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。     

香港花岗岩风化分级化学指标体系与风化壳分带

火成岩的化学风化过程实质上就是碱、碱土金属组分水解淋失与脱硅富铁铝化的地球化学过程。不同风化程度的岩石处于整个化学风化过程的不同阶段,因而具有不同的化学成分和风化度指标。笔者在对香港九龙两个地方5个钻孔共计150件不同深度、不同风化程度的样品化学全分析结果与岩土风化程度宏观判别结果的相互对比、选择和确认的基础上,建立了香港地区花岗岩风化岩土风化程度工程分级的化学指标体系。这一研究成果的提出不仅有利于提高花岗岩风化岩土工程分类的科。学性、可靠性和实用性,而且可以为风化岩土工程特性与风化作用关系研究提供理论依据。     

硅酸镁在氢氧化钠亚熔盐体系中的溶解行为

采用液相法合成硅酸镁(MgSiO3),研究其在氢氧化钠高浓介质体系中的溶解行为,探讨了液固比、氢氧化钠初始浓度和反应温度对硅酸镁中氧化硅反应率的影响,用液-固多相收缩未反应核模型研究其在氢氧化钠高浓介质体系中的反应动力学.结果表明:硅酸镁在氢氧化钠高浓介质体系中溶解过程的控制步骤为界面化学反应控制,硅酸镁脱硅反应的表观活化能为31.664 kJ/mol,反应级数为1.98.此方法研究硅酸镁的溶解行为,为中低品位红土镍矿的合理利用提供理论依据.     

金衢盆地加积型红土地球化学特征

金衢盆地广泛分布着不同类型的第四纪红土。通过X射线荧光光谱法（XRF）对金衢盆地的85个样品进行了测试。结果表明：（1）主量元素组成以SiO2、Fe2O3、Al2O3为主,K、Na、Ca、Mg等易溶组分的含量很低,TiO2含量的平均值高于UCC值;（2）MnO含量在网纹红土和均质红土的交界处明显聚集,推测与不同沉积物交界处理化性质突变有关;（3）在剖面上,SiO2、Fe2O3、AkO3等化学成分和硅铝率沿剖面变化的趋势,以及基岩和上覆沉积层的元素组成、化学风化指标和Ti／Zr的区别,均表明所研究的金衢盆地红土剖面具有较好的相似性,与典型的岩石风化壳存在明显差别。     

ICP-AES法测定红土镍矿中镍、钙、钛、锰、铜、钴、铬、锌与磷的含量

建立了ICP-AES法测定红土镍矿中Ni;Ca;Ti;Mn;Cu;Co;Cr;Zn和P含量的方法。样品用HCl、HNO3溶解,加入HF和HClO4,加热至HClO4烟冒尽,用HCl溶解盐类,过滤,采用ICP-AES法同时测定滤液中Ni、Ca、Mn、Cu、Co、Zn、P;残渣经灼烧、挥硅、K2S2O7熔融、HCl浸取,所得溶液与滤液合并,测定溶液中Cr和Ti含量。方法检出限:P为0.022μg/mL,其它元素在0.0032～0.0085μg/mL之间,方法的精密度(n=7)在1.4%～2.9%之间。分析结果与分光光度法、XRF法和AAS法分析结果的相对误差:Ni、Cu、Co、Cr小于5%,Ti和Mn小于10%,Zn小于15%,Ca和P小于19%。     

火焰原子吸收光谱法测定红土镍矿中铜、锌、铬含量

红土镍矿样品用盐酸、硝酸分解,残渣用焦硫酸钾熔融,在稀盐酸介质中,采用氘灯扣除背景,分别用原子吸收光谱仪于波长324.8,213.9,357.9 nm处,使用空气–乙炔火焰,测量铜、锌、铬的含量。在最佳实验条件下,铜、锌、铬的质量浓度分别在0.50～2.50,0.30～1.50,0.50～4.50 mg/L范围内与吸光度线性关系良好,相关系数r分别为0.9986,0.9943,0.9942。方法检出限铜为0.0067 mg/L,锌为0.0010 mg/L,铬为0.0014 mg/L,加标回收率为95.0%～105.7%。精密度试验验证铜、锌、铬的含量分别在0.01%～0.50%,0.01%～1.00%,0.01%～4.00%范围内重复性和再现性较好。此方法适合于红土镍矿中铜、锌、铬含量的测定。     

