水化学作用下煌斑岩的腐蚀机理

针对致密坚硬煌斑岩侵入煤层引起的采掘困难,以山西大同同发东周窑煤矿的煌斑岩为研究对象,使用不同pH值溶液浸泡岩样,对浸泡后煌斑岩岩样的峰值强度、矿物成分和微观结构进行研究,探究化学溶液对煌斑岩力学性能的影响规律及腐蚀机制。结果表明:在不同pH值的化学溶液腐蚀下,煌斑岩会发生损伤软化,不同溶液对煌斑岩抗压强度的损伤程度由大到小依次为酸性溶液、碱性溶液、中性溶液,且软化效果随时间的延长而增强;中性溶液主要溶蚀黏土类矿物,酸性溶液会加速侵蚀煌斑岩中的坚硬碳酸盐,碱性溶液主要腐蚀煌斑岩中的石英等矿物;酸性溶液与煌斑岩发生剧烈反应,试样表面产生大量孔隙,岩石结构随着侵蚀时间的延长而变得松散。研究结果可为类似煌斑岩侵入情形下的快速采掘提供理论依据和工程参考。     

黑色页岩化学风化过程的微观机制及演化

针对黑色页岩化学风化系统的复杂系统演化问题,通过X射线衍射(XRD)试验、扫描电子显微镜和X射线能谱(SEM-EDS)试验,从风化过程的微观结构变化和非平衡热力学过程出发,对黑色页岩化学风化剖面中不同风化层的矿物成分和微观结构变化进行对比分析,探讨黑色页岩化学风化的微观机制,同时利用非平衡态热力学理论和耗散结构原理分析黑色页岩化学风化系统的耗散结构的形成过程及化学风化演化规律。研究表明:在黑色页岩化学风化过程中酸性水的侵蚀作用下,易溶性矿物溶解、次生矿物生成及离子交换吸附作用,促使矿物成分发生转变;同时矿物颗粒间的连接方式发生了改变,也促使岩石内部产生大量微孔隙。黏土矿物和含水硫酸盐矿物的吸水膨胀及失水收缩过程,使岩石内部产生不均匀应力,进一步改变岩石内部的微孔隙,促进化学风化进程。黑色页岩化学风化系统是一个开放的复杂系统,利用非平衡热力学计算认为该系统是不可逆过程,且经历了近平衡阶段和远离平衡阶段,最终可形成具有一定稳定性的耗散结构。     

金属氢氧化物电沉积过程电极/溶液界面pH变化的原位研究

采用自制的界面pH测量复合装置,原位研究了不同沉积电位下Ni（OH）2电沉积过程中电极/溶液界面pH的动态变化.实验结果表明,阴极过电位对电极表面pH变化起着至关重要的作用,同时电极表面沉积物使得界面微化学环境更加复杂.当阴极表面施加一定电位后,电极/溶液界面pH值快速上升后达到平衡,且阴极过电位越大,达到平衡pH值的时间越短,界面pH值越高.并结合界面pH值变化和Ni（OH）2相关热力学数据,讨论了阴极表面金属氢氧化物电化学沉积机理.     

混合捕收剂浮选分离锂辉石与长石及其机理

通过单矿物浮选实验、混合捕收剂溶液化学计算、动电位测试以及红外光谱分析,对阴阳离子混合捕收剂(油酸钠/十二胺)浮选分离锂辉石与长石的行为及机理进行研究。研究结果表明,阴阳离子混合捕收剂能够显著提高锂辉石与长石的浮选分离效率。当溶液pH为8.5、油酸钠与十二胺物质的量比为6:1~10:1时,混合捕收剂对锂辉石与长石的浮选分离能取得很好的效果,其中锂辉石的浮选回收率可达85%,而长石的回收率只有25%。混合捕收剂在溶液中的存在形态与溶液的pH有关,在浮选分离的适宜pH=8.5时以分子-离子络合物的形式存在。这种分子-离子络合物对锂辉石和长石具有选择性吸附的作用。在混合捕收剂溶液中,锂辉石和长石的动电位均处于与十二胺作用后及油酸钠作用后的动电位之间,说明混合捕收剂中的2种组分在矿物表面均有吸附,而混合捕收剂使锂辉石表面动电位负移程度明显强于使长石表面动电位负移程度,说明混合捕收剂在锂辉石表面的吸附量明显比在长石表面的大,从而可以实现锂辉石和长石的选择性分离。     

