• 中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊
  • CSCD来源期刊
  • DOAJ 收录
  • Scopus 收录

热处理对柯尔碱膨润土微观结构和物化性能的影响

徐颖, 邓利蓉, 芦玉峰, 左联, 杜广报

徐颖, 邓利蓉, 芦玉峰, 左联, 杜广报. 热处理对柯尔碱膨润土微观结构和物化性能的影响[J]. 岩矿测试, 2019, 38(3): 280-287. DOI: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201804190062
引用本文: 徐颖, 邓利蓉, 芦玉峰, 左联, 杜广报. 热处理对柯尔碱膨润土微观结构和物化性能的影响[J]. 岩矿测试, 2019, 38(3): 280-287. DOI: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201804190062
Ying XU, Li-rong DENG, Yu-feng LU, Lian ZUO, Guang-bao DU. Effect of Thermal Treatment on the Composition and Physicochemical Properties of Bentonite from the Kerjian Region, Xinjiang[J]. Rock and Mineral Analysis, 2019, 38(3): 280-287. DOI: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201804190062
Citation: Ying XU, Li-rong DENG, Yu-feng LU, Lian ZUO, Guang-bao DU. Effect of Thermal Treatment on the Composition and Physicochemical Properties of Bentonite from the Kerjian Region, Xinjiang[J]. Rock and Mineral Analysis, 2019, 38(3): 280-287. DOI: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201804190062

热处理对柯尔碱膨润土微观结构和物化性能的影响

详细信息
    作者简介:

    徐颖, 硕士, 助理工程师, 从事矿物学与矿物材料学研究工作。E-mail:xuying.0703@163.com

  • 中图分类号: P619.255;P575.4;P575.5

Effect of Thermal Treatment on the Composition and Physicochemical Properties of Bentonite from the Kerjian Region, Xinjiang

  • 摘要: 膨润土的热稳定性及其热处理过程中微结构和性能的变化直接影响着膨润土在矿物材料领域的应用,因此研究热处理过程中膨润土成分结构的演化以及表面性质的变化具有重要意义。目前对膨润土的研究多集中在钠化改型、有机化改性以及改型改性后的结构和性能方面,而对膨润土热处理过程中的微观结构和物化性能变化研究有待加强。本文以新疆柯尔碱膨润土为研究对象,在不同温度下进行热处理,利用X射线荧光光谱法分析原土的化学成分,通过同步热分析、X射线衍射、红外光谱以及扫描电镜等技术对热处理产物进行了物相分析和结构表征,并研究了比表面积、吸蓝量及胶质价在升温过程中的变化特征。结果表明:随着热处理温度的升高,柯尔碱膨润土的比表面积逐渐减少,物相组成和结构都发生了很大变化。加热到600℃后,膨润土的吸蓝量和胶质价急剧下降,其主要成分蒙脱石八面体片中的羟基开始脱出,层状结构发生破坏;800℃后蒙脱石相已经消失;1000℃时产生新的矿相——堇青石,粉末颗粒出现熔融现象;1200℃后转变为方石英相,颗粒基本完全熔融,重结晶现象明显。研究认为,600℃时柯尔碱膨润土的膨胀性和分散性基本丧失,矿物物化性能失效。
    要点

    (1) 对柯尔碱膨润土进行不同温度的热处理并对产物物相结构和性能进行测试表征。

    (2) 在热处理过程中该膨润土的物相结构和性能发生了很大变化。

    (3) 热处理对膨润土结构和性能有显著影响。

    HIGHLIGHTS

    (1) Bentonite from the Kerjian region in Xinjiang was heated at various temperatures to characterize the product phase structure and properties.

    (2) The phase composition and physicochemical properties of bentonite were greatly affected by thermal treatment.

    (3) Thermal treatment had a significant effect on the structure and performance of bentonite.

