湘中南地区二叠系龙潭组煤中稀土元素地球化学特征

采用XRF、ICP-MS等技术测定了湘中南地区二叠系龙潭组5个煤层煤样的主量元素与稀土元素含量。对主量元素和稀土元素地球化学特征、稀土元素分配模式、赋存状态及来源、成煤环境等的研究表明,湘中南煤中∑REE变化于10.42×10~(-6)～122.73×10~(-6),平均为63.67×10~(-6),高于世界煤均值;LREE/HREE变化于4.26～11.63,平均为7.35,具有弱Ce负异常(δCe:0.85～1.08)和显著Eu负异常(δEu:0.55～0.71),表明成煤环境为受海水影响较弱的还原环境;∑REE与煤灰分产率、Si、Al、Ca等呈正相关关系,三角端元图解显示靠近陆源区的泥炭沼泽覆水程度较浅,碎屑物质注入较多,造成煤中稀土元素含量高;湘中南地区龙潭组煤与基底前寒武纪板岩等具有相似的稀土元素分配曲线,呈现继承性的关系。     

广西合山超高有机硫煤中稀土元素特征

为了研究超高有机硫煤中稀土元素特征,选取了广西合山4个典型超高有机硫煤层为研究对象,通过分析煤中稀土元素含量、轻重稀土比等参数,认为4个煤层总体富集稀土元素;根据分类标准4个煤层的稀土元素含量特征均属于重型。采用三种常用的稀土元素标准化参考值进行了对比分析,发现用北美页岩和上地壳稀土元素标准化参考值绘制出的合山煤中稀土元素分布模式图,曲线变化趋势较为一致,细节变化明显,更能突出各稀土元素的特点。将合山煤邻近层之间的稀土元素含量进行比值和差值计算,发现3上煤与3下煤的差值和4上煤与4下煤的差值存在较强的规律性。合山3下煤与4上煤的比值从左至右呈现略微上升的趋势,总体较为平缓,说明二者稀土元素分配模式一致,且可能存在上下层的淋滤作用。     

陕南石煤稀土元素地球化学特征

石煤因伴生有多种稀有金属元素而备受关注,石煤的稀土元素地球化学特征一直是研究重点。我国陕南石煤分布广泛且储量丰厚,本次研究测试了17个采自陕南的石煤、夹矸、煤灰样品的工业分析指标和稀土元素含量,结果显示陕南石煤具有低水、高灰、高硫、挥发分产率变化大的特点。分别对比了石煤、夹矸、煤灰中的稀土元素含量与中国煤均值、世界煤均值,总结了陕南不同类型样品中稀土元素含量特点。从稀土元素地球化学参数和标准化分布曲线特征分类探讨了陕南石煤稀土元素地球化学特征,认为不同地区和年代的石煤稀土元素标准化分布模式差别较大,可供比对性差。煤灰样的稀土元素标准化分布模式与对应原煤样分布曲线形态相似,表明石煤中稀土元素在煤燃烧过程中同等程度的富集到煤灰里。相比对应煤层样,夹矸样总体呈现富集稀土元素特征,其中轻稀土富集程度更高,重稀土富集程度次之。     

贵州西南煤区数个煤样的稀土元素地球化学特征

采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对贵州西南煤区四个区域8个煤样的稀土元素含量进行了测试,对稀土元素的地球化学参数、稀土元素的分布模式、稀土元素的赋存及来源进行了探讨,发现西南煤区的稀土元素含量略低于中国煤中稀土元素的总量均值;煤样之间的稀土元素分布模式十分相似,呈左高右低的宽缓的"V"型曲线(球粒陨石标准化图),西南煤区稀土元素的物质来源主要受陆源物质的影响和控制.     

湘东北早寒武世石煤中稀土元素赋存特征

湘东北早寒武世石煤中伴生有多种稀有金属元素,开发利用潜力巨大。结合石煤及稀土元素特点,设计了一套适用于石煤稀土元素赋存状态分析的实验方法。分析了五种不同赋存状态中稀土元素含量分配、分布模式、地化参数等方面特征,认为湘东北早寒武世石煤中稀土元素含量中等(98.6μg/g～229μg/g),总体较富集轻稀土元素。石煤中稀土元素以残渣态为主,其次为弱酸提取态(碳酸盐结合态)和可还原态(铁锰氧化物结合态),可氧化态(有机结合态)的稀土元素含量甚微,未检出水溶态稀土元素。残渣态稀土元素继承了石煤原样稀土元素的分布模式,弱酸提取态和可还原态稀土元素与全溶态分布模式差别较大,可氧化态稀土元素含量低且分布特征不明显。通过稀土元素特征参数揭示了不同赋存状态中元素分异程度及形成演化条件的变化情况。从稀土元素角度对实验方案效果进行评价,结果显示实验效果良好、数据可信、适宜推广。研究为石煤中稀有金属元素赋存状态分析与联合提取提供了实验手段和理论认识。     