阴阳离子捕收剂在长石与石英表面的吸附特性

采用单矿物浮选、ξ-电位和芘荧光探针,研究阳离子捕收剂十二胺(DDA)和阴离子捕收剂十二烷基磺酸钠(SDS)在长石和石英表面的吸附特性.单矿物浮选结果表明:pH=2.0时,相同浓度的单一或混合捕收剂溶液中长石的表面疏水性要强于石英的表面疏水性,混合捕收剂中矿物表面疏水性比单一捕收剂中的强.ζ-电位测定结果表明:在阴/阳离子单一捕收剂中长石和石英ζ-电位分别向负方向和正方向移动;阴阳离子混合捕收剂摩尔比接近1:1时,pH在2.0、2.5和9.0时长石和石英各自ζ-电位相差不大.芘荧光探针分析结果表明:pH=2.0时,捕收剂在低浓度时通过静电作用零星吸附于矿物表面,矿物表面极性与捕收剂浓度呈负相关,当矿物表面形成胶束后,单一捕收剂溶液中矿物表面极性有所增强,而混合捕收剂溶液中矿物表面极性继续降低;在相同条件下的混合捕收剂溶液中矿物表面的疏水性比单一捕收剂强,且在矿物表面形成胶束浓度要比单一捕收剂低;整体而言,相同浓度条件下单一和混合捕收剂溶液中长石表面疏水性比石英的强.     

紫金山铜矿浸出过程黄铁矿的氧化行为

针对紫金山铜矿堆浸过程中,在辉铜矿和铜蓝等有用矿物浸出的同时,有黄铁矿被大量浸出,造成浸出液中Fe3 浓度过高的现状,研究了细菌浸出黄铁矿的氧化行为和机理,重点考察了Fe3 的化学氧化以及细菌浸出黄铁矿过程的影响因素.研究结果表明,在有菌条件下,pH值为1.6时,混合矿浸出初期,黄铁矿的浸出率仅为5%～8%;随着浸出时间的增加,氧化还原电位升高,浸出15d后,氧化还原电位上升到500mV以上时,黄铁矿的浸出率可达25%.说明氧化还原电位是细菌浸出黄铁矿过程的重要影响因素.机理研究表明,细菌浸出黄铁矿是以间接反应为主,细菌在黄铁矿表面的吸附对黄铁矿的浸出具有协同作用.     

化学腐蚀对砂岩物理力学性质影响的试验研究

通过对不同水化学溶液浸泡后砂岩物理力学性质的试验研究,对比分析了溶液pH值、浓度及水化学成分对砂岩的腐蚀程度,初步探讨了砂岩试样的水化学腐蚀机理。试验结果表明:经化学腐蚀后砂岩的脆性减弱延性增强,而对砂岩侧向变形的影响规律并不明显;砂岩力学参数降低的劣化程度与溶液中溶出离子浓度的大小存在一定的对应关系,亦即溶液中溶出的离子浓度越高,砂岩力学参数降低程度越大;可以用砂岩的纵波波速来反映其内部孔隙率的变化情况,由于纵波波速的测试不会对砂岩产生损伤,因此可以对同一试样进行不同腐蚀作用时间的纵波波速测试,从而避免了岩石不均匀性所带来的误差。     

深部泥页岩水化特性研究

石油工程深部泥页岩吸水量很小,但也易产生严重水化井塌。室内用X衍射仪分析深部泥页岩黏土矿物成分构成主体为伊蒙混层。常温压浸泡泥页岩块,蒸馏水浸泡后岩块强度迅速降低甚至破碎,饱和KCl溶液浸泡强度降低30%~40%,K+向岩块内部运移防止黏土矿物水化。扫描电镜观察深部泥页岩分布大量不规则微米级孔缝,自由水分子在毛管力作用下进入岩体内部,黏土胶结物溶解强度下降及高强度缝尖应力导致岩石微裂缝不断扩展发生破坏。现场钻井宜使用K+抑制黏土矿物水化,钻具提放及停开泵应平缓防止损伤井壁泥页岩体。     

氧化还原反应中状态参数的作用

对于水溶液中的物质若状态参数变化时可能会引起许多物理变化和化学变化。下面讨论条件变化影响氧化还原反应的几种情况。在氧化还原反应中,介质的酸度对氧化还原电位是有影响的。介质的酸度不同,其电位也就不同。本文将着重讨论PH 值改变时半反应的电位是否发生改变,改变的原因,以及,介     

