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1.
硅酸盐体系的化学平衡:(2)反应热力学 总被引：6，自引：4，他引：6
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。 相似文献
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利用X射线荧光光谱仪(XRF)和X射线粉晶衍射仪(XRD)等测试分析技术,对四川峨边五渡钾长石矿矿石的组成、结构、粒度和有害成分赋存状态等工艺矿物学特征进行研究,结果表明:头矿(优质原矿)的化学成分ω(B)/％:SiO2 68.31,Al2O3 14.70,Fe2O3 1.19,TiO2 0.30,CaO 0.69,MgO 0.21,K2O 7.40,Na2O 2.97;矿物成分:钾长石43.79％,钠长石25.17％,石英22.66％,粘土矿物8.38％,除Fe2O3超标外,其他化学成分均已达到玻璃工业用标准,水洗和磁选加工后,能够完全达标;二砂三砂(次等原矿)的钾长石(29.35％)和钠长石(22.88％)含量偏低,而石英(37.57％)和粘土矿物(10.20％)含量偏高,通过水洗和酸浸加工,可明显降低Fe2O3含量,但导致有用成分降低,还不能生产出符合玻璃工业用钾长石产品.造成矿石中主要有害成分( Fe2O3)的原因是含有一定数量的黑云母、赤铁矿、绿泥石、角闪石等富铁矿物,而且还与粘土矿物含铁量相对较高有一定关系. 相似文献
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非水溶性钾矿制取碳酸钾研究:副产13X型分子筛 总被引：15，自引：0，他引：15
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。 相似文献
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利用钾长石粉水热合成13X沸石分子筛的实验研究 总被引：11，自引：0，他引：11
对综合利用钾长石提钾工艺中的重要高附加值副产品13X沸石分子筛的合成进行了实验研究。对福建沙县的钾长石粉加入配料NaCO3进行焙烧实验，确定培烧的最佳工艺参数为：钾长石粉：NaCO3=1：1．30(摩尔比)，焙烧温度为845℃，焙烧时间为150min；优化的水热合成条件为M2O／SiO2(mo1)=1．50，H2O／M2O(mo1)=40．0，合成时间为8h，晶种加入量为9．0％。对合成样品化学成分分析、X射线物相分析、红外光谱分析、扫描电镜分析表明，合成13X沸石分子筛结晶完好，性能优良．水热反应经由溶解水合反应和聚合浓缩反应两大阶段。 相似文献
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利用钾长石合成雪硅钙石纳米粉体的反应机理研究 总被引：2，自引：2，他引：0
采用CaO为助剂,在水热条件下分解钾长石,进而合成雪硅钙石。影响反应的主要因素为：n(CaO)/n(SiO2+AlO1.5)、晶化温度和晶化时间等。在n(CaO)/n(SiO2+AlO1.5)为0.75～1.00、晶化温度为230～250 ℃、晶化时间为5～8 h的条件下,可以合成结晶良好的雪硅钙石晶体。反应机理分析表明：在钾长石-氧化钙的水热体系中,钾长石的分解并不是简单的离子交换作用或铝硅酸盐解聚作用,而是在碱金属离子与水作用的基础上,反应物中H+与矿物表面的碱金属离子K+、Na+、Ca2+作用,首先形成表面富硅贫铝的前驱聚合体（SiO2·nH2O）;然后这些前驱聚合体分解,与溶液中的Ca2+作用,生成C-S-H凝胶和水钙铝榴石;随着反应时间的延长,C-S-H凝胶和水钙铝榴石进一步转变为雪硅钙石。 相似文献
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蚯蚓肠道内小分子有机酸与摄入的土壤矿物相互作用,加速矿物溶解。摄入的土壤在蚯蚓肠道内平均停留时间约为12 h,不足以使土壤矿物产生显著的溶解特征,因此这一过程难以在蚯蚓体内进行评估。本研究通过体外实验控制pH值和有机酸浓度,模拟蚯蚓肠道中有机酸对土壤中常见矿物的溶解反应,探讨了方解石和钾长石在蚯蚓肠道环境中的初始溶解动力学。研究发现,矿物在混合有机酸中的溶解速率比在纯水中高一个数量级,说明有机配体和质子促进了矿物溶解。溶解速率及粒度分析表明,方解石(CaCO3)溶解速率不受溶解过程中粒度变化的影响,而钾长石(KAlSi3O8)粒度在溶解期间未出现显著变化。在此基础上,采用初始速率法模拟了钾长石的初始溶解动力学,计算得出的溶解速率表明钾长石在溶解初期主要为表面K~+的释放。使用缩核模型(shrink core model)和Hixson-Crowell模型对方解石溶解过程进行动力学解析,发现方解石的溶解主要受溶液中反应物内扩散的速率影响。这定量描述了两种矿物在有机酸溶液和纯水中的溶解差异。现有研究表明,有机配体和质子协同促... 相似文献
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实验研究了以钾长石水热分解的副产物沉淀硅酸钙为晶种,回收模拟污水中磷的效果。结果表明,晶种用量0.4 g/L、p H值为8、Ca/P(摩尔比)=2条件下反应2 h后,污水中剩余磷浓度为0.32 mg/L,低于我国污水综合排放一级A标准0.5 mg/L。沉淀硅酸钙重复使用60次后回收磷的效果仍然较好,回收率为79.5%以上。采用扫描电镜、红外光谱、粉晶X射线衍射等测试手段对回收产物进行的分析表明,回收磷产物以羟磷灰石形态存在,产物中P2O5含量在35%以上,达到了富磷矿的品位。沉淀硅酸钙有望成为回收磷的理想晶种材料。 相似文献
