内蒙古卡休他他铁矿断层泥近红外光谱学特征及意义

内蒙古卡休他他铁矿是一个矽卡岩型磁铁矿床,矿区内有多组成矿后期发育的断层。本研究采用近红外光谱(NIR)分析技术对矿区内地下,地表断层泥以及地表土壤进行分析,通过矿物特征峰鉴定发现地下断层泥主要成分为镁铁质矿物,地表断层泥成分为硅铝质矿物,而地表土壤成分则两者兼有之。三组样品的成分分析结果都与采样地的地质背景一致。研究表明,鉴于矿化区内断层泥的主要成分为断层活动形成的粘土及其他早期成矿期的蚀变矿物,近红外光谱分析技术十分适用于此类样品,利用近红外光谱分析,一方面可鉴定断层泥中粘土矿物,进一步推测粘土的蚀变原岩成分。另一方面有也可鉴别成矿期蚀变矿物的种类,从而对热液矿床的研究提供有用的信息。     

东升庙硫多金属矿床氧化微粒的XRD,FTIR和XPS分析

利用XRD,FTIR和XPS现代分析测试技术对东升庙硫多金属矿床氧化微粒的物质组成、相结构和表面元素状态进行了表征以及转化机理研究。结果表明,样品主要由石膏、方解石、石英、白云母、针铁矿、有机质等组成,深部氧化带原生矿石主要发生了氧化、水解、脱水和碳酸化作用,且氧化过程、氧化条件不及地表氧化带复杂,未发现新的矿物,少见西北干旱和极端干旱气候条件下地表氧化带极其发育的硫酸盐类矿物。研究结果不仅可以用于该类型矿床氧化微粒矿物鉴定方面,而且对于这部分矿体的找矿勘探、采矿、选矿等方面具有重要意义。     

变温红外光谱法研究聚硫橡胶的固化机理

采用变温红外光谱法对聚硫橡胶的温敏性能进行研究。结果显示:25~200℃聚硫橡胶能和活性二氧化锰固化形成防水材料,它的红外光谱吸收峰位变化不大;高于200℃,聚硫橡胶的红外光谱νSH键消失,同时在528cm-1处出现νS―—S吸收峰。探讨了聚硫橡胶的固化机理。     

硅酸盐型红土镍矿石的红外光谱研究:印尼与中国不同产地矿石样品的对比

选择印尼苏拉威西岛Kolonodale和中国云南元江两处红土型镍矿床中的硅酸盐型镍矿石作为研究对象,利用X射线衍射和傅里叶红外吸收光谱分析技术,系统对比研究了不同产地红土型镍矿石的矿物学属性。研究结果表明,不同类型的硅酸盐型红土镍矿石各自显示出独特的红外光谱特征,这有助于指导对该类型矿石进行分类。其中,印尼Kolonodale矿床的硅酸盐型红土镍矿石可细分为蛇纹石类、蒙脱石+蛇纹石类和硅镁镍矿类等三种不同类型,中国元江矿床的硅酸盐型红土镍矿石可细分为蛇纹石类和滑石+蛇纹石类等两种类型,且元江镍矿石中矿物结晶度普遍优于印尼镍矿石。利用红外吸收光谱在区分矿物多型方面的优势,明确了利蛇纹石是两个矿床中蛇纹石类红土镍矿石的主要矿物类型,而未发现纤蛇纹石和叶蛇纹石存在的明显证据。红外吸收光谱特征还指示,矿石中蛇纹石类载镍矿物在OH摆动带的频率发生变化能指示Ni(Fe)对Mg的类质同象置换。随着Ni(Fe)对Mg置换比例的增大,蛇纹石矿物中的OH摆动带向高频移动。     

陶寺遗址陶器彩绘颜料的光谱分析

利用拉曼光谱结合X衍射和红外光谱物相检测方法,对山西襄汾县陶寺遗址出土陶器的表面含量极少的彩绘颜料及其胶结物质的物相结构进行了分析鉴定。结果表明,红色矿物颜料,白色矿物颜料保存都较为完好,未发生显著的变化,分别为朱砂(HgS)和碳酸钙(CaCO₃)无机矿物,此外红外光谱的分析结果表明红色颜料是通过熟石灰(Ca(OH)₂)胶结材料胶结到陶器表面的,碳酸钙的形成应当是熟石灰长期吸收空气中的二氧化碳的结果。这一研究表明显微拉曼光谱和红外光谱分析技术非常适合考古发掘中含量较少的彩绘颜料的科学鉴定,较X衍射的物相鉴定更为简洁明了; 另外朱砂中并未发现石英矿的伴生,这一结果或可表明早在4000年前的陶寺先民已掌握朱砂颜料的合成技术。     