  • 中国是稀土资源大国,占世界稀土矿产资源的80%,稀土元素对岩石形成过程、元素的迁移等研究都有一定的作用,提供了有价值的信息[1-3]。由于稀土元素的化学性质极其相似,因此采用传统化学法分析时需要冗长的分离富集过程[4],且只能测定稀土总量,而不能测定特定元素的含量[5]。样品中的稀土元素含量超过0.1%,对于这种通常概念上的微量元素,其实已转变为常量组分,大多采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)[6]测定,相对于应用X射线荧光光谱法(XRF)的前处理程序比较繁琐且试剂用量大。

    XRF法具有制样方法简单、分析速度快、重现性好等特点[7],熔融制样法能消除粒度效应,降低元素间的基体效应影响,使复杂的试样也能完全熔融[8],适合于多种固体样品中主量、次量多元素的同时测定。目前XRF法分析稀土矿石类样品,主要的应用有:混合稀土氧化物中稀土分量的测定[9-11];采用同步辐射XRF法测定稀土元素的最低浓度[12];利用粉末压片法制备样品,通过无标定量分析软件添加与待测组分相似样品来建立标签,从而实现稀土矿物中五氧化二磷的准确测定[13];以及在其他地质矿化类样品中测定主次量元素开展了大量的研究[5, 14-17]。但应用于测定稀土矿石、矿化样品中的主、次量元素的相关报道较少。对于稀土样品的分析,存在现有的稀土国家标准物质少、稀土元素含量较低、重稀土元素谱线重叠严重等问题,从而导致了应用XRF分析稀土矿石类样品中的主量元素和稀土元素仍存在一定的困难。

    鉴于此,本文通过现有的国家稀土标准样品和高纯稀土氧化物混合均匀制得的人工标准样品绘制工作曲线,扩大了自然界丰度较大的稀土元素镧、铈、钇的线性范围,应用熔融制样-波长色散XRF法测定样品,采用理论α系数的校准方法对主量元素进行校正的同时加入稀土元素的校正系数,其余元素用经验系数法来校正元素间的基体效应,对有谱线重叠的元素进行重叠干扰校正。通过对未知样品的检测和对标准样品的反测检验方法的可行性,证明了建立的测定方法可满足稀土矿化类样品分析的可靠性,可为地质评估提供满意的数据要求。

    Axios型X射线荧光光谱仪(荷兰帕纳科公司)。主要测量参数:X光管最大电压60 kV,最大电流125 mA,满功率4.0 kW,真空光路,视野光栏直径为32 mm,试样盒面罩直径32 mm。各待测元素的谱线选择和测量条件见表 1