基于Tessier-AAS法的华中大农区污染红土Pb赋存形态非生物转化机制研究

土壤重金属污染已成为人类面临的共同挑战,典型的重金属污染场地包括金属矿山、公路沿线、工业集中区、农业耕地等。对于事关农业安全生产的大农区,土壤超量重金属往往导致农产品品质下降甚至使用价值丧失,由此造成的经济损失不可估量。实际上,农作物体内累积重金属量与土壤“活性”重金属关系更加密切,这部分重金属主要以可交换态存在,在一定条件下能够与碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化态、有机结合态和残渣态相互转换。因此,明确土壤条件对重金属有效性的作用规律,有望从源头上降低重金属对农作物的污染风险。基于前期研究成果,以华中大农区酸性网纹红土为检测对象,采用Tessier连续提取-原子吸收光谱法(AAS)揭示不同条件对红土Pb形态转化的非生物调控机制。结果表明：红土样品Pb总量为32.56 mg·kg-1,低于《土壤环境质量标准》一级标准推荐值,但比全国土壤Pb平均含量要高。不同形态Pb含量分布为残渣态>Fe-Mn氧化态>有机结合态>碳酸盐结合态>可交换态,其中残渣态Pb占Pb总量的54.55%。红土pH值通过改变无机胶体和有机质表面电荷量来控制Pb的结合行为和可交换态含量;不同含水率导致红土氧化还原电位差异,进而影响Pb的形态转化行为。此外,秸秆加入量和老化时间也能改变Pb的形态分布,但残渣态Pb含量始终最高。红土Pb的Muller指数I_geo为0.302 5,表明土样采集区人为污染值得注意。Tessier连续提取-AAS法能有效表征红土Pb赋存形态的非生物转化机制。     

网纹红土中铁矿物与粘土矿物赋存关系的X射线衍射证据

高纯度的粘土矿物样品是粘土矿物学重建古气候的关键,然而,土壤中的铁矿物(如针铁矿和赤铁矿等)和有机质的存在导致粘土矿物与非粘土矿物相互包裹,使富集的粘土矿物样品常含有其他矿物杂质。土壤沉积物中有机质去除的研究已较为充分,但铁矿物在土壤沉积物中的赋存状态倍受争议,制约了高纯度粘土矿物样品的制备。该研究将以长江中下游九江网纹红土作为研究对象,通过逐级分离试验对网纹红土中铁矿物与粘土矿物的赋存关系进行研究,为土壤沉积物中铁矿物的去除提供一定的启示。试验结果表明,针铁矿和赤铁矿等铁矿物可能主要呈现被膜状吸附在羟基间层蒙脱石和伊利石的表面,也有部分被高岭石吸附。     

三趾马红土与西北黄土高原滑坡

本文在前人和作者以往研究成果的基础上总结了黄土高原大中型滑坡的形成发育规律;滑坡发生的土体结构效应;指出三趾马红土（N2）是控制和影响黄土高原滑坡形成的重要因素,并对其物质成分、工程特性及古风化带（不整合面）与滑坡的关系,及其在滑坡发生中的作用进行探讨。     

漫反射光谱测定云南元谋盆地古红土铁氧化物

铁氧化物矿物是现代土壤和古土壤的重要组成,其数量和形态是反映土壤成土条件和土壤风化发育程度的重要指标。鉴于其粒度细小、结晶度差、含量低、与粘土矿物密切共生, 加之基体效应的影响,难以快速准确测定其含量;鉴于某些测试方法自身的限制,能用于铁氧化物矿物定量分析的方法也很少。在分析目前常用测量方法的基础上,选择漫反射光谱法（DRS）对云南元谋盆地所采古红土样品中的铁氧化物进行定量研究,结果表明：漫反射光谱法测得土壤样品在400~2 500 nm之间,间隔2 nm共1 061个波段的光谱反射率最高45%左右,各样品反射率特征较为一致;漫反射光谱一阶导数显示,光谱主峰位于575 nm处,为赤铁矿的指示波谱段,次级峰位于435 nm处,为针铁矿的指示波谱段;确定云南元谋古红土存在赤铁矿和针铁矿,其含量范围3~5和5~10 g·kg-1,此结果获得XRD方法分析方法的佐证。