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《第31届国际地质大会中国代表团学术论文集》2000年
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高温高压下矿物材料与水溶液反应的表面研究

张雪彤  张荣华  
【摘要】:本文重点报道矿物材料和水溶液反应的实验研究,介绍有关表面化学和界面动力学的新实验成果。笔者使用流动反应器(CSTR全混流反应器,或迭层反应器PBR,开放系统),测量了一些矿物材料:沸石、钠长石和碳酸盐(菱锰矿、白云石)在不同流速下的反应速率, 并使用SEM、XPS、SIMS对应研究反应后的材料表面。本文主要介绍室温条件下,在水和酸性溶液反应中沸石的溶解作用,及高温条件下白云石的溶解作用。实验结果显示沸石中的Si、Al 和Na的释放速率在多数情况下是不同的。沸石溶解的不一致性与表面化学的改变有关。实验通过改变系统的温度、流速,pH和溶液成分来测量钠长石和沸石在水和不同溶液下的Na、Al、Si 的释放速率。在多数情况下,钠长石和沸石的溶解是不一致溶解作用。在改变t、pH和水溶液状态下,白云石的溶解在多数情况下也是不一致溶解作用。关于白云石的溶解,在高温状态下(t= 25~300℃),Mg的反应速率低于Ca。SIMS谱学研究显示,在沸石或钠长石表面的Al、Na、Si在 100 nm的厚度范围内,随着厚度的变化,表现出一种非线性行为。Ca、Mg、Mn、H、Cl在菱锰矿的表面层内的分布也表现出一种非线性行为。

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