    表  1  仪器分析条件
    Table  1.  Working conditions of the elements by XRF
    元素及谱线 分晶体 准直器
    (μm)
    探测器 电压
    (kV)
    电流
    (mA)
    2θ(°) PHD范围
    峰值 背景1 背景2
    Si Kα PE 002 550 FL 32 100 109.14 -2.3160 1.7938 26~76
    K Kα LiF 200 150 FL 32 100 136.73 -1.1730 2.2190 26~74
    Ti Kα LiF 200 150 FL 40 90 86.215 -0.6320 0.8640 26~75
    Mn Kα LiF 200 150 DUP 55 66 62.998 -0.7190 0.7868 13~72
    Na Kα PX1 550 FL 32 100 27.895 -1.8910 2.1214 22~82
    Mg Kα PX1 550 FL 32 100 23.077 -1.8760 2.1788 20~78
    Al Kα PE 002 550 FL 32 100 144.98 2.9372 -1.2490 21~76
    P Kα Ge 111 550 FL 32 100 141.02 -1.3960 2.8040 23~78
    S Kα Ge 111 550 FL 32 100 110.74 -1.5160 1.4708 16~74
    Ca Kα LiF 200 150 FL 32 100 113.16 -0.8730 1.6258 28~70
    Fe Kα LiF 200 150 DUP 55 66 57.530 -0.7130 0.8854 16~69
    Cr Kα LiF 200 150 DUP 55 66 69.365 -0.6450 0.7386 12~73
    Ni Kα LiF 200 150 DUP 55 66 48.658 -0.5890 0.8294 18~70
    Y Kα LiF 200 150 SC 55 66 23.767 0.7668 -0.7400 23~78
    Rb Kα LiF 200 150 SC 55 66 26.581 0.7720 -0.5110 22~78
    Sr Kα LiF 200 150 SC 55 66 25.121 -0.5610 0.7542 22~78
    Zr Kα LiF 200 150 SC 55 66 22.470 -0.7750 0.8758 24~78
    Nb Kα LiF 200 150 SC 55 66 21.372 -0.5870 0.4690 24~78
    Cu Kα LiF 200 150 DUP 55 66 45.010 -0.6960 0.9256 20~69
    Zn Kα LiF 200 150 SC 55 66 41.796 -0.7050 0.6534 15~78
    Ba Kα LiF 200 150 FL 40 90 87.204 0.6376 - 33~71
    Rh Kαc LiF 200 150 SC 55 66 18.447 - - 26~78
    V Kα LiF 200 150 DUP 40 90 76.929 -0.6230 - 15~74
    Br Kα LiF 200 150 SC 55 66 29.940 -0.6830 0.9706 20~78
    La Lα LiF 200 150 FL 40 90 82.938 -0.9010 24~78
    Ce Lα LiF 200 150 DUP 40 90 79.047 -0.8740 - 26~78
    Pr Lα LiF 200 150 DUP 55 66 75.379 -0.8580 - 15~74
    Nd Lα LiF 200 150 DUP 55 66 72.141 -0.9860 - 13~74
    Sm Lα LiF 200 150 DUP 55 66 66.237 0.9598 - 15~73
    Tb Lα LiF 200 150 DUP 55 66 58.800 0.3626 - 15~72
    Dy Lα LiF 200 150 DUP 55 66 56.600 -0.8020 - 15~71
    Ho Lα LiF 200 150 DUP 55 66 54.575 -0.6550 - 16~71
    Er Lα LiF 200 150 DUP 55 66 52.605 0.7728 - 17~71
    Yb Lα LiF 200 150 DUP 55 66 49.038 0.8474 - 18~70
    Lu Lα LiF 200 150 DUP 55 66 47.417 -0.4030 - 19~70
    Ta Lα LiF 200 150 DUP 55 66 44.403 0.9066 - 20~69
    Eu Lα LiF 200 150 DUP 55 66 63.591 0.4858 - 15~73
    Gd Lα LiF 200 150 DUP 55 66 61.115 -0.8880 - 15~72
    注: FL为流气式正比计数器, SC为闪烁计数器。DUP为流气式正比计数器和封闭式正比计数器串联使用,以提高探测效率。PHD为脉冲高度分析器。
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    Front-1型电热式熔样机(国家地质实验测试中心研制)。

    铂金坩埚(95%铂+5%金)。石英表面皿:直径20 cm。

    偏硼酸锂+四硼酸锂混合熔剂[8](质量比22:12,购自张家港火炬仪器厂):将混合溶剂置于大表面皿中,于马弗炉中650℃灼烧2 h,待冷却转入试剂瓶,置于干燥器中保存备。

    碘化锂[18](脱模剂):优级纯,浓度为40 g/L。配制方法:称取40.0 g碘化锂溶于100 mL棕色试剂瓶中,待用。

    硝酸铵(氧化剂):分析纯。

    氧化镧、氧化钇、氧化铈:均为分析纯, 纯度99.99%。

    样品及熔剂的称量:精确称取灼烧后的混合溶剂5.8500±0.0002 g于30 mL瓷坩埚中,精确称取0.6500±0.0002 g样品置于瓷坩埚中[16],用玻璃棒充分搅匀(样品的要求:样品的粒径需小于200目,分取样品于纸质样品袋置于烘箱中,在105℃温度下烘样2 h。于干燥器内保存[16])。

