K、Na、Mg、Ca、Cl、SO_4-H_2O六元体系中含钙矿物——卤水平衡实验研究

由于反应速度问题,至今有关K、Na、Mg、Ca、Cl、SO_4-H_2O体系中含钙矿物的实验资料很不充足。Van't Hoff、D'ans等曾大致在K_2-Mg-SO_4投影面上勾划过含钙矿物的相区(见Braitsch)。Autenrieth以及韩蔚田等曾对体系富镁——角杂卤石的形成做过实验研究。 我国盐类沉积的类型多样,除普遍见有石膏、硬石膏、杂卤石以外,碎屑岩系盐类沉积中钙芒硝的分布很广,另外亦发现有钾石膏和多钙钾石膏矿物。因而进一步研究各种含钙矿物的形成条件,对探讨成盐盆地卤水的演化,阐明盐类沉积的类型以及易溶的钠、钾、镁盐沉积的机理都有重要意义。     

四元体系KCl-MgCl_2-H_2O-DMA 25℃时的等温溶度研究

光卤石(KCl·MgCl_2·6H_2O)经冷法分解后,母液中含有大量MgCl_2和一部分在经济上合算的KCl,因此,进一步富集KCl,分离MgCl_2是十分必要的。鉴于N,N-二甲基乙酰胺(DMA)对KCl、MgCl_2的溶解性和溶剂化作用有较大差异,当给含有KCl,MgCl的溶液中加入DMA时,就有可能通过选择性盐析而达到分离KCl,MgCl_2的目的。所以研究四元体系KCl-MgCl_2-H_2O-DMA具有一定的应用价值。同时本文研究对探讨在H_2O-DMA混合溶剂中盐与盐、盐与溶剂之间的相互作用和影响,也有一定的理论意义。     

谢氏超晶石:一种FeCr_2O_4高压多形新矿物

新矿物谢氏超晶石(xieite)产自于随州陨石冲击脉体中,属于斜方晶系,空间群为Bbmm,晶胞参数:a=9.462(6),b=9.562(9),c=2.916(1).矿物实测化学式为(Fe0.87Mg0.13-Mn0.01)1.01(Cr1.62Al0.25Ti0.08V0.02)1.97O4,简化式为FeCr2O4.X射线衍射的特征谱线[d(),I/I0]:(2.675,100),(2.389,20),(2.089,10),(1.953,90),(1.566,60),(1.439,15),(1.425,15),(1.337,40).在冲击波引起的高温高压作用下,谢氏超晶石通过固态反应从铬铁矿转变形成,是FeCr2O4的高压多形矿物相.共生高压矿物有林伍德石、镁铁榴石、玲根石和涂氏磷钙石等,形成的压力和温度条件分别为18～23GPa和1800～1950℃.谢氏超晶石已获国际矿物协会新矿物、命名与分类委员会批准(IMA2007-056),该矿物以中国矿物学家谢先德教授的姓氏命名。     

三元体系KCl-H_2O-DMA和KCl-H_2O-DMF25℃时相平衡研究

对KCl,H_2O和酰胺溶剂构成的三元体系,文献中仅有体系KCl-H_2O-FA(甲酰胺)的研究报道,尚未见到KCl-H_2O-DMA(N,N-二甲基乙酰胺)和KCl-H_2O-DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的相平衡研究。本文研究了上述两个体系在25℃时的溶度,考查了混合溶剂中酰胺含量对KCl溶度的影响,讨论了KCl对H_2O-酰胺溶剂缔合状态和物理化学性质的影响。同时为在混合溶剂中综合利用钾盐积累一些数据,为进一步研究含KCl的四元体系打下基础。     

K~+、Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)/Cl~-、SO_4~(2-)-H_2O六元体系中杂卤石形成条件的研究

