碱分解含镁硅酸盐的光谱学研究
发布时间：2021-12-16 10:08
随着镍需求量的增加,以及世界上硫化镍矿资源的日益枯竭,对硅酸盐型的镍矿应用的重要性日益凸显。碱熔融和碱焙烧处理硅酸盐型红土镍矿是镍矿利用的一种重要手段,利用谱学方法研究硅酸盐在碱体系中的化学反应历程与反应机理等问题,将为高效利用硅酸盐型矿物中的有价元素提供重要的理论基础。本文以Na2SiO3、MgCl2（MgSO4）为原料,采用沉淀法和固相烧结法制备了偏硅酸镁（MgSiO3）、镁橄榄石（Mg2SiO4）和硅酸镁镍（MgNiSiO4）,并以制备的这三种含镁硅酸盐为反应原料,利用谱学方法进行碱熔融反应机理研究。取得以下研究结果：以Na2SiO3和MgCl2（或MgSO4）为原料,利用沉淀法可制备出MgSiO3;采用改进的固相烧结法可制备出单相Mg2SiO4和MgNiSiO4;高温焙烧后可得橄榄石相结构组成,镍离子以异质同相的方式存在于Mg2SiO4橄榄石相中。通过对样品的红外和拉曼光谱的分析表明,MgSiO3中的硅氧四面体主要是以两个桥氧连接构成的链状（Q2）结构,而Mg2SiO4和MgNiSiO4为不含有桥氧的岛状（Qo）结构。对含镁硅酸盐碱熔融不同阶段的XRD分析、红外光谱分析和拉曼光...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２五种珪氧四面体结构单元【ＩＩ９］??Ｆｉｇ．?１．２?ｆｉｖｅ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃａｔｅ－ｏｘｙｇｅｎ?ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ??
图２．３偏珪酸读的晶体结构图??Ｆｉｇ．２．３?Ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＭｇＳｉ〇３??图２．３为ＭｇＳｉ〇３的晶体结构图。从图可Ｗ看出，ＭｇＳｉ〇３晶体是由桂氧四面体??ｔＵ链状形式连接的结构，其中桥氧Ｓｉ－Ｏｂ键长于非桥氧Ｓｉ－Ｏｎｂ键的键长。在辉石链??中，每个［Ｓｉ〇４］四面体有两个桥式氧（Ｏｂ）和两个非娇式氧（Ｏｎｂ）：?［Ｓｉ〇２ｂ－〇２ｎｂ］，每??个桥式氧被两个四面体共用。由于巧ｉ〇４］四面体取向相反，交叉出现，这样链间??会产生两种空隙（阳离子填充其中）：Ｍｇｌ位置和Ｍｇ２位置。Ｍｇｌ位置位于四面体??尖对尖处，空隙小，相对稳定，为２个八面体空隙，构成配位八面体，填充２个阳??离子，配位数为６。Ｍｇｌ〇６八面体构成麗齿状的双八面体骨干链平行于Ｃ轴方向无??限延伸，Ｍｇｌ－０的平均距离０．２０８ｎｍ。另一方面，Ｍｇ２位置位于四面体背对背处，??空隙大。不同的阳离子占位会导致该位置的空隙类型不同。Ｍｇ２０ｓ八面体连接着??－４５－??
置阳离子占位时则会引起整个结构的变化。因此可推测当ＭｇＳｉ〇３发生化学变??化时，Ｍｇ２位置可能会优先被其它离子取代。??图２．４为本研究合成Ｍｇ風〇４和ＭｇＮｉＳｉ〇４产物的ＸＲＤ谱图，橄槐石相??Ｍｇ２Ｓｉ〇４（ＪＣＰＤＳ?ｆｉｌｅ?７１－１９７２）和?ＭｇＮｉＳｉ〇４（ＪＣＰＤＳ?ｆｉｌｅ?２０３０１７）标准?Ｘ民Ｄ?谱也一??并示于图中。??ａ?ＪＣＰＤＳ?ｆｉｌｅ?２０３０１７??Ｉ?＾１?ＩＩＩ?ｆ?争?ｉｉｊｉ?ｌｉ?ｉ?ｉ?ｈ｜ｉ?Ｈｉ?Ｉ?ｆＩ?严??１ｂ??Ｉ?Ｉ?．?１?ＭｇＮｉＳｉ〇４??巧??＂３??ｄ?Ｉ?ＪＣＰＤＳ?ｆｉｌｅ?７１－１９７２??養?‘Ｉ?ＩＩ?Ｉ?＿＿＾，?ｎ｜?Ｉ?１１?ｂｙｉｉ?Ｉ?ｉｌ＇ｉ?｜ｉＪＬ?ｔ?ｉｉ？、Ｉ?ｉ?产…Ｉ??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?削??２０／ｄｅｇｒ＊ｅｅ??图２．４合成镇镶橄揽石和镇橄揽石的ＸＲＤ谱??ａ：?ＭｇＮｉＳｉＣＵ标准?ＸＲＤ?谱（ＪＣＰＤＳ?Ｆｉｌｅ?２０３０１７）；?ｂ亚珪酸镇镇；??Ｃ：正巧酸镇；ｄ；?