-56.6‰,δ~(18)OV-SMOW值为11.8‰~14.1‰,计算得δ~(18)OH2O值为2.20‰~4.50‰。栗木矿区钨锡铌钽矿化花岗岩成矿流体来源于岩浆水,含钨锡石英脉成矿流体来源于岩浆水和大气降水的混合流体。     

硅酸盐体系的化学平衡:(2)反应热力学

通过具体的应用实例,系统介绍了在矿物材料学研究中硅酸盐体系的多相平衡反应热力学的基本原理。对硅酸盐体系的典型多相平衡反应进行了热力学计算,包括:(1)微晶玻璃制备过程中的硅酸盐熔融反应;(2)霞石正长岩和高铝粉煤灰利用技术中的硅酸盐烧结反应;(3)S iO2-CaO-H2O体系和KA lS i3O8-CaO-H2O体系雪硅钙石、硬硅钙石的水热晶化反应;(4)高铝粉煤灰和霞石正长岩烧结产物的溶解反应;(5)Na[A l(OH)4]-A l(OH)3-H2O体系和Na2SO4-Ca(OH)2-H2O体系中α-A l(OH)3和CaSO4.2H2O的析晶反应。研究成果可望对矿物材料制备实验方案设计、工业生产过程优化及改进产品性能提供理论指导,同时为同类材料学研究提供借鉴。     

利用尾矿砂制备镁铁氢氧化物实验研究

以金川铜镍矿尾矿酸浸液为原料,根据矿物沉淀pH值区间的不同,分步分离Fe、Mg的沉淀物以及有价金属Al、Co、Ni、Cu的混合沉淀物,进而制备具有高附加值的Fe(OH)3和Mg(OH)2,同时富集Co、Ni、Cu等有价金属。结果表明,当溶液pH值为3.8时可沉淀分离出主要成分为施威特曼石(schwertmannite)的氢氧化铁前驱体,pH值达到9.8时沉淀富集出Al、Co、Ni、Cu的混合氢氧化物,随即得到只含有Mg离子的溶液。在60℃条件下,将施威特曼石在pH值为12的NaOH溶液中老化36h,可以得到Fe(OH)3。同时,以NaOH调节只含有Mg离子的溶液至pH值为12.4时可获得Mg(OH)2。本研究为金属矿山尾矿的资源化综合利用提供了新的思路与方法。     

低温碱性溶液中微纹长石溶解性质研究

对微纹长石在碱性溶液中的溶解过程及表面特征变化规律进行实验研究，温度为60℃，实验溶液分别为NaOH(pH≈8)、Na2CO3，[ρ(Na^ )=26μg／mL]和NaCl溶液，利用X射线光电子能谱(XPS)和ICP-MS测定实验前后微纹长石的表面特征及实验溶液成分变化，结果表明，随着pH值升高，微纹长石的溶解性增强；微纹长石的溶解不是被单一反应模式所控制，而是在表面控制(surface-conrtolled)、扩散控制(diffusion-controlled)和次生物相形成三种过程交替进行的结果。碱性溶液中长石表面反应分三个步骤：H^ 与长石表面碱性阳离子交换反应；OH^-联合已进入长石架状结构内部空隙，具较大结合能的Al-O键逐步破裂，并生成铝的水解产物而溶出；表面形成富Si的络合物。     

赤铁矿—水体系氧同位素分馏的实验研究

本文分别以3种不同的可溶性三价铁盐作为Fe~(3+)源物质的强迫水解法和以针铁矿和四方纤铁矿为起始物质的溶液转化法,在90～315℃范围内合成赤铁矿,测定了赤铁矿与水之间的氧同位素分馏。矿物合成实验和氧同位素分析结果显示,在90～225℃范围内,实验获得的赤铁矿与水之间氧同位素分馏为亚稳态分馏,并且不同合成实验方法得到不同的分馏关系,前者相对于后者富集(18)O约为2‰,即:10~31nα_(赤铁矿-水)=1.17±0.02×10~6/T~2-9.14±0.20(强迫水解法);10~31nα_(赤铁矿-水)=1.46±0.18×10~6/T~2-14.52±0.03(溶液转化法)。但温度在315℃以下,无论强迫水解法还是溶液转化法,在实验误差范围内实验测定的分馏值几乎不可区分,并且与增量方法的理论预测相近,表明该温度下获得的赤铁矿与水之间氧同位素分馏代表了赤铁矿-水体系氧同位素平衡分馏。此外,两种不同方法获得了不同的分馏关系,显示低温下赤铁矿-水体系氧同位素分馏不仅依赖于赤铁矿形成的温度,而且取决于赤铁矿的成因机制,因此对应于不同形成环境下的动力学亚稳态平衡,这对解释低温环境中赤铁矿的氧同位素数据具有重要意义。     