用循环伏安法研究脆硫锑铅矿与捕收剂的作用机理

采用循环伏安法研究了脆硫锑铅矿和乙硫氮、乙黄药相互作用的电化学性能,当电极电位ψh小于矿物的腐蚀电位ψcorr时,捕收剂在矿物表面产生化学吸附,形成吸附膜,起缓蚀作用;在腐蚀电位附近,吸附能力达到最大,并产生钝化作用.当ψh≥ψcorr时,矿物表面主要表现为捕收剂-金属离子沉积盐,并随电位的升高而氧化分解.化学吸附是乙硫氮与脆硫锑铅矿相互作用的主要特征.乙黄药在脆硫锑铅矿表面产生化学吸附,又形成双黄药.同乙黄药相比,乙硫氮是脆硫锑铅矿更好的捕收剂;当ψh＜ψcorr时,电化学吸附受pH值的影响较小;当ψh≥ψcorr时,随着pH值升高,电流密度增大,电极过程主要受自身的腐蚀反应所控制,黄药对此起催化作用.     

荣华矿深部岩石吸水特性

为研究深部岩石吸水特性,以鸡西荣华矿深部粗中砂岩（CS）、细砂岩（XS）和泥质粉砂岩（NS）为研究对象,采用浸泡法进行吸水实验,并结合X射线衍射和扫描电镜方法分析三组岩石的矿物成分、吸水特性及水对其微观结构的影响。结果表明：荣华矿深部岩石以石英、长石和黏土矿物为主。三组岩石的吸水率均随吸水时间的增加而增大,吸水过程特征曲线呈三次和四次多项式型。吸水实验初期岩石的吸水速率由孔隙大小和连通性决定,5～10 d后吸水速率由黏土矿物膨胀的微孔数量及其连通性改善情况决定。岩石结构松散、黏土矿物含量低,吸水速率和吸水率高;岩石结构致密、黏土矿物含量高,吸水速率和吸水率低。该结果可为岩石吸水软化机理研究提供依据。     

埋藏风化壳结构的矿物学与地球化学特征及其控藏作用

通过岩心观察、矿物及元素分析等手段,分析了济阳坳陷义和庄凸起前第三系埋藏风化壳结构的矿物学与元素地球化学特征.结果表明:义和庄凸起前第三系坶藏风化壳具有风化黏土层和半风化岩石的二层结构;由半风化岩石到风化黏土层,抗风化能力弱的长石等原生矿物逐渐减少,次生黏土矿物逐渐富集,半风化岩石上部与风化黏土层为Fe,Al元素的富集带,Ca,Na元素大量流失,K,Mg元素由于交代作用变化较复杂;义和庄凸起埋藏风化壳结构在油气成藏过程中起主要作用的是半风化岩层中部的孔缝连通体,它既为油气运移的良好通道,也可成为有效储层;风化黏土层与上覆岩层一起形成了复合型盖层.     

烃源岩<2 μm黏土粒级组分可溶有机质的测定及意义

通过对烃源岩中提取<2μm黏土粒级组分进行总有机碳(TOC)测试、氯仿抽提和族组成分析,探讨了烃源岩中可溶有机质与细粒级黏土矿物的关系,与传统烃源岩全岩可溶有机质研究对比得出:与细粒级黏土矿物结合是烃源岩全岩可溶有机质的重要赋存方式之一;黏土粒级组分可溶有机质产率高于全岩,70%以上样品产率在100 mg.g-1以上;产率变化与全岩同步,但高峰期较全岩滞后,在生烃不同阶段黏土粒级组分对可溶有机质都有重要贡献.<2μm黏土粒级组分是烃源岩中可溶有机质的主要载体,两者形成的复合体是一种潜在生烃母质,而且贯穿于有机质生烃的全部过程,在油气研究中应予以足够重视.     

干河矿2#煤层旺采区围岩的物理力学特性测试

为了满足干河煤矿旺采试验区采场煤巷布置和支护设计需求,并对地下水防治提出相关技术措施,利用现场取样、电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)、力学试验等方法,对采场围岩矿物成分和力学参数进行了相关测试。根据钻孔取芯统计结果,顶底板平均岩石质量指标低于30%,围岩完整性差。XRD分析表明,砂质泥岩含黏土矿物总量约19%,黏土矿物主要成分为I/S混层和高岭土,相对含量达85%以上。SEM试验发现,围岩含溶蚀孔、层片状特征及大量的黏土矿物分布,需要加强地下水防治。力学测试结果表明,顶板砂质泥岩抗压强度离散性较大,顶板岩性不均,需要根据围岩性质及时调整锚杆支护设计。     