Ｍｇ间〇４?标准?ＸＲＤ?谱（ＪＣＰＤＳＦｉｌｅ７１－１９７２）??Ｆｉｇ．２．４?Ｘ－ｒａｙ?ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?化６?ｏｌｉｖｉｎｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?（ａ：?ＭｇＮｉＳｉ〇４?ｓｔａｎｄａｒｄ?ＪＣＰ?ｄａｔａ；??ｂ：?Ｍｇ２Ｓｉ〇４：ｃ：?ＭｇＮｉＳｉ〇４，ａｎｄ?ｄ：?Ｆｏｒｓｔｅｒｈｅ?ｓｔａｎｄａｒｄ?ＪＣＰ?ｄａｔａ）．??从ＸＲＤ结果可知
【参考文献】：
期刊论文
[1]活化焙烧强化盐酸浸出红土矿的镍[J]. 李金辉,李新海,胡启阳,王志兴,周友元,郑俊超,伍凌. 中南大学学报(自然科学版). 2010(05)
[2]Desiliconization kinetics of nickeliferous laterite ores in molten sodium hydroxide system[J]. 牟文宁,翟玉春. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(02)
[3]红土镍矿在NaOH亚熔盐体系中的预脱硅[J]. 赵昌明,翟玉春,刘岩,段华美. 中国有色金属学报. 2009(05)
[4]采用熔融碱法从红土镍矿中提取硅[J]. 牟文宁,翟玉春,刘岩. 中国有色金属学报. 2009(03)
[5]红土镍矿为原料制备白炭黑的最佳工艺研究[J]. 刘岩,张霞,李在元,翟玉春,申晓毅. 金属矿山. 2008(09)
[6]镍红土矿的开发与研究进展[J]. 翟秀静,符岩,衣淑立. 世界有色金属. 2008(08)
[7]亚熔盐法浸取钒的实验研究[J]. 曹来宗,刘代俊,高丽花,刘长洪,沈倩. 钢铁钒钛. 2008(02)
[8]氧化镍矿资源开发与利用现状[J]. 陈庆根. 湿法冶金. 2008(01)
[9]熔融Ni-Co合金表面张力的测量与分析（英文）[J]. 肖锋,刘兰霄,方亮,杨仁辉,傅亚,赵红凯. 稀有金属材料与工程. 2008(02)
[10]红土矿资源特点和火法冶金工艺分析[J]. 张友平,周渝生,李肇毅,李维国. 铁合金. 2007(06)
博士论文
[1]高温拉曼谱图的精细测定和定量化基础研究[D]. 陈辉.上海大学 2007
本文编号：3537954
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２五种珪氧四面体结构单元【ＩＩ９］??Ｆｉｇ．?１．２?ｆｉｖｅ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃａｔｅ－ｏｘｙｇｅｎ?ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ??
图２．３偏珪酸读的晶体结构图??Ｆｉｇ．２．３?Ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＭｇＳｉ〇３??图２．３为ＭｇＳｉ〇３的晶体结构图。从图可Ｗ看出，ＭｇＳｉ〇３晶体是由桂氧四面体??ｔＵ链状形式连接的结构，其中桥氧Ｓｉ－Ｏｂ键长于非桥氧Ｓｉ－Ｏｎｂ键的键长。在辉石链??中，每个［Ｓｉ〇４］四面体有两个桥式氧（Ｏｂ）和两个非娇式氧（Ｏｎｂ）：?［Ｓｉ〇２ｂ－〇２ｎｂ］，每??个桥式氧被两个四面体共用。由于巧ｉ〇４］四面体取向相反，交叉出现，这样链间??会产生两种空隙（阳离子填充其中）：Ｍｇｌ位置和Ｍｇ２位置。Ｍｇｌ位置位于四面体??尖对尖处，空隙小，相对稳定，为２个八面体空隙，构成配位八面体，填充２个阳??离子，配位数为６。Ｍｇｌ〇６八面体构成麗齿状的双八面体骨干链平行于Ｃ轴方向无??限延伸，Ｍｇｌ－０的平均距离０．２０８ｎｍ。另一方面，Ｍｇ２位置位于四面体背对背处，??空隙大。不同的阳离子占位会导致该位置的空隙类型不同。Ｍｇ２０ｓ八面体连接着??－４５－??