    熔样机条件设定:熔样温度1150℃,预熔2 min,上举1.5 min,摆平0.5 min,往复4次,熔样时间约为10 min;先粗略称取0.100 g硝酸铵[8]试剂平铺于铂金坩埚中,将称量好的试剂及样品倒入铂金坩埚中,滴两滴碘化锂溶液[18],当熔样机温度到达1150℃后,用坩埚钳将装有试样的铂金坩埚放入熔样机,启动熔样机开始熔样。待熔样机提示熔样完成后,将铂金坩埚取出,此时样品为玻璃熔融状态。观察试样底部是否有气泡,如有气泡可手动将气泡摇出[16],将铂金坩埚置于水平冷却台待样品底部与铂金坩埚分离后吹风冷却约3 min, 此时在玻璃样片上贴上标签,倒出样片置于干燥器中保存, 待测。

    制备样片时,将稀土矿石标准物质(GBW07187、GBW07158、GBW07159、GBW07160、GBW07161)和人工配制标准样品(HC-XT-1~HC-XT-8)分别制备两套重复样片,一套用于建立标准曲线,另一套用作样品测量,检测方法的可行性。GBW07188、HC-XT-8分别重复制备10个,用于精密度的分析。岩石国家一级标准物质(GBW07122、GBW07123、GBW07124、GBW07125、GBW07104~GBW07106),碳酸盐岩石标准物质(GBW07127~GBW07136)和超基性岩石样品(DZΣ1、DZΣ2)各制备一个用于建立标准曲线。

    在自然界中,镧、铈、钇的丰度较大,日常样品检测中这三个元素矿化的样品最为常见,因此本文重点通过人工标准物质来解决镧、铈、钇高含量样品的定量问题。在不同的稀土矿石国家标准物质(GBW07187、GBW07188、GBW07158、GBW07159、GBW07160、GBW07161)中加入不等量高纯的稀土氧化物(La2O3、CeO2、Y2O3)扩大稀土的含量范围,既使各人工标准基体存在差异,镧、铈、钇含量又有一定梯度。制备人工标准样片时,各高纯稀土氧化物成分的质量和各标准物质称样量见表 2所示。

    表  2  人工标准样品的配制
    Table  2.  Preparation of artificial standard samples
    人工标准样品编号 La2O3加入量
    (g)
    CeO2加入量
    (g)
    Y2O3加入量
    (g)
    国家标准物质编号 标准物质称样量
    (g)
    HC-XT-1 0.0400 0.0500 - GBW07159 0.5600
    HC-XT-2 0.0300 0.0400 - GBW07160 0.5800
    HC-XT-3 0.0200 0.0300 - GBW07187 0.6000
    HC-XT-4 0.0100 0.0200 - GBW07158 0.6200
    HC-XT-5 - 0.0100 - GBW07188 0.6400
    HC-XT-6 - - - GBW07187 0.3250
    HC-XT-7 - - 0.0200 GBW07188 0.3250
    HC-XT-8 0.0050 0.0050 - GBW07161 0.6300
    GBW07188 0.6400
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    为满足不同类型稀土样品的测试要求,又要满足日常普通硅酸盐、碳酸盐样品的测试要求,本实验采用稀土矿石标准物质(GBW07187、GBW07188、GBW07158、GBW07159、GBW07160、GBW07161),岩石国家一级标准物质(GBW07122、GBW07123、GBW07124、GBW07125、GBW07104~GBW07106),碳酸盐岩石标准物质(GBW07127~GBW07136),DZΣ1、DZΣ2和人工配制标准样品(HC-XT-1~HC-XT-8)共33个样片作为标准样品制备标准曲线。