锡在流体和花岗质硅酸盐熔体间分配行为的实验研究

锡的成矿与花岗岩有着密切关系。为深入了解不同的岩浆组成及流体变化对锡分配行为的影响,以不同化学组成的凝胶和不同的流体分别作为初始固液相,进行了锡在流体与花岗质熔体间的分配行为实验研究。实验温度为850℃,压力为100 MPa。结果显示,当液相为0.1 mol/L的HCl时,熔体组成的变化对锡的分配行为有着明显的影响,锡在流熔体间的分配系数DSn随熔体中碱质(Na2O K2O)含量、钠钾(Na/K)和碱铝(AlK/Al)摩尔比的增加而减小;在固相(富钾过碱质熔体)不变的前提下,DSn随流体相中HCl浓度的增加而增大,而流体相中HF及K 、Na 浓度的改变对DSn影响不大;流体Cl-浓度和酸度升高有利于锡分配进入流体相。     

水热蚀变分带和矿物-水化的反应动力学过程

笔者重点介绍在22 MPa、在25～400℃范围的钠长石在水和KCI溶液里溶解反应动力学实验结果.并试图应用这一实验结果解释水热蚀变的形成机制。钠长石与水溶液反应动力学实验是在开放体系的流动反应器(叠层反应器)里进行的。钠长石在水中的溶解反应经常是不一致溶解作用,只在近水临界点(374℃)的300℃出现一致溶解过程。由25～300℃,钠长石溶解反应的不一致溶解表现为钠和铝     

非水溶性钾矿制取碳酸钾研究:副产13X型分子筛

非水溶性钾矿通常以钾长石为主要矿物相。对其进行粉碎、摇床重选、湿法磁选和化学酸浸除铁等预处理,可制得纯度达75%~95%的钾长石粉体。以碳酸钠为助剂,在760~860 ℃的中温下钾长石发生固相分解反应,生成偏硅酸钠、偏铝酸钾(钠)前体化合物,用于水热合成13X 沸石分子筛。滤液为富含[SiO2(OH)2]2-、Na+、K+的碱性溶液,通入CO2 进行酸化反应,生成SiO3·nH2O胶体沉淀,经250 ℃下煅烧即制成白炭黑。剩余滤液为NaHCO3 KHCO3 H2O三元水盐体系,再经浓缩、分离、纯化、结晶,制取碳酸钠和碳酸钾。由此,原矿中SiO2、Al2O3、K2O 3 种主要组分均可制成高值产品,可达到钾长石资源利用率接近100%、“三废”近于零排放的高效节能、清洁生产的“绿色过程”要求。本项技术实现规模化工业生产,将有利于缓解我国水溶性钾盐资源极缺的矛盾,平衡钾盐市场,提高国民经济可持续发展中钾盐资源的保证程度。     

K+、Na+∥CO2-3、HCO-3-H2O 交互四元体系相平衡研究

采用等温蒸发法研究了四元体系K 、Na ∥CO2-3、HCO-3-H2O 35℃相平衡及平衡液相的密度、电导率、折光率和 pH 值, 测定了该四元体系在35℃条件下平衡溶液的浓度及物化性质. 根据实验数据绘制了相应的平衡相图. 研究发现: 该体系平衡过程中有复盐KNaCO3形成.     

高铝煤矸石脱硅滤饼碱石灰烧结法制备氢氧化铝的实验研究

采用碱石灰烧结法从内蒙古三道沟地区的高铝煤矸石中提取了氢氧化铝,实验原料经过碱液预处理,使其中的铝硅质量比(Al2O3/SiO2)由原来的0.86提高到2.21。实验研究了烧结过程中烧结温度为1100℃、1200℃、1250℃、1300℃以及生料中Na2O/Al2O3摩尔比为0.94～1.0,CaO/SiO2摩尔比为1.90～2.10时,对熟料烧结质量的影响。结果表明,在烧结温度为1200℃、Na2O/Al2O3摩尔比为1.0,CaO/SiO2摩尔比为2.1时,熟料的烧结质量最好,其中氧化铝的溶出率最高达到94%。最佳条件下得到的溶出液以一水铝石为晶种,在添加甲醇并于30℃下分解5h,铝酸钠溶液中氧化铝的分解率达到88.9%;扫面电镜结果显示,生成的铝氧水合物呈片状生长。     

Fe(Ⅲ)水解过程中的Fe同位素分馏研究

三价铁水解是铁地球化学循环中的一个重要过程,在一定程度上控制了铁在水体中的运移和再分配。实验研究了Fe(Ⅲ)在20℃和46℃水解生成沉淀过程中,上清液的存在形态以及该过程导致的Fe同位素分馏。20℃水解实验有两个时间长度,分别是95天和130天,水解实验结束时上清液中的Fe(Ⅲ)主要以胶体形式存在。不同的水解时间导致的Fe同位素分馏在误差范围内是一致的。20℃水解实验结束时上清液和沉淀之间56Fe/54Fe的同位素组成之间的差异Δ56FeFe(Ⅲ)sup-Fe(Ⅲ)pre为1.15‰;46℃水解实验的时间长度为95天,结束时上清液中的Fe(Ⅲ)主要以离子形式存在,46℃水解实验结束时Δ56FeFe(Ⅲ)sup-Fe(Ⅲ)pre为1.37‰。通过瑞利分馏的公式计算出20℃和46℃时Fe(Ⅲ)水解过程中沉淀和上清液间的瞬时平衡分馏系数分别为0.999 121和0.999 260。     