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高铁钾长石粉体合成13X型分子筛的晶化过程 总被引：1，自引：0，他引：1
利用高铁钾长石粉体水热合成13X型分子筛,对晶化过程进行表征,确定了晶化过程的诱导期、晶化期和沸石生长速率。结果显示,与低铁合成体系对比,高铁合成体系中反应物料的陈化期及晶化早期反应产物的红外结构、化学组成更接近于13X型分子筛的红外结构和化学组成,即反应物更易于向13X型分子筛结构转变;13X型分子筛开始形成的时间更早,晶化过程的诱导期和晶化期时间缩短。与低铁合成体系一样,高铁体系水热合成13X型分子筛,晶体成核与生长主要发生在凝胶相内部,是凝胶结构逐步趋于有序化的过程。 相似文献
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硅酸盐矿物氧同位素组成的激光分析 总被引：20，自引：0，他引：20
对于红外激光系统和紫外激光系统 ,由于它们加热样品的反应机理完全不同 ,决定了它们在稳定同位素地球化学分析中的不同使用范围。根据对CO2 激光系统分析地球化学样品的实践 ,发现对结果产生干扰的因素有 :(1)石英的粒径效应 ;(2 )微量样品接收电压过低 ;(3)分子筛的吸附能力 ;(4 )系统中的吸附水 ;(5 ) 14 N19F+ 对δ17O值的影响。由于石英的粒径效应而导致细粒石英 (粒径<2 5 0 μm)的δ18O值偏低 ,可以采用不聚焦激光的快速加热法来解决。由于样品量太少而决定了样品气体接收电压过低 ,导致δ18O值出现系统偏高或偏低 ,可以利用校正曲线对结果进行校正。分子筛吸附性能的下降会产生氧同位素的分馏 ,因此确定分子筛的使用寿命非常重要。系统中的吸附水利用氟化物试剂预氟化来去除 ,重要的是应避免在预氟化的过程中产生大量的HF腐蚀激光系统的BaF2 窗口玻璃并与部分矿物样品发生反应。 相似文献
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碳酸盐矿物热分解机理的研究 总被引：6，自引：2，他引：6
本文主要根据碳酸盐矿物的热分析结果,研究不同的碳酸盐矿物热分解温度不同的机理,以及影响同一种碳酸盐矿物分解性质的物理化学因素。不同碳酸盐矿物热分解温度不同,这种差别可用构成碳酸盐矿物晶体的金属阳离子与CO_3~(2-)离子之间的结合力不同来解释。影响同一种碳酸盐矿物热分解温度的因素:一是其组分中少量化学杂质在加热时的热反应与碳酸盐矿物的热分解反应互相影响,使其热分解温度提前或推迟;二是在其晶体结构中存在类质同象的离子置换现象,不同的金属阳离子与CO_3~(2-)离子的结合性质不同,使原来很规则的晶体结构中出现一些不规则部分,这些不规则部分的热分解与规则部分有差异,就必然影响碳酸盐矿物的热分解。 相似文献
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Fe2O3对13X沸石分子筛合成条件及性能的影响研究 总被引：4，自引：0，他引：4
对江苏丰县的富钾页岩进行预处理,得到不同Fe2O3 质量分数的钾长石粉体原料FXY1、FXY2,经中温焙烧得到偏铝硅酸盐前体化合物,水热晶化合成了13X沸石分子筛。采用正交实验法,确定了水热晶化反应的优化工艺条件,原料中Fe2O3 质量分数的不同导致水热晶化反应的工艺参数有所不同。合成的两种沸石的性能与13X沸石分子筛的工业产品相似,吸附量均达到国家化学工业产品标准HG/T 2690 95的要求。对比实验表明,原料中Fe2O3 质量分数的降低可使其在更宽的碱度范围内合成性能更优的13X沸石产品。由低Fe2O3 质量分数的FXY2为原料合成的沸石,其物相纯度、热稳定性、白度、比表面积、吸附性等性质更优。合成沸石均可用于对含重金属离子废水的深度净化处理,由FXY2为原料合成的13X沸石还可用作洗涤助剂。 相似文献
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添加剂对KAlSi_3O_8-CaSO_4-CaCO_3体系反应表观活化能的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
首先测定了KAlSi3O8-CaSO4-CaCO3体系在不同焙烧条件下钾长石转化成可溶性氧化钾的转化率,进而通过模拟计算表明:KAlSi3O8-CaSO4-CaCO3体系的固相扩散动力学过程符合金斯特林格动力学方程,反应表观活化能Ea为128.92kJ/mol。并着重考察了4种添加剂Na2SO4、Na2SO3、NaCl和NaF对KAlSi3O8-CaSO4-CaCO3体系的影响,结果表明:向体系中分别加入占反应物总质量3%的Na2SO4、Na2SO3、NaCl和1%的NaF后,体系的反应表观活化能Ea从原来的128.92kJ/mol依次下降至87.15、98.71、117.38和126.14kJ/mol,这表明4种添加剂中Na2SO4的效果最好,它能较大程度上降低反应表观活化能,从而降低反应温度和提高固相反应速率。 相似文献
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《Applied Geochemistry》1997,12(1):23-35