电热合金钢0Cr21A16NbRE电渣重熔用渣的研究

研究了电热合金钢OCr21A16NbRE电渣重熔用渣70%CaF₂-25%Al₂O₃-5%CaO在正常重熔制度下（A=2800 A,V=30 V）液态炉渣自然冷却与经过渣钢反应后冷却至固相渣的各部位成分与物相,分析了钢液中稀土元素的烧损。结果表明,液渣冷却的固相中不含稀土元素,其成分点位于CaF₂-CaO·2Al₂0₃-Ca0·6Al₂0₃组成的子三角形内,各层化学成分和物相不同,但以CaF₂为主。炉渣经渣钢反应后可分为五层,颜色、物相各不相同;CaF2含量最高部位在上两层,Al₂O₃含量从无到有逐层升高;各层均检测到稀土氧化物,中间层及最底层（钢液滴落处）含量较高,稀土相中以铈镧的铝酸盐（Ce,La）x（AlO₂）y为主相,该相结构致密硬度高。计算表明,在中下层区域,炉渣氧化性较强,钢中稀土元素主要在此部位被氧化。增加渣中Y₂0₃量有利于提高电渣锭中稀土元素Y的含量。     

氮,氮,氮′,氮′-四辛基-3-氧戊二酰胺色谱柱分离-电感耦合等离子体质谱法测定混合稀土氧化物中重稀土

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定稀土元素时,轻稀土元素Ce、Nd、Sm的氧化物等复合离子严重干扰重稀土元素Tb、Dy、Ho、Er的测定,因此对混合稀土中重稀土元素进行测定前一般需要先对其分离富集。实验在样品溶解后,将N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)用硅藻土吸附后装柱,以0.1 mol/L HNO₃为样品溶液介质上柱,通过控制洗脱液的种类、酸度以及洗脱液流速,实现了轻稀土元素La、Ce、Pr、Nd与重稀土元素Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的分离和富集,建立了ICP-MS测定混合稀土氧化物中重稀土元素的方法。实验表明:控制洗脱流速为2.0 mL/min,用pH 2.0的HNO₃淋洗至淋洗体积约为500 mL,继续收集洗脱液,并用ICP-MS检测其中Nd₂O₃含量,直至洗脱液中Nd₂O₃的质量浓度小于200 ng/mL,可将轻稀土元素La、Ce、Pr、Nd及少量Y、Sm、Gd洗脱;再改用350 mL 1 mol/L HCl洗脱重稀土元素,可实现重稀土元素与La、Ce、Pr、Nd及部分Y、Sm、Gd的分离;通过选择¹⁵⁹Tb、¹⁶³Dy、¹⁶⁵Ho、¹⁶⁷Er、¹⁶⁹Tm、¹⁷²Yb、¹⁷⁵Lu为测定同位素可消除质谱干扰。将实验方法应用于混合稀土氧化物中重稀土元素的测定,加标回收率在93%～110%之间,相对标准偏差(RSD,n=8)在1.1%～10%之间。     

广东省杨梅山陶瓷土矿床地质特征及综合评价

研究区位于粤北拗陷及赣中南隆起区,属贵东岩体中部。矿区内矿体为陶瓷土矿及瓷石矿,主要赋存于侏罗世侵入体强风化花岗岩及中风化花岗岩中,矿体均规模属大型。陶瓷土矿中Al₂O₃含量平均为17.91%,Fe₂O₃含量平均为0.97%,TiO₂含量平均为0.07%,Fe₂O₃+TiO₂含量平均为1.04%;瓷石矿中Al₂O₃含量平均为14.83%,Fe₂O₃含量平均为0.80%,TiO₂含量平均为0.06%。通过矿石质量综合评价,矿床属优质风化残积型陶瓷土矿及瓷石矿。     