杂卤石(K_2SO_4·MgSO_4·2CaSO_4·2H_2O)是一种分布较广的钾盐矿物,几乎所有的硫酸盐型钾盐矿床中都有杂卤石,我国四川、湖北、山东都已先后发现杂卤石,研究杂卤石的形成条件,了解杂卤石与可溶性钾盐矿物的关系,成为当前钾盐找矿研究工作的重要环节。     

钾芒硝的实验研究

关于钾芒硝(Glaserite)的组成和性质,曾有过许多研究,但一直存在着争论。五十年代以来,各研究者的分歧仍然很大,Frondel给出钾芒硝的化学式为(K,Na)_3Na(SO_4)_2,Winckell认为钾芒硝是一种复盐而不是固溶体,等在研究55℃K_2SO_4-Na_2SO_4-H_2O三元体系时,认为存在着一种富含K_2SO_4的新相,摩尔比K∶Na达3.20—3.60。等研究75℃上述三元系时,也做出了摩尔比高达3.73的固相,等研究100℃的三元系时,认为存在着固定组成为K_3Na(SO_4)_2的结晶区,同时还有K_3Na(SO_4)_2和Na_2SO_4单方向的固溶体。总之,没有做出最终的结论。     

α-FeOOH和γ-FeOOH分别制备BaFe_(12)O_(19)的形成历程及磁性能对比

分别以α-FeOOH和γ-FeOOH为原料,经化学沉淀-局部规整法制备了棒状BaFe12O19,通过XRD,FT-IR,SEM及VSM技术对两种FeOOH制备BaFe12O19的形成历程及磁性能进行了对比研究.形成历程可归纳为:以α-FeOOH和γ-FeOOH为原料制备的前驱体α和前驱体γ均为针状结晶态BaCO3包覆FeOOH复合物,前驱体在焙烧过程中经过FeOOH脱羟基反应、中间相α-Fe2O3和BaFe2O4生成反应及两中间相反应得到终产物BaFe12O19.然而,前驱体α焙烧中间相α-Fe2O3直接由α-FeOOH脱羟基形成,而非γ-FeOOH脱羟基生成的γ-Fe2O3再经相转变而形成,因而其结晶有序程度相对较高;这进一步引起发生BaFe2O4生成反应时,前驱体α焙烧物中BaCO3的结晶有序程度较高且其焙烧中间相BaFe2O4生成速率略低和结晶有序程度略高.这些差异导致前驱体α1000℃焙烧物的结晶有序程度和纯度均低于前驱体γ1000℃焙烧物,但颗粒长径比却较高,进而引起前驱体α1000℃焙烧物呈现较高的矫顽力、饱和磁化强度和剩余磁化强度.     

复合薄膜CoFe_2O_4/TiO_2的制备及磁性

以钛酸丁酯和金属盐酸盐为原料,采用溶胶-凝胶工艺制备CoFe2O4/TiO2复合薄膜.探讨热处理温度和前驱液pH值对CoFe2O4/TiO2复合薄膜结构及磁性的影响.通过X射线衍射(XRD)分析了复合薄膜的相结构;采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和偏光显微镜(PLM)观测了薄膜表面形貌;用振动样品磁强计(VSM)测试了样品的磁性.结果表明,薄膜生长过程中两相组分的晶体各自析出长大,CoFe2O4均匀地嵌埋于TiO2基体中;薄膜中晶粒的生长对反应体系的pH值、热处理温度依赖性较大,前驱液pH在2~3范围内,经800℃热处理后得到纳米复合薄膜,晶粒平均粒径为19nm;随着热处理温度的升高,复合薄膜的磁性增强.     

