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。     

CO2矿化反应基础研究 I.镁橄榄石和蛇纹石盐酸浸出动力学研究

对盐酸浸取镁橄榄石和蛇纹石的过程进行了研究,考察了酸浓度、浸取温度对镁浸出率的影响。结果表明,提高酸浓度和浸取反应温度能够提高镁橄榄石和蛇纹石中镁的浸出率。采用单粒级矿物原料浸出实验获得的动力学数据,利用收缩核模型分析了橄榄石和蛇纹石的镁浸出过程动力学,镁橄榄石浸出动力学属表面化学反应控制,而蛇纹石浸出反应为产物层扩散控制。两种矿物结构的差异影响镁浸出的难易程度,也决定了不同的浸出动力学行为。     

纤蛇纹石纳米管制备及表征

采用水热合成法成功制备纤蛇纹石纳米管,并通过改变前躯体MgO和活性纳米SiO₂的培烧温度及反应时间等因素得到材料制备的最佳条件,利用XRD、TEM等手段对合成样品进行表征。结果表明:前躯体MgO的焙烧温度、SiO₂的焙烧温度及二者的反应时间等都能影响纤蛇纹石纳米管的合成。在本实验条件下,600℃焙烧得到的MgO和500℃焙烧得到的活性纳米SiO₂在反应时间为48h时合成的纤蛇纹石纳米管结晶完美,分散性好,轮廓清晰、完整,管长200—800nm,最长可达1000nm以上。     

金刚石压腔蛇纹石原位拉曼光谱研究

在金刚石压腔中,运用激光拉曼光谱技术对高压下蛇纹石矿物结构及其稳定性进行了原位观测与研究。实验获得蛇纹石在常温下从0.1～5 140MPa的拉曼光谱数据。研究发现,蛇纹石低频拉曼谱峰388,471,692和705cm-1随压力增加有规律地向高频偏移;层内羟基3 664cm-1峰和层间羟基3 696cm-1峰与压力呈明显的正相关性。层内羟基3 664cm-1峰随压力变化的斜率为3.3cm-1.GPa-1,层间羟基3 696cm-1峰在2.0GPa时斜率由8.3cm-1.GPa-1变为1.1cm-1.GPa cm-1。在实验温压条件下,蛇纹石未发生脱水作用。     

纤蛇纹石的水热生长机制研究

以氧化镁和二氧化硅为原料,采用水热法在不同反应时间下合成了一系列纤蛇纹石纳米管.利用X-射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(TEM)等手段研究了纤蛇纹石晶体生长和晶体结构随反应时间的变化过程.X-射线衍射和红外光谱分析表明:随着反应时间的增加所得到的纤蛇纹石样品结晶逐渐完善、卷曲程度逐渐增大;电镜分析表明:获得的纳米管的外径和内径分别为15～40 nm和6～9 nm,长度为50～300 nm,出现了双层管式结构.根据实验结果,结合负离子多面体配位生长理论对纤蛇纹石的生长机理研究表明,纤蛇纹石是由片状逐渐卷曲成管状的.     

纤蛇纹石制备硅纳米线的研究

以天然矿物纤蛇纹石制备的氧化硅纳米线为氧化剂和模板,镁粉为还原剂,采用镁热还原法制备了系列硅纳米线.利用热分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其进行表征.结果表明:温度对反应产物硅的结构和形貌有显著影响,随着温度的上升,样品的结晶度先减小后增大;在温度650℃条件下硅“继承”了氧化硅纳米线的微观结构,而随着温度升高至700℃纳米线的结构出现坍塌,形成硅纳米颗粒.     

蛇纹石润滑油添加剂摩擦反应膜的力学特征与摩擦学性能

文中考察了变载、变速条件下表面修饰蛇纹石超细粉体作为矿物基础油添加剂的摩擦学性能,利用扫描电镜、能谱仪、纳米压痕仪等对比分析了蛇纹石添加剂形成的摩擦反应膜和基础油润滑下的磨损表面微观形貌、元素分布及微观力学性能.在此基础上,通过改变旋转滑动试验过程中的载荷/速度比,建立了基础油/摩擦反应膜和基础油/普通磨损表面润滑体系的Stribeck曲线.结果表明:蛇纹石超细粉体作为润滑油添加剂形成的摩擦反应膜具有较高的硬度和近似于金属材料的弹性模量,氧化物颗粒的嵌入进一步改善了摩擦反应膜的微区纳米力学性能,同时膜层的多孔结构可起到储油和捕获磨粒的双重作用,从而使摩擦反应膜在边界和混合润滑状态下表现出优异的摩擦学性能.     

硫酸浓度对蛇纹石中氧化镁浸出反应速率的影响

硫酸浸出;动力学;硫酸浓度对蛇纹石中氧化镁浸出反应速率的影响     

天然蛇纹石粉体润滑油添加剂的自修复性能及自修复层形成机理研究

采用RFT-III型往复摩擦磨损试验机(盘-块接触方式)考察了油酸表面修饰天然蛇纹石粉体润滑油添加剂对钢-钢摩擦副的自修复性能;采用显微硬度计测定了试块磨损表面硬度,采用扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪分析了试块磨损表面和截面的形貌、组成、典型元素的化学状态,探讨了天然蛇纹石粉体的自修复机理.结果表明:油酸表面修饰天然蛇纹石粉体作为润滑油添加剂可显著减小钢-钢摩擦副的摩擦系数和磨损率.这是由于其可经由摩擦化学作用而在磨损表面生成具有良好减摩抗磨性能的自修复层所致.自修复层由不同粒径的纳米颗粒密堆积而成,主要成份为Fe₂O₃和非晶石墨,并含有少量Fe、有机物碎片、含硅有机化合物、SiO₂等.     

蛇纹石热处理产物作为润滑油添加剂的摩擦学性能

考察了表面修饰蛇纹石超细粉体及其热处理产物作为液体石蜡添加剂的摩擦学性能,研究了热处理温度对蛇纹石添加剂抗磨、减摩性能的影响,通过测量摩擦表面接触电阻,监测了摩擦化学反应膜的动态形成过程,利用扫描电镜、能谱仪等分析了摩擦表面形貌及元素分布.结果表明:蛇纹石粉体在摩擦表面释放氧原子,形成氧化物颗粒增强氧化膜,显著降低摩擦,改善液体石蜡的润滑性能.300~600 ℃的热处理在提高粉体活性的同时,保持蛇纹石的层状结构,增强其解理释氧和对摩擦表面的吸附能力,从而促进摩擦化学反应膜的形成,进一步改善蛇纹石的摩擦学性能.当热处理温度高于850 ℃后,蛇纹石粉体的层状结构被破坏,形成大量镁橄榄石和顽火辉石硬质相,加重磨损.