转炉吹炼不同阶段炉渣黏流特性变化

为明确转炉吹炼不同阶段炉渣黏流特性变化机理，结合不同时期典型的转炉炉渣成分，利用FactSage热力学模拟软件研究了碱度、FeO、MgO、MnO和Al₂O₃的变化对CaO-SiO₂-FeO-MgO-MnO-Al₂O₃系转炉渣黏度的影响，并结合生产实际给出了转炉冶炼不同阶段适宜的炉渣碱度、炉渣中合理的FeO、MgO、MnO及Al₂O₃含量。研究结果表明，不同碱度条件下转炉渣黏度随温度升高而逐渐减小，不同温度条件下转炉渣黏度随碱度增大呈现先增大后减小的趋势。炉渣黏度受FeO、MgO和Al₂O₃含量变化影响较大，受MnO含量变化影响相对较小。炉渣流动性主要与炉渣结构的聚合度和渣中固相质量分数有关，FeO、MgO和Al₂O₃含量增加可以破坏渣中硅酸盐聚合体的网络结构，多余MgO易导致渣中高熔点固相析出；Al₂O₃...     

Al2 O3和二元碱度对炼钢炉渣中磷酸盐富集机理的综合影响

以六元CaO-SiO₂-FeO-P₂O₅-Fe₂O₃-Al₂O₃炼钢渣系为研究对象,结合热力学计算和实验检测,分析(Al₂O₃)和二元碱度B综合变化对该六元渣系中磷酸盐富集行为的影响.结果表明:炼钢炉渣中生成游离C₂S含量对磷酸盐富集相nC₂SC₃P内的(P₂O₅)至关重要.该渣系中增加SiO₂会降低总的C₂S生成量,增加Al₂O₃可促进钙铝黄长石C₂AS相生成,降低游离C₂S (f-C₂S)的量,进而影响磷酸盐的富集.六元CaO-SiO₂-FeO-P₂O₅-Fe₂O₃-Al₂O₃炼钢炉渣获得较好磷酸盐富集程度,渣中二元碱度B和Al₂O₃含量需满足的耦合关系为:(%Al₂O₃)=-27.70+21.62B,(Al₂O₃)<20.0%,B>1.3.      

贵州织金含稀土生物屑磷块岩稀土元素赋存状态研究

对贵州织金新华含稀土磷矿床进行的稀土元素分析结果表明,磷块岩中含稀土总量ΣREE较高,LREE/HREE比值较大,富集La、Nd、及Y等轻稀土及重稀土元素.普遍具Ce、Eu的负异常,稀土分配模式等显示海相沉积源区继承性及热水源加入特征.生物碎屑、白云石及胶磷矿的单矿物微量元素分析证明,稀土元素含量与胶磷矿密切相关.胶磷矿中稀土元素含量大于其它矿物中稀土含量.扫描电镜及电子探针分析研究表明,稀土元素主要不是以独立矿物形式存在.化学物相分析研究证明,稀土元素多以类质同象形式存在于磷灰石中,少量被粘土矿物相吸附.解决了该类型矿床稀土元素赋存状态长期未解决的问题.综合研究表明,稀土元素赋存状态主要以类质同象形式存在于磷灰石晶格中,稀土元素的含量与胶磷矿密切相关.     

三代木麻黄林中稀土元素的含量与分布

研究了海南岛滨海砂土上3代木麻黄林生态系统中稀土元素含量和分布。土壤稀土元素分布模式基本上与世界土壤和我国土壤相同,呈负斜率分布,轻稀土相对富集,土壤和植物都存在不同程度的Eu负异常。木麻黄林下砂土的稀土元素总含量很低,从第1代林到第3代林分别为:42.716、45.416、14.457μg/g。植物体中的稀土元素的总含量也很低。从第1代林到第3代林,木麻黄根ΣREE分别为0.722、1.444、1.887μg/g,枝分别为0.354、0.318、0.267μg/g,叶分别为0.492、1.312、0.715μg/g。第3代木麻黄林土壤中ΣREE最低,但根中的ΣREE最高,叶中的ΣREE高于第1代林。表明幼林对稀土元素摄取强烈。在土壤植物—系统中稀土元素分布为土壤>根>叶>粗枝。     