    各元素工作曲线范围列于表 3

    表  3  各元素工作曲线浓度范围
    Table  3.  Working range of elements concentration
    主量元素 含量范围(%) 稀土元素 含量范围(μg/g)
    SiO2 0.3~74.55 Pr6O11 5.43~890
    Al2O3 0.1~19.04 Sm2O3 13.53~2000
    TFe2O3 0.07~3.49 Eu2O3 0.31~75
    FeO 0.007~0.49 Gd2O3 27.91~2500
    TiO2 0.003~0.537 Tb4O7 5.15~550
    CaO 0.0224~55.49 Dy2O3 26.04~3700
    Na2O 0.014~0.66 Tm2O3 2.29~310
    MnO 0.004~0.1 Yb2O3 13.45~2100
    P2O5 0.0022~0.124 La2O3* 0.002~6.16
    MgO 0.066~20.15 CeO2* 0.0022~7.69
    K2O 0.01~5.52 Y2O3* 0.017~3.2
    Nd2O3* 0.0024~0.4
    Lu2O3 1.91~300
    Ho2O3 5.44~640
    Er2O3 15.26~2000
    Σ RExOy* 0.085~13.92
    注:标记“*”的元素含量单位为%。
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    对主量元素采用消去烧失量的理论α系数法, 其余元素用经验系数法来校正元素间的基体效应,其中NiO、Rb2O、SrO、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、Sm2O3、CeO2、Tb4O7、Ho2O3、Er2O3、Lu2O3采用Rh Kα线康普顿散射强度作内标校正基体效应[19]。采用帕纳科公司SuperQ3.0软件所用的综合数学校正公式(1),通过回归,同时求出校准曲线的基体校正系数和谱线重叠干扰校正系数。

    $ \begin{align} &{{C}_{\text{i}}}=\text{ }{{D}_{\text{i}}}-\sum {{L}_{\text{im}}}{{Z}_{\text{m}}}+{{E}_{\text{i}}}{{R}_{\text{i}}}(1+\sum\limits_{j\ne 1}^{N}{{{\alpha }_{\text{ij}}}\cdot {{Z}_{\text{j}}}+} \\ &\ \ \ \ \ \sum\limits_{j=1}^{N}{\frac{{{\beta }_{\text{ij}}}}{1+{{\delta }_{\text{ij}}}\cdot {{C}_{\text{j}}}}\cdot {{Z}_{\text{j}}}+\sum\limits_{j=1}^{N}{\sum\limits_{k=1}^{N}{{{\gamma }_{\text{ij}}}\cdot {{Z}_{\text{j}}}\cdot {{Z}_{\text{k}}}}})} \\ \end{align} $

    式中:Ci为校准样品中分析元素i的含量(在未知样品分析中,Ci为基体校正后分析元素i的含量;Di为分析元素i的校准曲线的截距;Lim为干扰元素m对分析元素i的谱线重叠干扰校正系数;Zm为干扰元素m的含量或计数率;Ei为分析元素i校准曲线的斜率;Ri为分析元素i的计数率(或与内标线的强度比值);ZjZk为共存元素的含量;Cj为共存元素j的含量;N为共存元素的数目;αβδγ为校正基体效应的因子。

    根据快速扫描的结果,对有谱线重叠干扰的元素进行谱线重叠干扰校正,表 4列出了各稀土元素所校正的元素。

    表  4  稀土元素的重叠谱线和影响元素
    Table  4.  Overlapping spectral lines and influencing elements of rare earth elements
    待测元素 重叠谱线 校正基体元素
    Y Rb Kβ1 Al,Si,Ba,Sr,Ni,Cr,Fe,Ca
    La Cs Lβ1 Si,Fe,Nd
    Nd Ce Lβ1 La,Sm,Al
    Ce Ba Lβ2 -
    Sm Ce Lβ2 -
    Tb Sm Lβ1 La,Ce
    Ho Gd Lβ1 Er,Yb
    Er Tb Lβ1,Co Kα La,Ce,Fe
    Yb Ni Kα Y
    Lu Dy Lβ2,Ni Kβ1 La
    Pr La Lβ1 La,Ce
    Eu - La,Ce
    Gd Ce Lγ1 La,Nd,Dy
    P Y Lβ1 -
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    按照检出限的公式计算出各元素的检出限:

    $ \text{LOD}=\frac{3\sqrt{2}}{m}\sqrt{\frac{{{I}_{\text{b}}}}{t}} $

    式中:m为计数率;Ib为背景计数率;t为峰值及背景的测量时间。

    采用较低的标准物质重复测定12次计算的检出限结果见表 5。因本方法考虑测定的是稀土矿化类样品中的主量元素,而稀土元素检出限均在60 μg/g以下,因此对于高含量稀土元素能够满足定量分析要求。