大宝山多金属矿床氧化微粒的X射线衍射和近红外光谱分析及其意义

利用XRD和NIR技术对大宝山东岗岭组下亚组氧化矿中7个氧化物样品微粒进行分析,其中前4个样品为同一标高,后3个样品为不同标高。XRD,NIR研究结果表明随着氧化程度的加深（04-2→04-3→04-4）,Al-OH矿物吸收峰位所对应的波长不断加大（2 160.72→2 163.05→2 200.36 nm）,说明矿物中的阳离子Al被取代,产生贫Al现象;且对应的峰的强度从7.08×10-4, 7.83×10-3到6.66×10-2,说明Al-OH矿物的含量不断上升;另外SO2-₄矿物所对应的吸收峰位（1 938.80→1 946.94→1 926.47 nm）的强度从5.635×10-2, 1.82×10-2到1.668×10-2,说明随着氧化的进行,SO2-₄矿物的含量不断下降, 结合前人研究, 我们可以推测出早期形成的铜多金属硫化物矿床在后期发生强烈氧化作用, 使得硫化矿体氧化, 其中的硫经氧化形成强酸性硫酸溶液, 围岩受到硫酸溶液的腐蚀, 转变成松散的黏土;在04-2, 04-3, 13-1号样品中发现钠明矾石和钾明矾石,矾类矿物的大量发现说明该矿区的氧化淋滤作用仍在进行;通过XRD与NIR技术发现了石英、绢云母、方解石、绿帘石、角闪石、透闪石、金云母、绿泥石、高岭土等矿物,很好的反映出蚀变类型,且与此区域的地质特征相吻合,目前近红外已开始用于矿床勘查中的蚀变填图。通过光谱分析发现了矿床深部氧化过程与阳离子取代间的关系, 并以光谱学的视角验证了前人对于大宝山矿床成因的解释。研究表明一方面XRD和NIR可以有效的分析土壤和岩石的矿物成分,从而为该地区矿床矿石研究提供服务;另一方面NIR可以波长的迁移情况反映离子交代,峰的尖锐程度反映结晶程度,峰的强度反映矿物含量,这些独具的优势使其可以从微观角度研究矿物的氧化。不过有一点需要指出来,和近红外与X射线衍射在其他领域的研究相比,这两种技术在地质学的应用需要进一步加深,包括地质学应用的理论基础研究和光谱的分析解释手段,以尽量做到不仅可以通过光谱技术分析出所对应的矿物类型还能快速分析出不同矿物的含量及同一矿物的不同构型。     

红外光谱分析技术在浮选过程中的应用研究进展

随着浮选研究的深入发展,以捕收剂为核心的浮选药剂作用机理的研究逐渐成为研究焦点。红外光谱以速度快、成本低、无损等特点成为浮选药剂作用机理研究最为重要的手段之一。首先从文献报道数量和比例说明红外光谱在该研究中的重要地位,并总结了常见浮选药剂的红外光谱特征,最后分别阐述了红外光谱在捕收剂、抑制剂、活化剂等浮选药剂作用机理中的应用研究进展。归纳出红外光谱用于判定捕收剂在矿物表面作用三种机制的判据： 如果捕收剂作用后的矿物表面有新的吸收峰,则捕收剂在矿物表面发生了化学反应;如果仅有吸收峰的位置发生移动,并超过测试设备本身误差范围的移动量,则捕收剂在矿物表面形成的是化学吸附;排除上述产生的新红外特征吸收峰和红外特征峰的移动,且通过反复水洗即可清除表面沾染的捕收剂分子,则捕收剂在矿物表面发生的是物理吸附。并指出红外光谱在浮选过程中的应用研究存在的两大问题,一是将捕收剂与矿物表面的化学反应和化学吸附机理混淆;二是忽视红外光谱仪器吸收峰位移2～4 cm-1背景误差。展望未来红外光谱在浮选过程中的应用研究应该着眼于多种药剂混合用药在矿物表面作用机理的研究,该领域内红外光谱的定量分析研究及红外光谱吸收峰位移的背景误差分析等三方面。     