柴达木西部钻孔盐类矿物及环境意义初步研究

柴达木盆地位于青藏高原北部,沉积和储存了巨量的蒸发岩。其独特的地理位置、构造特征、盐类沉积和其它资源优势,成为地学领域各方向学者关注的焦点。2008年,中德合作在盆地西部取得千米深的钻孔,上部400 m表现为碳酸盐粘土层与盐层的交替,盐层的矿物种类是石盐（NaCl）,石膏（CaSO4·2H2O）,芒硝（Na2SO4·10H2O）,无水芒硝（Na2SO4）,钙芒硝（Na2Ca(SO4)2）,杂卤石（K2MgCa2(SO4)4·2H2O）,尤钠钙矾（Na4Ca(SO4)3·2H2O）和白钠镁矾（Na2Mg(SO4)2·4H2O）,以石盐和石膏为主。碳酸盐粘土层中还出现了少量重晶石（BaSO4）、碳酸钠钙石（Ca2Na2(CO3)3）、钠钙矾（Ca2Na3(SO4)3(OH)）、苏打石（NaHCO3）、斜碳钠钙石（Na2Ca(CO3)2·5H2O）、一水碳酸钠（Na2CO3·H2O）和水硼镁石（CaMg(B3O3(OH)5)2·6H2O）。碳酸盐粘土层中不同形态的石膏单晶、双晶和集合体,形成于次生浓卤水溶液,晶体形状与生长速度、溶液性质和环境条件有关。单盐矿物石盐、石膏和无水芒硝从卤水中直接结晶,复盐钙芒硝、白钠镁矾和尤钠钙矾则由单盐反应形成。尤钠钙矾为罕见的亚稳定矿物,柴达木盆地和青藏高原其它地区的研究中尚未见报道,该矿物形成温度远高于室温,可能是由石膏或无水芒硝在富Na SO4卤水溶液中反应形成。根据矿物种类、组合和阳离子含量推断,古卤水类型主要为Na Cl型,其次为Na Ca SO4、Na SO4、Na SO4 Cl、Na Ca SO4 Cl,少数层位为Ca SO4和Na Mg SO4型卤水。盐层和碳酸盐粘土层的交替说明,1 Ma以来钻孔所在区域为干湿交替气候,18个成盐阶段或气候干旱阶段出现在0.97~0.03 Ma,最早的两个蒸发阶段为0.96~0.97 Ma和0.87 Ma,其它蒸发阶段出现在0.78~0.03 Ma,厚盐层集中出现在0.5~0.03 Ma。     

粉煤灰基地质聚合物水热原位转化NaP型沸石分子筛的研究

以固体废弃物粉煤灰基地质聚合物为基本骨架,通过水热合成法将其原位转化为自支撑Na P型沸石分子筛型体,并研究了水热过程中碱液浓度、碱液体积、水热温度和水热时间对NaP型沸石分子筛结晶程度、形貌和机械强度的影响,得到粉煤灰基地质聚合物原位转化Na P型沸石分子筛型体的适宜条件为水热温度100℃、NaOH浓度2.0mol/L、NaOH体积50 m L、水热时间24 h。所得Na P型沸石分子筛型体的抗压强度为23.21 MPa,BET比表面积为50.46 m~2/g,已达到工业生产P型沸石的水平。该法工艺简单,环境友好,可控成型。在此方法的基础上通过改变原料配比和反应条件,可以合成其他类型的沸石分子筛型体。     

高钾铝硅酸盐物料中K2O含量的测定

为了精确测定分解反应过程中钾的挥发量,结合GB8574-2002,在样品高钾铝硅酸盐物料(钾长石、碳酸钾焙烧熟料,K2O含量大于15%)处理中采用聚环氧乙烷絮凝沉淀Si,新制Ca(OH)2溶液除去Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+等其他阳离子,加入碳酸铵稳定溶液pH值以除去Ca2+和Al3+.采用四苯硼钾重量法测定钾含量,测定结果与表样对照,相对误差在0.5%以内.实验表明:利用Ca(OH)2除杂,溶液pH值须控制在10～12;碳酸铵双水解反应后,溶液pH值须控制在7.35左右以除尽Ca2+和Al3+;低温(T＜473 K)蒸发溶液除去NH4+,消除了因生成四苯硼铵沉淀而带来的分析误差.结果表明该方法可以精确测定高钾铝硅酸盐物料的K2O含量,具有成本低、方便快捷、无需大型仪器之优点.