    表  5  分析元素的检出限
    Table  5.  Detection limits of elements
    元素 方法检出限
    (μg/g)
    Na2O 56.44
    MgO 44.34
    Al2O3 15.82
    SiO2 96.03
    P2O5 18.59
    K2O 25.36
    CaO 30.37
    TiO2 20.04
    MnO 8.32
    Fe2O3 6.69
    Y2O3 4.52
    La2O3 42.6
    Nd2O3 52.85
    Sm2O3 42.74
    CeO2 38.11
    Tb4O7 44.83
    Dy2O3 39.23
    Ho2O3 8.86
    Er2O3 27.19
    Yb2O3 30.10
    Lu2O3 13.41
    Pr6O11 58.19
    Eu2O3 6.14
    Gd2O3 29.25
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    按照所建立的方法对国家标准物质GBW07188和人工标准样品HC-XT-8分别重复制作13个样片,以表 1所选测量条件测定,计算的相对标准偏差(RSD)和相对误差等测量结果列于表 6,其中绝大多数主量元素的RSD均小于1.5%,稀土元素的RSD在7%以下,个别含量较低元素的精密度较差,例如HC-XT-8号样品的CaO标准值为0.026%,测定平均值为0.021%,RSD为16.3%。而对于其他高含量CaO样品能够实现准确定量,例如GBW07188的CaO标准值为0.29,测定平均值同样为0.29,RSD为1.4%。对于Tb4O7、Lu2O3、Pr6O11等存在相同情况。表 6中的低含量结果仅作为参考数据,在此不作讨论。

    表  6  方法准确度和精密度
    Table  6.  Accuracy and precision tests of the method
    元素 GBW07188 HC-XT-8
    测定平均值
    (%)
    标准值
    (%)
    相对误差
    (%)
    RSD
    (%)
    测定平均值
    (%)
    标准值
    (%)
    相对误差
    (%)
    RSD
    (%)
    Na2O 0.62 0.66 5.30 2.35 0.121 0.156 3.54 5.45
    MgO 0.13 0.11 11.82 4.07 0.074 0.076 25.0 4.37
    Al2O3 13.8 14.26 2.52 0.27 14.51 14.47 2.14 0.213
    SiO2 66.8 66.9 0.01 0.19 73.5 73.4 0.15 0.17
    K2O 5.56 5.52 1.09 0.32 4.861 4.9 0.86 0.27
    CaO 0.29 0.29 0.69 1.40 0.021 0.026 2.80 16.3
    TiO2 0.18 0.17 4.12 1.09 0.034 0.022 3.59 7.07
    MnO 0.05 0.052 7.69 1.40 0.017 0.017 7.84 2.89
    Fe2O3 2.28 2.24 2.05 0.30 1.13 1.13 1.90 0.14
    Y2O3 2.14 2.16 0.93 0.71 0.054 0.056 1.78 0.98
    La2O3 0.21 0.23 7.83 1.64 0.768 0.771 8.85 0.49
    Nd2O3 0.41 0.4 2.50 0.88 0.003 0.003 5.57 69.5
    Sm2O3* 2006 2000 0.05 2.92 30 15.5 3.40 34.7
    CeO2 0.0619 0.053 26.42 5.39 0.728 0.771 2.26 2.30
    Tb4O7* 652 550 16.55 6.94 7.93 8.07 24.17 46.2
    Dy2O3* 3645 3700 2.38 0.69 未检出 55.4 6.64 -
    Ho2O3* 655 640 5.16 2.05 10.8 11.8 7.30 26.9
    Er2O3* 1989 2000 1.95 1.94 25.45 35.8 13.71 38.8
    Lu2O3* 306 300 5.60 4.13 2.57 5.4 1.02 48.1
    Pr6O11* 863 890 8.58 5.40 99.5 6.2 18.49 55.2
    Yb2O3* 2063 2100 2.72 0.79 13.55 36 8.95 33.0
    Gd2O3* 2536 2500 0.80 1.16 111.9 31.9 7.47 13.4
    加和 99.8 - - 0.12 99.6 - - 0.14
    注:标记“*”的元素含量单位为μg/g。
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    以本文所建立的方法测量6个国家一级稀土标准物质、8个人工标准样品及8个未知的稀土样品,分析结果列于表 7,样品中主量元素、稀土元素和烧失量的加和结果均在99.41%~100.63%之间,所建分析方法能够满足全分析加和的要求,符合DZ/T0130—2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》规定的一级标准。