内蒙古维拉斯托锌铜多金属矿床深部断层泥特征及其意义

在维拉斯托矿区深部矿井的不同中段共采集了六组断层泥样品,采用X射线衍射和近红外光谱现代测试分析技术对样品进行分析测试,旨在探讨断层泥的矿物成分特征及其与成矿作用关系。分析结果表明,(1)断层泥中含有低温蚀变的粘土矿物(如蒙脱石、高岭石、地开石、绿泥石等)和中高温热液蚀变矿物(如石墨、黑云母、叶腊石、重晶石、蛇纹石、透闪石、阳起石等),同时也含有与成矿作用密切相关的矿物成分(如铜锌氧化物、氯铜钒、蓝铜矿、斑铜矿等)。(2)不同深度的断层泥矿物成分有所不同,地表浅部以浅变质矿物为主,深部以变质程度较深的矿物为主。(3)从断层泥矿物成分、矿物成因及发展演化规律来看,断层泥主要形成于含矿热液活动时期及矿后构造,且后期经历了表生氧化作用。(4)通过分析断层泥蚀变矿物成分及其矿物组合特征可以推测,该矿床形成于中-高温热液环境下,经历了硅化、高岭石化、绿泥石化、萤石化及绢云母化等蚀变过程。因此,通过分析断层泥的矿物成分及其矿物组合特征,不仅对指导找矿有一定的现实意义,同时也可以对矿床成因类型的判断提供重要的参考信息。     

Ge_(28)Sb_6S_((66-x))Se_x玻璃系统光学特性与结构

采用熔融-急冷法制备了系列Ge28Sb6S(66-x)Sex(x=0,10,20,30摩尔比)硫系玻璃样品.分别测试了样品的密度、折射率、可见-近红外透过光谱、红外透过光谱以及喇曼光谱,并分析了在Ge-Sb-S中引入Se对其物理、光学特性的影响.利用喇曼光谱讨论了玻璃的结构与特性之间的关系.结果表明:随着Se含量的增加,样品的密度和线性折射率都增大,可见和红外截止波长都发生红移,纯硫化物玻璃样品主要由GeS4四面体和SbS3三角锥组成,随着Se逐渐代替S,硫-硒混合样品中逐渐出现了GeS4-xSex结构单元以及链状和环状的Se-Se键.     

红外光谱技术在矿产勘查中的应用

红外光谱技术具有快速、经济、高效等特点,是现阶段国内外地质找矿工作中被广泛应用的一项高新技术。通过研究矿物在红外波段上的差异性吸收特征,开展红外光谱填图和波谱参数分析工作,进而确定矿化区域内的特征矿物组合以及指向矿化热液中心的矿物波谱参数变化范围。近年来,随着光谱分辨率的提高和解混算法的优化,越来越多的波段被应用于岩矿信息提取工作,其中发展成熟的短波红外技术(SWIR, 1 100～2 500 nm),对于绢云母、高岭石、明矾石和绿泥石等中低温黏土矿物有较好的识别效果,通过这些矿物的波谱参数变化规律成功在斑岩型、浅成低温热液型、 VMS型等矿床中建立了找矿勘查模型;热红外技术(TIR, 6～15μm)主要针对长石、石英、石榴子石和辉石等中高温矿物有更好的探测能力,近几年在矽卡岩型矿床中有着出色的表现;中红外技术(MIR, 3～6μn)在地学领域找矿勘查工作中还处于研究阶段,没有形成一套完整的矿物信息提取方法。对红外光谱技术在地学领域的发展历程进行了综述,对各个波段引起波形变化的原因、常用的波谱参数及其表征的含义、四类测试仪器进行了总结,描述了常作为找矿指标的四种矿物——绢云母、绿泥石、...     

铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址炉渣的科技研究

安徽铜陵、南陵地区铜矿资源丰富，古代矿冶遗址数量众多，最早可追溯至二里头文化时期。各遗址遍地分布的炉渣、炉壁等矿冶遗物，为研究中国早期的铜矿冶炼技术提供了大量的实物资料。本工作采用X射线衍射分析（XRD）、X射线荧光分析（XRF）和扫描电镜能谱分析（SEM-EDS）等多种技术手段，对安徽铜陵、南陵地区古铜矿冶遗址的炉渣样品进行检测分析，以了解该地区早期的铜矿冶炼技术。XRD分析结果显示，所检测炉渣样品的物相以铁橄榄石、辉石、钙铁辉石为主，伴有石英、方石英、磁铁矿等矿物，符合炼铜渣的物相特征。根据炉渣的SiO₂，CaO和Fe₂O₃的含量，可将51个炉渣样品分为三大类：Ⅰ类炉渣、Ⅱ类炉渣和Ⅲ类炉渣。其中，Ⅰ类炉渣钙、硅、铁含量较高，其CaO含量远高于Ⅱ类和Ⅲ类炉渣，为铁硅钙系。相较而言，Ⅱ类炉渣为高铁系，其Fe₂O₃含量明显高于Ⅰ类和Ⅲ类炉渣；Ⅲ类炉渣为高硅系，其SiO₂含量较高，钙、铁含量较低。所有炉渣样品的铁含量均高于普通熔炼渣，结合其物相分析结果，可推测全部炉渣为冶炼渣。Ⅰ类、Ⅱ类炉渣的Ca和Fe含量呈现很强的负相关性，且波动范围很大，显示二者的含量并非人工调控，更可能是来自矿石中的天然成分。据此可以推测，本地区的早期工匠可能尚未认识到含钙和含铁助熔剂的作用，没有掌握不同类型铜矿石的配矿技术。SEM-EDS的分析结果表明，炉渣中的金属颗粒夹杂以冰铜、红铜和砷铜为主，表明该地区同时存在红铜和砷铜的冶炼活动。不同品位的冰铜颗粒大多来自不同遗址，尚没有在同一遗址发现较多品位依次升高的冰铜颗粒，因而难以确认冰铜熔炼环节的存在，不能证明上述遗址是否已采用了“硫化铜矿-冰铜-铜”的冶炼技术。所发现的冰铜颗粒，可能是采用硫化铜矿死焙烧工艺或混合矿原料冶炼的结果。铜陵夏家墩遗址炉渣中砷铜颗粒的存在，表明该地区早至西周时期，很可能已掌握了采用共熔还原法冶炼砷铜的技术。相关研究结果，对探讨砷铜技术的起源和传播，以及中国早期冶金技术的发展和生产组织状况均具有重要意义。     

Phase analytical studies of industrial copper smelting slags. Part I: Silicate slags

The pyrometallurgical extraction of copper from sulfide ore concentrates is determined by the behaviour of the associated iron during smelting. Hence, ⁵⁷Fe Mössbauer spectroscopy is an attractive tool for studying the phases in silicate slags from German and Chilean smelting plants. Other methods used were ore microscopy, electron microprobe analysis, and X-ray powder diffraction.     

Sulfur and oxygen isotope geochemistry of acid mine drainage--the polymetallic sulfide deposit "himmelfahrt fundgrube" in Freiberg (Germany)

We investigated physical, chemical and isotope (S, O) parameters of sulfate from acid mine drainage from the polymetallic sulfide ore deposit Freiberg (Gennany), which was mined for more than eight hundred years. Two main groups of water were distinguished: 1. Flowing mine water with sulfate concentrations of less than 9,000 mg/l and pH values higher than 3.2, 2. Pore water in weathered low grade ores and pools with sulfate concentrations higher than 9000mg/l and pH values below 3.2. The sulfur and oxygen isotope composition of sulfate from flowing mine waters reflects mixing of sulfate from two sulfur sources: a) atmospheric sulfur from precipitation and b) sulfate formed as a result of sulfide oxidation processes. Sulfur isotope values of mine water sulfate were used to estimate the contribution of sulfate derived through oxidation of sulfides. The sulfur isotope composition of pore water sulfate and precipitated sulfate (jarosite) from weathered low grade ore samples is identical to the sulfur isotope composition of primary sulfides. The oxygen isotope composition of pore water sulfate from low grade ore samples indicates that the oxidation process proceeds relatively slowly in 02-depleted waters, probably without significant microbial catalysis.     