人工合成H2O及NaCl-H2O体系流体包裹体低温原位拉曼光谱研究

盐水化合物低温时具有特征的拉曼光谱, 已有实验证明这种拉曼光谱适合于判定标准溶液的溶质性质. 人工合成流体包裹体作为天然包裹体的参照物, 可以被用来验证许多涉及流体包裹体的假设的有效性, 也是检验激光拉曼法测定单个流体包裹体溶质性质可行性的关键. 本文采用Sterner和Bodnar提出的方法, 在50/100 MPa, 500~600℃范围内合成了纯H₂O体系和NaCl含量为5.12, 9.06, 16.6, 25wt%的NaCl-H₂O体系的流体包裹体. 联合使用冷热台和激光拉曼探针, 在低温(-180℃)时原位测定采集了冰及水石盐(NaCl·2H₂O)的拉曼光谱. 研究表明合成包裹体的盐水化合物(NaCl·2H₂O)具有特定的拉曼光谱, 可以做为鉴定自然界水-盐体系包裹体中NaCl存在的标准. 包裹体中的水在冷冻后以结晶冰的形式出现, 而不是以非晶质的固体(水玻璃)形式出现. 初次冷冻后采集的原位拉曼谱显示了明显的冰峰(3098 cm^-1), 但没有典型的水石盐拉曼谱峰出现. 随着温度的升高, 在-40~-22℃温度区间观察到明显的相变, 其代表了水石盐的结晶事件而不是熔化事件, 对低于NaCl-H₂O体系低共熔点(-20.8℃)的相转变温度的解释应该慎重. 盐水化合物的拉曼谱与冰的拉曼谱的相对强度及截面之比, 指示出流体包裹体盐度的相对大小. 水石盐的3423 cm^-1峰与冰峰(3098 cm^-1)的峰高、峰的截面积之比是获得NaCl-H₂O体系盐度信息的比较理想的参数.     

中温烧结Ca[(Li1/3Nb2/3),Ti]O3-δ微波介质陶瓷

研究了B2O3对Ca(Li1/3Nb2/3)O3- 的烧结性能、物相和微波介电性能的影响. 实验结果发现, 添加0.5% ～ 4% B2O3可使该陶瓷的烧结温度从1150℃降低到1000℃而不降低微波介电性能, X射线表明材料是正交相结构, 但是非化学计量Ca(Li1/3Nb2/3)O3???随着B2O3含量的增大向化学计量Ca(Li1/4Nb3/4)O3过渡; 在Ca[(Li1/3Nb2/3)1?x, Tix]O3?? (0 ≤ x ≤ 0.5)系统中, Ti含量增大时介电常数K增大, Q@f值减小, 而谐振频率温度系数(??f)从负变正, 对于x = 0.2的试样, 得到K = 40, Q@ f = 20500 GHz, ??f = 0的一类新型中温烧结微波介质材料.     

盐湖溶液热化学——Ⅲ.MgO-B_2O_3-MgCl_2-H_2O体系298.15K时稀释热、热容和相对表观热焓的研究

MgO-B_2O_3-MgCl_2-H_2O体系是青海大柴达木盐湖日晒浓缩卤水体系的典型代表.P_(за)-заде等对MgO-B_2O_3-MgCl_2-H_2O体系在25℃时的热力学平衡相图进行过研究.高世扬等曾研究了该体系在进行蒸发和冷冻析盐、加水稀释过程中硼酸盐行为,以及MgO·1B_2O_3·MgCl_2·H_2O、MgO·2B_2O_3·MgCl_2·H_2O和MgO·3B_2O_3·MgCl_2·H_2O浓盐过饱和溶液不同条件下的结晶动力学.最近,我们对该体系与盐酸作用制取硼酸的反应热效应进行了研究,获得某些有意义的结果.本文将首次报道MgO·nB_2O_3·MgCl_2·H_2O(其中n=1,2,     