Based on water-rock interaction modelling and kinetic considerations, the present study is aimed at testing the impact of organic matter maturation on two kinds of diagenetic reactions leading to the alteration of the petrophysical properties of sandstones: (1) Clay mineral conversion to illite with K-feldspar being a local potential source of K; and (2) Dissolution-precipitation processes produced in sandstones by the action of water-soluble organic species derived from adjacent shales.Assuming firstly that the chemical reactions take place in closed systems, the nature and timing of diagenetic reactions in marine sandstone/shale formations were modelled for a 50–120°C temperature range in order to improve understanding of the factors that control the illitization reaction with K-feldspar coexisting with aluminous clay. Illite is modelled here as a muscovite type mineral. We tested the effects of an energy barrier on illite growth by allowing or preventing the muscovite/illite precipitation reaction to occur, while using several illitization reaction rates. We also compared the stable mineral parageneses predicted for organic material-free systems with those predicted in the case of organic diagenesis (release of CO2, CH4, acetic and oxalic acids). Similarities and discrepancies between numerical results and natural mineral assemblages suggest that the illitization reaction depends on the nature of the reacting clays. Kaolinite conversion to end-member illite involves high-energy conditions (> 2 kcal mol−1 ), which are not met when the pore water equilibrates with the mineral matrix from undersaturated conditions in a closed system. To overcome this barrier, the fluid should be oversaturated with respect to K-feldspar. An external source of K or a pH increase in an open system is necessary for this reaction. No particular effect of organic diagenesis on this reaction was found in the present study. On the other hand, smectite-to-illite conversion involves a lower energy barrier and can operate in closed systems where K-feldspars are the source of K. The maturation of organic matter may speed up the smectite-to-illite conversion rate by increasing the Gibbs Free Energy of illite growth.Interactions between sandstone and shale were examined by modelling the transfer of aqueous species of organic origin from shale to sandstone. Fluid expulsion