沸石矿物化性能与化学成分关系研究 ——以黑龙江穆棱沸石矿为例

论文摘要

本研究采用黑龙江穆棱沸石矿的高品位斜发沸石和丝光沸石为研究对象,详细分析了矿石的化学成分与四项物化性能的关系,包括离子交换性,吸附性,热稳定性与耐酸性。研究注重数据,物理化学原理,结果分析的相结合,相关规律的获得对于沸石矿的开发应用具有理论意义和指导作用,从而为快速预测评价当地乃至全国各类型的沸石矿产资源提供了理论基础和保证,分析思路和方法也为以后的资源评价研究提供了全新的参考和开创性的手段。活动性阳离子（K, Na, Ca, Mg）含量主要决定了沸石的交换性和吸附性,Si/Al之值决定了热稳定性和耐酸性。文中分析了两种沸石的化学成分特征;活动性阳离子含量与K+,NH4+交换量的关系;参数（MgO+CaO）/K2O和MgO/K2O与酸性气体和水蒸气的吸附量的关系;加热后吸湿能力的变化与沸石类型和Si/Al的关系;酸浸后失重率和结晶度的变化与Si/Al的关系;以及影响天然沸石物化性能的因素和稀土元素、微量元素的地球化学指示意义。研究区所产的高硅天然斜发沸石和丝光沸石以富钠为主,SiO2/Al2O3大于8,绝大部分大于9。丝光沸石内的活动性阳离子总量与离子交换量（K+和NH4+）递增关系明显,斜发沸石略差,原因可能在于孔道的离子堵塞作用及蒙脱石的影响。酸性气体吸附实验发现天然斜发沸石和丝光沸石对H2S和SO2的吸附专属性较强,对CO2较弱。参数（MgO+CaO）/K2O和MgO/K2O与酸性气体的吸附规律弱,但对水蒸气的吸附与其呈递增函数关系。热稳定性和耐酸性主要受SiO2/Al2O3之值影响。对于加热后的吸湿能力,丝光沸石优于斜发沸石,斜发沸石能稳定至400℃左右,而丝光沸石能稳定至800℃左右。富K和Na可能是丝光沸石热稳定性好的因素之一。对于酸浸后的失重率和结晶度,丝光沸石优于斜发沸石,能耐至4M HCl不发生脱Al,且在4M HCl作用下吸湿能力增强。两种高硅沸石在10M HCl作用后仍能保持80%以上的结晶度,在12M HCl作用下,丝光沸石保留的结晶度高于斜发沸石。微量元素中的碱和碱土金属元素（Rb, Cs, Sr, Ba）可以用于指示矿石的阳离子含量,Th+U值用于揭示原岩类型。本研究将拓宽和加深对沸石如何发挥其应用优势的认识,并且对该地乃至全国范围内的沸石矿产资源快速评价具有指导性作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究目的与研究意义
• 1.2 研究现状与存在问题
• 1.3 研究内容
• 1.4 技术路线
• 1.5 完成工作量及取得的成果
• 2 研究区成矿地质背景
• 2.1 成矿地质条件
• 2.1.1 地层与岩性
• 2.1.2 构造
• 2.2 矿床地质特征
• 2.2.1 矿体形态、产状与规模
• 2.2.2 矿石类型
• 3 沸石矿的离子交换性质与化学成分关系
• 3.1 沸石离子交换作用的原理及特征
• 3.2 斜发沸石
• 3.2.1 斜发沸石的离子交换性质
• 3.2.2 斜发沸石矿物学特征
• 3.2.3 研究区斜发沸石的化学成分与阳离子交换特征分析
• 3.3 丝光沸石
• 3.3.1 丝光沸石的离子交换性质
• 3.3.2 丝光沸石矿物学特征
• 3.3.3 研究区丝光沸石的化学成分与阳离子交换特征分析
• 4 沸石矿的吸附性能与化学成分关系
• 4.1 斜发沸石的吸附作用
• 4.2 丝光沸石的吸附作用
• 4.3 研究区沸石矿的吸附性与化学成分关系
• 4.3.1 对常见酸性气体的吸附
• 4.3.2 对水蒸气的吸附
• 5 沸石矿的热稳定性和耐酸性与化学成分关系
• 5.1 沸石热稳定性与化学成分关系
• 5.1.1 斜发沸石和片沸石的热稳定性与化学成分的关系
• 5.1.2 研究区沸石矿物的热稳定性
• 5.1.3 化学成分对斜发沸石与片沸石热性能的影响
• 5.2 沸石的耐酸性与化学成分关系
• 5.2.1 研究区沸石矿物的耐酸性
• 6 沸石矿的微量元素及稀土元素地球化学及其指示意义
• 7 结论
• 7.1 主要成果与认识
• 7.2 本文创新点
• 7.3 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一图版
• 附录二作者简介