高铝榍石中P+Mg+F=Si+Al+OH特殊替代的高压效应

榍石是变质岩石中很常见的副矿物.在榍石中有多种常见的元素替代关系,A1和Fe~(3+)常取代八面体中的Ti,同时OH和F取代非四面体中的O.这些元素类质同像替代关系可通过公式Ti+O=(Al,Fe~(3+)+(OH,F)来表示.Smith将榍石的端元组分划分为5种:CaTiSiO_4O(氧钛榍石)、CaFe~(3+)SiO_4OH(羟铁榍石)、CaFe~(3+)SiO_4F(氟铁榍石)、CaAlSiO_4OH(羟铝榍石)和CaAlSiO_4F(氟铝榍石).其中,CaTiSiO_4O和Ca(Al,Fe~(3+))SiO_4(OH,F)之间为不连续固溶体.自然界的榍石中CaAlSiO_4(OH,F)端元组分的含量可在0%～50%之间变化.按照矿物晶格中Al含量的不同,榍石被划分为低铝榍石(X_(Al)<0.25)和高铝榍石(X_(Al)>0.25).在高压和超高压大理岩及产于其中的榴辉岩中,高铝榍石常作为一种高压和超高压矿物产出,在这些高压和超高压榍石中Al常替代八面体位置中的Ti,同时F替代非四面体位置中的O.这种耦合替代关系(Al+F=Ti+O)被认为是高压或超高压变质作用在榍石晶格中的反映,是一种具高压或超高压效应的替代关系.最近我们在产于苏鲁超高压变质带东南端的荣城杨官屯的大理岩中发现含P和Mg的高铝榍石.本文简要地描述了这种高铝榍石的产出特征和矿物化学成分,并讨论了其晶格中的元素替代关系及其高压效应.     

黄钾铁矾中溴氯的配分行为及对火星沉积岩的启示

美国国家航空航天局机遇号火星车在火星子午线平原的原位样品中探测到Br元素和Br/Cl比值超过3个数量级的波动,但Br的赋存状态和富集机制却不清楚.已有的研究发现黄钾铁矾形成时会选择性地富集Br从而造成Br和Cl的分异,然而对于该过程中Br~-和Br~-的地球化学行为还缺乏系统研究.我们通过25℃下氧化亚铁硫酸盐的方法,合成了系列具有Br~-和Cl~-浓度梯度的黄钾铁矾,获取了Br~-和Cl~-在黄钾铁矾~-溶液中的分配规律以及卤素置换对黄钾铁矾结构的影响.实验结果表明,在黄钾铁矾生成时Br~-和Cl~-具有截然不同的分配行为,即Br~-倾向于进入固相而Cl~-倾向于留存在溶液中.在相同起始浓度下,进入黄钾铁矾的Br~-比Cl~-高约2个数量级;当Br~-和Cl~-共存于起始溶液时,Br~-会明显干扰黄钾铁矾对Cl~-的纳入.Br~-和Cl~-置换黄钾铁矾中的羟基位置,不改变其基本结构.黄钾铁矾中的Br/Cl比值较初始溶液高约2个数量级.火星子午线平原富含铁镁硫酸盐矿物的沉积岩中,Br/Cl比值的变化不单受到卤盐蒸发沉淀的影响,还可能受到成岩过程中铁硫酸盐(例如黄钾铁矾)沉淀及其溶解的控制.纳入卤素的黄钾铁矾在溶液中的稳定性及其对卤素的释放,有待进一步研究.     

盐湖卤水蒸发过程中的稳定氯同位素分馏

在28±2℃下进行了察尔汗盐湖卤水的蒸发实验,实验设计为2组,分别为阶段固液相全分离蒸发和固相连续沉积蒸发.在蒸发过程中采集了79件固液样品,并利用基于检测Cs2Cl+的高精度正热电离质谱法进行氯同位素组成测定.根据盐类沉积中Na+,K+,Mg2+的含量变化,整个蒸发过程可分为石盐、光卤石和水氯镁石3个析盐阶段,各析盐阶段固液相间的氯同位素分馏表现出如下特征:在整个析盐过程中均表现为正分馏特征,即37Cl在析出相中富集,引起固液相37Cl的逐渐降低;石盐具有最高的氯同位素分馏系数(h),光卤石(c)次之,水氯镁石(b)最低;实验中曾发现,析出相转变的瞬期,有异常的反分馏现象出现,即35Cl在析出相中富集,但是卤水和固相37Cl值均未出现Eggenkamp等人推算的在光卤石及六水镁石阶段升高的趋势.实验结果表明残余卤水是35Cl的"汇".实验结果与天然钻孔样品观察到的现象一致,这些结果启示37Cl值是一个反映卤水演化阶段的良好指标,对于钾盐勘探工作具有重要意义.     