    表  7  全分析加和结果
    Table  7.  Analytical results of sam additivity
    标准物质和样品编号 烧失量
    主量元素和稀土元素测定值(%) 加和
    (%)
    GBW07187 5.42 94.51 99.93
    GBW07188 5.53 94.36 99.89
    GBW07158 6.73 93.00 99.73
    GBW07159 3.70 96.39 100.09
    GBW07160 3.77 96.08 99.85
    GBW07161 6.80 92.61 99.41
    HC-XT-1 3.19 96.58 99.77
    HC-XT-2 3.36 96.18 99.55
    HC-XT-3 5.00 94.90 99.90
    HC-XT-4 6.42 93.21 99.63
    HC-XT-5 5.35 94.52 99.87
    HC-XT-6 5.43 94.70 100.13
    HC-XT-7 6.59 93.00 99.59
    HC-XT-8 3.64 95.93 99.57
    GX-TC-F2 7.48 93.15 100.63
    GX-TC-F4 5.38 94.76 100.14
    GX-DB-F1 5.85 94.27 100.12
    GX-DB-F2 6.02 94.59 100.61
    GX-DB-F3 3.55 96.55 100.10
    GX-DB-F4 3.57 96.29 99.86
    GX-DB-F5 3.65 96.53 100.18
    XF-WX-F3 7.13 93.28 100.41
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    通过配制人工标准样品,解决了现有国家标准物质不能满足稀土矿样品等复杂类型样品中主量元素和稀土元素的定量问题。通过加入高纯氧化镧、氧化铈和氧化钇与碳酸盐标准样品混合,配制人工标准样品扩大了La、Ce和Y的定量范围。对稀土标准物质、人工标准样品和未知稀土样品进行反测,测定结果未采用归一化处理,元素的精密度和全分析加和结果都比较理想。本方法有效地扩大了XRF方法的适用范围。

  • 图  1   柯尔碱膨润土的TG-DSC曲线

    Figure  1.   TG and DSC curves of Kerjian bentonite

    图  2   不同热处理温度下柯尔碱膨润土(a)吸蓝量、胶质价及(b)比表面积的变化

    Figure  2.   Variation of (a) the methylene blue value and the gelling value and (b) the specific surface area of Kerjian bentonite with the heat treatment temperature

    图  3   柯尔碱膨润土原土及其热产物的X射线衍射谱图及红外光谱图

    Figure  3.   XRD patterns and the IR of Kerjian bentonite and its thermal treatment products

    图  4   柯尔碱膨润土原土及其热产物的扫描电镜照片

    Figure  4.   SEM photographs of natural bentonite from Kerjian bentonite and its thermal treatment products

  • 彭杨伟, 孙燕.国内外膨润土的资源特点及市场现状[J].金属矿山, 2012(4):95-99. doi: 10.3969/j.issn.1001-1250.2012.04.025

    Peng Y W, Sun Y.Resoureces characteristics and market situation of bentonites at home and abroad[J].Metal Mine, 2012(4):95-99. doi: 10.3969/j.issn.1001-1250.2012.04.025

    林涛, 任建晓, 殷学风, 等.建平膨润土的提纯工艺探索及其表征[J].岩石矿物学杂志, 2013, 32(3):401-404. doi: 10.3969/j.issn.1000-6524.2013.03.012