from shale had little or no effect on diagenesis in adjacent sandstones during each flushing cycle, mainly because organic protons and ligands were neutralized in the source rock. However, the diffusion of shale-derived cations through sandstone as organometallic complexes (Mg > Ca > > Fe > > Al) appears to be an efficient process during carbonate cementation in sandstones, where oxidizing conditions enhance the decomposition of such complexes. 相似文献
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霞石正长岩烧结反应的热力学分析与实验 总被引：2，自引：2，他引：0
霞石正长岩是一种富含K2O、Al2O3、SiO2的矿产资源。在综合分析云南个旧白云山霞石正长岩物相组成的基础上,对以Na2CO3为助剂中温分解霞石正长岩中的铝硅酸盐矿物,提取碳酸钾和氧化铝的技术路线进行了研究。根据热力学理论计算以Na2CO3为助剂,主要烧结产物为NaAlSiO4、KAlSiO4、Na2SiO3时的反应温度,结果表明理论上反应在800 K(527 ℃)左右开始发生。通过烧结反应实验,得到优化反应温度为800～850 ℃,霞石正长岩的分解率达95%以上。X射线衍射分析结果表明,烧结产物的主要物相为NaAlSiO4、KAlSiO4和Na2SiO3,与热力学计算结果一致。烧结产物的硫酸酸浸实验表明,硅铝分离效果良好,SiO2、Al2O3、K2O三者的提取率分别高达91.4%、92.2%、92.5%。与前苏联的石灰石烧结法相比,本工艺具有低能耗、低物耗和生产过程清洁高效等优点。 相似文献
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从矿物粉晶表面反应性到矿物晶面反应性——以黄铁矿氧化行为的晶面差异性为例 总被引：1，自引：0，他引：1
地球系统中各种矿物相的物理化学反应大多是从矿物表面或界面开始的。要揭示矿物表面反应性的本质,就需要从控制其反应性的表面结构入手。由于实验条件的限制,绝大多数关于矿物表面物理化学性质的研究主要采用粉晶作为研究对象。尽管粉晶方法在研究诸如硅酸盐、碳酸盐溶解和沉淀结晶等过程中被普遍采用,但这种基于矿物粉晶的研究方法还是有一定的不足。因为形成粉晶的破碎研磨过程会导致晶体高能面的出现,高能面所具有的高活性可能会加速其反应过程,应用于地球化学反应的计算结果就可能高估了实际的地球化学反应速率。本研究以黄铁矿表面氧化反应的晶面差异性为例,从晶面结构制约反应性的角度出发,重新审视了黄铁矿氧化的相关问题,弥补了传统"粉晶研究"中对黄铁矿氧化速率和氧化机理认识的缺陷。黄铁矿宽范围的氧化速率实测值很可能是由不同晶面间较大的反应性差异导致;水在黄铁矿的氧化过程中同时扮演着传递电子的催化剂和反应物的角色,也是黄铁矿氧化反应速控步(rate-limiting step)的核心物质。这些认识首次明确了黄铁矿不同晶面反应性差异的重要性,并提示我们应将传统表面矿物学的研究推向更为精确的晶面矿物学水平。这一从晶面角度考察发生在矿物表面的地球化学反应的研究方法可为构建更为精确的地球化学模型提供理论基础。 相似文献
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碳酸岩是地表出露较少的地幔来源的岩石,其地幔交代作用已被广泛研究,而碳酸岩岩浆与地壳的反应过程却研究较少,目前已在中国草滩和丰镇地区、德国Kaiserstuhl地区、俄罗斯Petyayan-Vara地区和澳大利亚Nolans Bore矿床等各地被报道。碳酸岩岩浆与地壳反应的特征是可能形成大量富铁云母、辉石、榍石、钡冰长石等硅酸盐矿物并造成C-O和Sr-Nd同位素体系的扰动。实验岩石学研究发现碳酸岩岩浆在地幔与橄榄岩反应形成异剥橄榄岩,对应的在中下地壳反应形成反夕卡岩。碳酸岩岩浆与围岩的反应会造成局部Si的富集促使REE在早期岩浆阶段进入磷灰石,从而抑制稀土成矿。深部地壳的碳酸岩-硅酸岩反应在相同构造背景下通常不像浅部热液系统容易出露地表,并且其反应产物容易被误认为是夕卡岩矿物组合。因此,更多的高温高压实验研究以及对硅酸盐流体来源不是很清楚的高温夕卡岩矿物组合进行重新评估,将是揭示地壳深部反夕卡岩过程,特别是相关成矿作用的关键。 相似文献
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化学动力学在地球化学中的某些应用 总被引：2，自引：0，他引：2
Shi Pingfang Yu Chongwen 《地球科学》1986,(4)
化学动力学在地球化学（特别是成矿作用地球化学）研究中有极其重要的作用,其主要应用包括七个方面。本文重点介绍了地球化学中化学动力学的实验研究方法以及碳酸盐、硅酸盐、氧化物和硫化物等矿物的反应动力学实验成果;介绍了Helgeson的质量迁移理论及其研究热液在围岩中的运移方面的应用,并在热力学性质和动力学行为两方面研究了围岩的离解作用、蚀变作用与矿化作用及其相互关系。 相似文献