Al2O3-B2O3-Ce2O3体系中Ce3+的光谱特性与基质的相关性

在Al2 O3_B2 O3_Ce2 O3体系中 ,于 12 0 0～ 140 0℃的温度范围内 ,合成了一系列不同配比 (Al/B比从 4 5～ 2变化 )磷光体 .研究了它们的结构和光谱特性之间的相关性 .发现随着基质配比Al/B从 4 5～ 2的变化 ,基质结构发生明显的变化 .这种变化导致光谱特性的巨大变化 ,表明铈离子晶场环境的变化 ,随着配比的变化 ,激发与发射峰向短波方向移动 .在合适的配比下 ,可以获得新型的稀土发光材料     

气相氟化氢与二氧化硅反应的研究

氢氟酸(HF的水济液)和SiO_2的反应是一个非常重要的反应,它很容易进行,其结果是生成SiF_4和H_2O.但我们和其他人先后发现在高于100℃时气相HF(包括无水HF和氢氟酸蒸气)和SiO_2无明显反应发     

LiBr-CH_3SCH_2CH_2CH(NH_2)COOH(Met)-H_2O三元体系的研究

本文测得三元体系LiBr-Met-H_2O在0℃、25℃的溶度及其饱和溶液的折光指数,并拟合出饱和溶液折光指数与组成的经验方程。在这两个温度下发现体系中有不一致溶解的二元复合物存在,0℃为2LiBr·3Met,25℃为3LiBr·2Met.测定了它们的熔点,并进行了红外光谱及热重和差热分析。 氨基酸和金属盐类所组成的体系目前已有研究,但蛋氨酸和金属盐类形成的体系至今报道甚少。     

三元体系Li_2B_4O_7-Li_2SO_4-H_2O25℃相关系和溶液物化性质的研究

我国青藏高原的盐湖多数是富含硼、锂的。在卤水蒸发后期,由于NaGl、KCl几乎全部沉淀析出,卤水的主要成份是锂镁的氯化物、硫酸盐和硼酸盐。根据一些初步研究,在蒸发浓缩过程中卤水中的硼酸盐主要是以四硼酸盐Me_2B_4O_7的形式存在的。因此研究Li~ ,Mg~(2 )/Cl~-,SO_4~(2-),B_4O_7~(2-)-H_2O这一复杂体系的相平衡关系和溶液性质对于认识卤水在蒸发浓缩过程     

随州陨石冲击熔脉中的NaAlSi_3O_8-锰钡矿和其他高压相矿物

随州陨石含有很少几条宽度仅为0.02～0.09 mm的细熔脉, 在其中发现了多种冲击成因的高压相矿物, 如粗粒的NaAlSi3O8-锰钡矿、林伍德石、镁铁榴石以及细粒的镁铁榴石-镁铝榴石固熔体. 这是在含熔脉极细的球粒陨石中发现高压相矿物的第1例. 随州陨石熔脉中的锰钡矿结构斜长石为单质矿物相, 它不与钠长石玻璃一类的硅酸盐玻璃相结合在一起. 上述数种高压相矿物的存在限定了随州陨石熔脉内矿物所受的压力最高达23～24 GPa, 温度最高达1900～2000℃, 同时还说明随州陨石熔脉内高压状态的保持时间应较长(数秒钟), 这样才能使硅酸盐矿物在高压下进行固态相转变或从熔体中晶出. 在随州陨石中发现自然界第1例单相晶质NaAlSi3O8-锰钡矿, 对了解碱金属在深部地幔中的地球化学行为具有重要意义.