纳米硫化锌的制备及光谱分析

采用超重力反应结晶法制备了纳米硫化锌粒子,并通过透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)和X射线能谱仪(EDX)对纳米硫化锌的形貌、结构、组成和光谱性能进行了细致分析。结果表明：超重力反应结晶法制备的纳米硫化锌粒子为球形,平均粒径为42 nm;XRD图谱表明纳米硫化锌呈现较好的闪锌矿晶型; XPS能谱表明纳米硫化锌的S(2p)的电子结合能为162.6 eV,Zn的2p_3/2,2p_1/2的电子结合能分别为1021.4, 1044.6eV。红外光谱研究表明纳米硫化锌在400～4 000cm-1范围内具有良好的红外透过率。紫外-可见光谱研究发现纳米硫化锌在200～340nm的紫外区域有较强的吸收,其禁带宽度为3.57eV。EDX能谱表明该法制备的纳米硫化锌具有较高的纯度。     

球形阴极射线发光材料—(Zn,Cd)S的制备和特性

在粉末荧光材料的生产中要特别注意粒度大小的分布,只要用适当的方法就能制备出非常均匀的ZnS和(Zn,Cd)S球形颗粒,这种材料是从水溶液中均相沉淀出来的.在合成过程中要严格保持体系温度的恒定和反应物浓度的均匀一致.下面将讨论(Zn,Cd)S的制备方法和颗粒的物理特性.     

Nanophase mixed-valence iron minerals in meteorites identified by cryogenic Mössbauer spectroscopy

Determination of oxidation states and the crystal chemistry of iron-bearing minerals in carbonaceous chondrites by Mössbauer spectroscopy is complicated by thermally-induced electron-hopping in cronstedtite, superparamagnetism of hydrous ferric oxides and ill-defined contributions from an incommensurate layered iron sulfide phase believed to be tochilinite. Mössbauer spectra measurements at 30 K of several terrestrial cronstedtite and tochilinite specimens have enables modal proportions of these minerals, as well as Fe³⁺/Fe²⁺ ratios, to be determined quantitatively in a suite of CM-type meteorites.     

Transition of the CdS disordered structure to the wurtzite structure with an increase in the nanoparticle size

The dependence of the structure of cadmium sulfide nanoparticles on their size has been established for nanopowders and thin films. Nanoparticles from 3 to 8 nm in size have a disordered close-packed structure, characterized by the absence of periodic sequence of packing planes. Particles more than 14 nm in size have wurtzite structure, which is typical of bulk cadmium sulfide. The size of the disordered-phase particles was determined from the Scherrer-Debye formula. The size of wurtzite-phase particles was determined by the Williamson-Hall method.     

Nanosecond electrical discharges between semiconducting sulfide mineral particles in water

A model for developing electric discharges between sulfide mineral (pyrite) particles under high-voltage nanosecond pulses in a liquid medium (water) is considered. A possibility of electrical breakdowns of liquid gaps between particles under nanosecond pulses is shown. This probability and the energy released in discharge channels depend strongly on the sulfide conductivity.     

Investigation of growth mechanism of nano-scaled cadmium sulfide within titanium dioxide nanotubes via solution deposition method

The growth mechanism of cadmium sulfide nanomaterials, including nanodots, nanotubes, and nanorods, within titanium dioxide nanotubes via solution deposition method was investigated. The materials obtained were characterized by field emission scanning electron microscopy, UV-visible spectroscopic and photoelectrochemical techniques. The results revealed that: (1) the concentration of ions introduced into the tubes influenced the morphology of the cadmium sulfide obtained: at low concentration, defects on the tube walls induce heterogeneous nucleation hence cadmium sulfide was observed attaching to the walls; at high concentration, particle aggregation occur due to negligible repulsion between the nuclei resulting in sedimentation of cadmium sulfide particles; (2) cadmium sulfide prefers to grow on seeds formed initially, so that nanodots or nanotubes and nanorods were formed at low and at high concentrations respectively; (3) the order of ions introduction also influences the morphology of cadmium sulfide formed within the tubes, (4) the photoresponse of the obtained nanomaterials was extended efficiently; and (5) the photoelectrochemical properties were strongly influenced by both the amount and the morphology of the deposited CdS sensitizer.