置阳离子占位时则会引起整个结构的变化。因此可推测当ＭｇＳｉ〇３发生化学变??化时，Ｍｇ２位置可能会优先被其它离子取代。??图２．４为本研究合成Ｍｇ風〇４和ＭｇＮｉＳｉ〇４产物的ＸＲＤ谱图，橄槐石相??Ｍｇ２Ｓｉ〇４（ＪＣＰＤＳ?ｆｉｌｅ?７１－１９７２）和?ＭｇＮｉＳｉ〇４（ＪＣＰＤＳ?ｆｉｌｅ?２０３０１７）标准?Ｘ民Ｄ?谱也一??并示于图中。??ａ?ＪＣＰＤＳ?ｆｉｌｅ?２０３０１７??Ｉ?＾１?ＩＩＩ?ｆ?争?ｉｉｊｉ?ｌｉ?ｉ?ｉ?ｈ｜ｉ?Ｈｉ?Ｉ?ｆＩ?严??１ｂ??Ｉ?Ｉ?．?１?ＭｇＮｉＳｉ〇４??巧??＂３??ｄ?Ｉ?ＪＣＰＤＳ?ｆｉｌｅ?７１－１９７２??養?‘Ｉ?ＩＩ?Ｉ?＿＿＾，?ｎ｜?Ｉ?１１?ｂｙｉｉ?Ｉ?ｉｌ＇ｉ?｜ｉＪＬ?ｔ?ｉｉ？、Ｉ?ｉ?产…Ｉ??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?削??２０／ｄｅｇｒ＊ｅｅ??图２．４合成镇镶橄揽石和镇橄揽石的ＸＲＤ谱??ａ：?ＭｇＮｉＳｉＣＵ标准?ＸＲＤ?谱（ＪＣＰＤＳ?Ｆｉｌｅ?２０３０１７）；?ｂ亚珪酸镇镇；??Ｃ：正巧酸镇；ｄ；?Ｍｇ间〇４?标准?ＸＲＤ?谱（ＪＣＰＤＳＦｉｌｅ７１－１９７２）??Ｆｉｇ．２．４?Ｘ－ｒａｙ?ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?化６?ｏｌｉｖｉｎｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?（ａ：?ＭｇＮｉＳｉ〇４?ｓｔａｎｄａｒｄ?ＪＣＰ?ｄａｔａ；??ｂ：?Ｍｇ２Ｓｉ〇４：ｃ：?ＭｇＮｉＳｉ〇４，ａｎｄ?ｄ：?Ｆｏｒｓｔｅｒｈｅ?ｓｔａｎｄａｒｄ?ＪＣＰ?ｄａｔａ）．??从ＸＲＤ结果可知
【参考文献】：
期刊论文
[1]活化焙烧强化盐酸浸出红土矿的镍[J]. 李金辉,李新海,胡启阳,王志兴,周友元,郑俊超,伍凌. 中南大学学报(自然科学版). 2010(05)
[2]Desiliconization kinetics of nickeliferous laterite ores in molten sodium hydroxide system[J]. 牟文宁,翟玉春. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(02)
[3]红土镍矿在NaOH亚熔盐体系中的预脱硅[J]. 赵昌明,翟玉春,刘岩,段华美. 中国有色金属学报. 2009(05)
[4]采用熔融碱法从红土镍矿中提取硅[J]. 牟文宁,翟玉春,刘岩. 中国有色金属学报. 2009(03)
[5]红土镍矿为原料制备白炭黑的最佳工艺研究[J]. 刘岩,张霞,李在元,翟玉春,申晓毅. 金属矿山. 2008(09)
[6]镍红土矿的开发与研究进展[J]. 翟秀静,符岩,衣淑立. 世界有色金属. 2008(08)
[7]亚熔盐法浸取钒的实验研究[J]. 曹来宗,刘代俊,高丽花,刘长洪,沈倩. 钢铁钒钛. 2008(02)
[8]氧化镍矿资源开发与利用现状[J]. 陈庆根. 湿法冶金. 2008(01)
[9]熔融Ni-Co合金表面张力的测量与分析（英文）[J]. 肖锋,刘兰霄,方亮,杨仁辉,傅亚,赵红凯. 稀有金属材料与工程. 2008(02)
[10]红土矿资源特点和火法冶金工艺分析[J]. 张友平,周渝生,李肇毅,李维国. 铁合金. 2007(06)
博士论文
[1]高温拉曼谱图的精细测定和定量化基础研究[D]. 陈辉.上海大学 2007
本文编号：3537954
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