基于黄铁矿加热变化过程中新生磁黄铁矿特征及其生成途径

摘要

硫化物矿物是金属阳离子与S2-阴离子化合而成的化合物，而黄铁矿是自然界硫化物中分布最广泛的一种矿物，其对地质环境和成矿条件有标识意义，同时也是金的主要载体矿物。国外关于黄铁矿加热氧化的研究已经有做出许多工作，最早可见的文献是1945年，随后有许多学者研究过黄铁矿加热氧化的过程、反应动力学及其最终产物。有人研究了黄铁矿的转变路线为:路径1（黄铁矿→磁黄铁矿→磁铁矿→赤铁矿）、路径2（黄铁矿→磁黄铁矿→赤铁矿→磁铁矿）以及路径3（黄铁矿→磁黄铁矿→赤铁矿/磁铁矿）。在惰性气体条件下和是空气条件下加热黄铁矿，都会形成磁黄铁矿，但究其形成机理，还是比较模糊。论文在前人的研究基础上用一系列检测手段验证了新生磁黄铁矿的形成机理。所取得的主要成果如下:
　　(1)黄铁矿存在的温度范围为室温-700℃，磁黄铁矿存在的温度范围为500℃-1200℃，赤铁矿存在的温度范围为300℃-1250℃，磁铁矿存在的温度范围是1000℃-1200℃。
　　(2)新生磁黄铁矿相对含量最大值为黄铁矿加热到700℃。在700℃恒温不同时间:恒温10min-1h之间，磁黄铁矿特征峰的相对积分较大;恒温1h磁黄铁矿特征峰的相对积分面积达到最大值;恒温1h-3h磁黄铁矿迅速降低消失，产物最终以赤铁矿的形式稳定存在。因此，在700℃恒温1h为磁黄铁矿相对含量最大值。
　　(3)天然磁黄铁矿的晶体学特征是，属于六方晶系，Pyrrhotite-3T，化学式为Fe7S8，新生磁黄铁矿(700℃)的晶体学特征是:属于六方晶系，Pyrrhotite-4H，化学式为Fe1.xS，表明新生磁黄铁矿和天然磁黄铁矿还是有细微的差别。
　　(4)肾状赤铁矿、鲕状赤铁矿与硫磺反应后都未检测到其他新物质生成，未出现磁黄铁矿的特征峰;硫磺和空气中的氧气反应后生成SO2并挥发出去，而赤铁矿并未发生任何反应。通过热力学函数计算其反应式:2Fe2O3+7S→700℃4FeS+3SO2得出吉布斯自由能为2269.96kJ·mol-1，说明了在700℃时该反应式不能进行，由此判断出，赤铁矿和硫粉在加热到700℃恒温1h的条件下不能生产磁黄铁矿。
　　(5)根据以上实验，新生磁黄铁矿的生成路径只有一种，即黄铁矿热分解形成磁黄铁矿。因为，通过热力学函数计算其反应式:FeS2+O2→700℃ FeS+SO2得出吉布斯自由能为-272.04kJ·mol-1，可说明在700℃时该反应能够进行。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 黄铁矿的矿物学特征

1．1．1 黄铁矿晶体结构与晶体形态

1．1．2 黄铁矿的化学成分与其矿物物性

1．1．3 黄铁矿的应用

1．2 磁黄铁矿的矿物学特征

1．2．1 磁黄铁矿的晶体结构与晶体形态及成因状况

1．2．2 磁黄铁矿化学组成与其物化性能

1．2．3 磁黄铁矿的选矿

1．3 黄铁矿加热研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本课题立项依据与创新之处

1．4．1 本课题立项依据

1．4．2 课题创新点

1．5 研究内容与研究方法

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究方法

1．6 完成的工作量

第2章 黄铁矿加热变化过程中新生磁黄铁矿的形成条件

2．1 前言

2．2 材料与分析方法

2．2．1 实验样品

2．2．2 XRD分析

2．2．3 XRF分析

2．3 结果与讨论

2．3．1 新生磁黄铁矿形成温度条件

2．3．2 新生磁黄铁矿形成恒温时间条件

2．4 本章小结

第3章 黄铁矿加热变化过程中新生磁黄铁矿特征及其比较分析

3．1 前言

3．2 材料与分析方法

3．2．1 实验样品

3．2．2 XRD分析

3．2．3 XRF分析

3．3 结果与讨论

3．4 本章小结

第4章 基于黄铁矿加热变化过程的新生磁黄铁矿生成途径及其物理化学分析

4．1 前沿

4．2 材料与分析方法

4．2．1 实验样品

4．2．2 XRD分析

4．2．3 XRF分析

4．3 结果与讨论

4．3．1 新生磁黄铁矿生成途径XRD分析

4．3．2 新生磁黄铁矿生成途径的晶体结构分析

4．3．3 新生磁黄铁矿生成途径的物理化学分析

4．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果