第三系粉砂质泥岩风化特性

 为研究第三系粉砂质泥岩的风化特性,通过不同的试验,对不同风化程度的粉砂质泥岩岩体分别进行工程特性、风化耐久性和风化速度研究。通过测试风化岩体的矿物成分、化学成分及物理力学性质来对其工程特性进行研究;通过抗压强度试验、软化崩解性试验对其风化耐久性进行研究;通过对所处4种不同环境的风化岩石的观测试验来对其风化速度进行研究。试验结果表明：随着岩体风化程度的加深,岩石中黏土矿物含量增加,活动性强的化学成分相对减少,岩石干密度降低、总孔隙度和吸水率增大,力学性能降低,岩体更容易软化崩解。岩石的风化速率与自身的风化状态和暴露的面积有关。     

大足大佛湾石刻岩石微观与力学特性研究

为了给大佛湾石刻造像的病害治理提供依据,采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和岩石力学试验系统等对该区域内岩样的矿物成分、微观结构和力学特性进行分析。结果表明,石刻区域内岩石的矿物成分以石英、钠长石、方解石、黏土矿物为主,且由于黏土矿物和方解石的含量与分布不同,造成了砂岩外观颜色的差异;区域内岩层没有变形改造,砂岩内部存在较多微孔隙而泥质砂岩、泥岩的结构较为致密,且水对岩石的结构有溶蚀、淋滤等破坏;区域内岩石的力学性质受黏土矿物的影响较大,通过力学试验得出的基本力学参数显示,与天然状态相比,岩样在饱水状态下的强度明显降低。     

华南花岗岩风化壳中稀土的存在形态及迁移富集模式

本文从化学形态角度，确立了一个ＲＥ形态分析流程，得出风化壳中ＲＥ化学形态可分为活性态，Ｆｅ，Ａｌ共沉淀态及有机结合态３种，全风化层样品中ＲＥ多数以活性态为主，但平远Ｃ剖面ＲＥ却以有机结合态占大多数，活性态、有机结合态ＲＥ与粘土矿物关系密切，而Ｆｅ，Ａｌ共沉淀态的ＲＥ与粘土矿物关系不大，原岩溶出试验表明，ＲＥ在有机介质中的溶出量一般高于无机介质，ＲＥ最大可能是呈有机无机混配络离子迁移，迁移、富集过程是络合、水解、沉淀和吸附反应同时出现，反应受ｐＨ控制，本文初步建立了花岗岩风化壳中ＲＥ往下迁移、富集的模式。     

城市红树林湿地沉积物的矿物组成特征及影响因素

以深圳城市红树林湿地沉积物为研究对象, 分析其矿物组分和理化性质, 探究其矿物组成特征及影响因素。结果表明: 1) 深圳市红树林湿地表层沉积物的矿物组成以黏土矿物(16.5%~73.5%)和石英(22.0%~81.2%)为主, 随着深度增加, 不同样地的沉积物中钾长石、黄铁矿和石盐等矿物含量存在差异; 2) 表层沉积物中, 黏土矿物主要为伊蒙混层矿物(44%~76%)、高岭石(0%~40%)、绿泥石(0%~24%)和伊利石(2%~21%), 以伊蒙混层矿物为主; 3) 不同深度的沉积物中黏土矿物组成与表层沉积物基本上一致, 与沿海区域没有植被的珠江口和大亚湾等地的沉积物存在显著差异。相关性分析结果表明, 深圳市红树林湿地沉积物的矿物组成主要受盐度、总硫(TS)和总有机碳(TOC)影响, 其黏土矿物组成则主要受pH值、盐度、TOC和沉积物粒径影响。     

煤层中粘土岩类夹矸的结构

作者根据对我国主要含煤地层500余件煤层夹矸标本和薄片的观察研究,较系统地提出了煤层中粘土岩类夹矸的结构分类和命名。主要依据煤层夹矸中粘土矿物的形态、大小和混入物的成分,将粘土岩类夹矸的宏观和中观结构划分为六大类,30余种结构类型,其中数种是作者新提出的。这一分类不仅丰富了粘土岩类的结构类型,而且也为煤田地质工作者提供了一种认识手段。煤层中粘土岩类夹矸的结构是地质历史的产物,反映了物源、沉积环境和成岩后生作用的特点,因而地质成因是结构研究的基础。依据煤层夹矸中粘土矿物的形态、产状、石英,长石、锆石等矿物、火山玻璃碎屑的组合和标型特征以及地球化学特征的综合分析,简要论述了各种结构类型的成因,试图通过结构—成因的分析方法,为恢复地质历史提供有价值的资料。