二氧化钛改质对含磷转炉渣中磷富集行为的影响

为了有效富集含磷转炉渣中磷,通过TiO₂熔融改质研究了磷富集行为,对TiO₂改质过程进行了热力学探讨,同时对实验炉渣进行磁选分离提取了富磷相.在1623 K条件下,随着渣中TiO₂含量的增加,渣中先期析出的n2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅（以下简记nC₂S-C₃P）固溶体与TiO₂不断反应析出CaSiTiO₅、CaTiO₃和高磷固溶体（n'C₂S-C₃P,n'2S-C₃P固溶体会随着TiO₂含量的增加而逐渐减少甚至消失,如渣中TiO₂含量进一步增加或过量,前述反应生成的高磷固溶体（n'C₂S-C₃P）继续与TiO₂反应,从而使富磷相中磷含量进一步提高.经350mT磁场强度下磁选后,改性后的渣中收集到的非磁性物较原渣提高了23.84%,P₂O₅分配比由0.96增加到2.92,分离的非磁性物占炉渣总量的65.43%,渣中74.46%的磷进入收集的非磁性物中,实现了绝大部分磷元素的回收利用.      

焙烧铜渣中磁铁矿的物性转变研究

为探究熔融状态下,焙烧铜渣中磁铁矿的物性转变,对铜渣进行了CO/CO₂气氛下熔融氧化焙烧实验。考察了CaO添加量与焙烧温度对于渣中Fe₂SiO₄向Fe₃O₄转变过程和Fe₃O₄迁移并富集的影响。CaO的添加促进了渣中Fe₂SiO₄向Fe₃O₄转变和Fe₃O₄迁移富集,而选择适宜的焙烧温度才能最大程度让Fe₃O₄迁移富集。最后发现在CaO添加量为铜渣质量的25 %,焙烧温度1 300 ℃,保温时间2 h,CO₂和CO体积比为190:10的条件下焙烧铜渣,铜渣中的Fe₂SiO₄基本完成了向Fe₃O₄转化,且Fe₃O₄迁移与富集程度较好。      

硅铁合金中金属钙元素对铝脱氧钢中夹杂物的影响

大尺寸CaO?Al₂O₃类夹杂物容易引起轴承钢疲劳失效,大尺寸CaO?Al₂O₃类夹杂物的控制是生产高端GCr15轴承钢的关键因素之一。精炼过程中合金引入杂质元素、渣精炼和精炼过程中卷渣是铝脱氧轴承钢中大尺寸CaO?Al₂O₃类夹杂物的主要潜在来源。硅铁合金通常用来提高轴承钢的淬火和抗回火软化性。本文通过实验室实验、样品分析和热力学计算,研究了硅铁合金中金属钙元素对铝脱氧钢中夹杂物的影响。硅铁合金主要由深色的硅相和浅色的硅铁相组成,钙元素在硅相和硅铁相的界面处以金属化合物形式存在。研究发现,加入硅铁合金后,钢中总钙（T.Ca）含量增加,钢中的Al₂O₃和MgO·Al₂O₃夹杂物被改性为CaO?Al₂O₃类夹杂物,夹杂物尺寸随着夹杂物中CaO含量增加而减小,钢中并未生成大尺寸CaO?Al₂O₃类夹杂物。随着钢中T.Ca含量增加,夹杂物平均尺寸降低,钢中T.O含量增加,表明硅铁合金中金属钙元素不会直接引起钢中大尺寸CaO?Al₂O₃类夹杂物的生成。但是生成的小尺寸固相CaO?Al₂O₃类夹杂物在水口处粘附结瘤,结瘤物脱落后会成为钢中大尺寸CaO?Al₂O₃类夹杂物的来源之一。      

湖南醴陵浦口地区石英砂砾岩综合利用试验研究

针对湖南省醴陵市浦口地区樟树湾组中的沉积型石英砂岩矿矿石中有害杂质Fe₂O₃、Al₂O₃含量不符合要求的问题,通过查明矿石中矿物特征、各种组分含量以及赋存状态,选定脱泥—磨矿—磁选—分级—磨矿—混合酸浸出的石英砂提纯试验流程,结果显示,最终获得的0.417~0.104 mm普通石英砂产品中含SiO₂99.80%、Fe₂O₃130μg/g、Al₂O₃0.11%,达到了高纯石英砂的要求,并对提纯过程中产生的尾泥开展综合利用研究,达到了综合利用矿产资源的目的。     

贵州下寒武统黑色页岩稀土元素组成及示踪特征研究

通过对贵州省织金、凤冈、开阳、天马、天星、大方等地下寒武统牛蹄塘组以及大方下志留统下部龙马溪组进行化学分析,研究常微量元素特征和稀土元素组成及示踪特征,结果表明,研究区黑色页岩化学成分以SiO_2为主,其次为Al_2O_3、Fe_2O_3和K_2O;微量元素中As、Mo、Pb、W等富集最为明显,以Mo、Pb、Co等含量最高。V/Cr、Ni/Co等比值表明黑色页岩多形成于贫-缺氧沉积环境,局部存在弱氧化条件;稀土元素属轻稀土富集、重稀土相对亏损型。研究区黑色页岩形成于大陆边缘区还原海水沉积并伴有热水沉积参与的环境,物质来源受陆源和幔源、深部物质加入控制。     

贵州松桃白石溪锰矿地球化学特征及其地质意义

白石溪锰矿床位于江南造山带西南段,上扬子陆块的南东缘.矿床主要赋存在南华系下统大塘坡组第一段的炭质砂页岩中.含锰岩系Ca O+Mg O值表明在成因上与海相碎屑沉积有关;n(Si O2)/n(Al2O3)值表明锰矿床的形成与热水活动和生物活动有关.微量元素Sr/Ba值表明锰矿床沉积环境为滞留浅海环境,n(V)/n(V+Ni)比值进一步表明其形成环境为还原环境,Co/Zn-(Cu+Co+Ni)相关性图显示其形成过程受到了热液活动的影响.区内含锰岩系形成过程中轻、重稀土元素分异明显,呈现富集轻稀土元素的特征.北美页岩标准化稀土元素配分图上曲线呈近水平分布,具有弱的正Eu异常和弱的正Ce异常,反映还原的沉积环境.δCe值和La/Yb-ΣREE图解进一步确认了其沉积环境为受热水影响的大陆边缘区.因此白石溪锰矿床系在大陆边缘还原环境沉积并受热水活动影响形成的矿床.     

CaO含量对CaF2-Al2O3-CaO-Ce2O3渣系中Ce2O3行为的影响

在Fe-Cr-Al合金中添加微量的稀土元素可显著改善合金的使用性能, 文中以电渣重熔生产Fe-Cr-Al合金所用稀土渣为研究对象, 根据离子-分子共存理论(IMCT)建立了1 823 K时CaF₂-Al₂O₃-CaO-Ce₂O₃四元渣系热力学质量作用浓度模型.结果表明:当渣系中CaO和Al₂O₃的质量百分数之比维持在1:1, 即w_CaO /w_Al2O3=1时, 随着Ce₂O₃含量增加, 渣中铈铝酸盐Ce₂O₃·Al₂O₃质量作用浓度(活度)显著增加, 但炉渣物相种类没有变化.渣系中Ce₂O₃含量分别在10 %, 20 %, 30 %, 40 %时, w_CaO /w_Al2O3值对组元活度的影响各不相同但有共同特征, 表现在处于约1.0~1.8时, CaO活度增加最迅速, Ce₂O₃活度增加, Ce₂O₃·Al₂O₃活度下降, 说明渣中CaO含量增加促进了Ce₂O₃·Al₂O₃分解而导致Ce₂O₃活度增加, 选取渣系进行熔融和X射线衍射实验, 用jade 5.0软件分析物相, 实验结果与计算一致.      

冶金粉尘铟碳热还原热力学分析及铟元素迁移路径

对冶金粉尘铟碳热还原过程进行了热力学分析，结果表明：碳热还原过程中In₂O₃被还原为In、In₂O、InO，且还原难度逐渐增加，In₂O₃转变为In的开始温度为1 016 K，分别在1 242、1 324 K时生成In₂O和InO，且In₂O₃碳热还原开始温度与总压呈负相关。In₂O₃不会被CO还原为In₂O和InO，只有在1 407 K时被还原为单质In，当温度超过770 K时，In₂O和InO不稳定，会发生歧化反应。对In元素的迁移路径进行分析，结果表明，含In冶金粉尘中的In经碳热还原反应后几乎全部挥发进入气相，经除尘系统除尘后富集在二次粉尘中，二次粉尘中In主要以In₂O₃形态存在。通过化学分析表明，从铁矿石到高炉瓦斯灰，In含量增加了50倍左右，从高炉瓦斯灰到回转窑产二次粉...