    Lin T, Ren J X, Yin X F, et al.An exploration of the purification of Jianping bentonite and its characterization[J].Acta Petrologica et Mineralogical, 2013, 32(3):401-404. doi: 10.3969/j.issn.1000-6524.2013.03.012

    孙红娟, 彭同江, 刘颖.蒙脱石的晶体化学式计算与分类[J].人工晶体学报, 2008, 37(2):350-355. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/rgjtxb98200802021

    Sun H J, Peng T J, Liu Y.Calculation of crystal chemical formula of montmorillonite and classification[J].Journal of Synthetic Crystals, 2008, 37(2):350-355. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/rgjtxb98200802021

    姜桂兰, 张培萍.膨润土加工与应用[M].北京:化学工业出版社, 2005:4-5.

    Jiang G L, Zhang P P.Processing and Application of Bentonite[M].Beijing:Chemical Industry Press, 2005:4-5.

    翟传鑫, 李炎, 马向东, 等.蒙脱土的高温相变及微观结构表征[J].河南科技大学学报(自然科学版), 2012, 33(1):1-4. doi: 10.3969/j.issn.1672-6871.2012.01.001

    Zhai C X, Li Y, Ma X D, et al.Phases transition and microstructure of montmorillonite at high temperature[J].Journal of Henan University of Science and Technology (Natural Science), 2012, 33(1):1-4. doi: 10.3969/j.issn.1672-6871.2012.01.001

    孙红娟, 彭同江, 陈彦翠.层间阳离子对蒙脱石结构与水化膨胀性能的影响[J].非金属矿, 2011, 34(1):11-13. doi: 10.3969/j.issn.1000-8098.2011.01.004

    Sun H J, Peng T J, Chen Y C.Influence of interlayer cations on structure and hydro-expansive property of montmorillonite[J].Non-Metallic Mines, 2011, 34(1):11-13. doi: 10.3969/j.issn.1000-8098.2011.01.004

    王桂萍, 李真, 王桂燕.膨润土的改性方法及其在废水处理中的应用研究进展[J].沈阳理工大学学报, 2010, 29(4):88-93. doi: 10.3969/j.issn.1003-1251.2010.04.023

    Wang G P, Li Z, Wang G Y.Advances in bentonite modification methods and its application in wastewater treatment[J].Journal of Shenyang Ligong University, 2010, 29(4):88-93. doi: 10.3969/j.issn.1003-1251.2010.04.023

    王文中.膨润土的改性及应用[J].铸造技术, 2017, 38(5):1210-1213. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxhg200802009

    Wang W Z.Modifaication andappication of bentonite[J].Foundry Technology, 2017, 38(5):1210-1213. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxhg200802009

    张峰, 李建东, 原渊.膨润土止水环封孔在地浸采铀钻孔成井工艺中的应用[J].中国矿业, 2016, 25(11):157-161. doi: 10.3969/j.issn.1004-4051.2016.11.032

    Zhang F, Li J D, Yuan Y.Application of bentonite rings to borehole completion for in-situ leaching of uranium[J].China Mining Magazine, 2016, 25(11):157-161. doi: 10.3969/j.issn.1004-4051.2016.11.032

    李亚伟, 郭永海, 王驹.膨润土性能温度效应研究进展[J].世界核地质科学, 2011, 28(2):99-103. doi: 10.3969/j.issn.1672-0636.2011.02.007

    Li Y W, Guo Y H, Wang J.Progress in the study of temperature effects on compacted bentonite[J].World Nuclear Geoscience, 2011, 28(2):99-103. doi: 10.3969/j.issn.1672-0636.2011.02.007

    覃宗华, 袁鹏, 何宏平, 等.热处理蒙脱石的γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性研究[J].矿物学报, 2012, 32(1):14-21. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/kwxb201201003

    Qin Z H, Yuan P, He H P, et al.Modification of heat-treated montmorillonite with γ-aminopropyltrie-thoxysilane[J].Acta Mineralogica Sinica, 2012, 32(1):14-21. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/kwxb201201003

    Wu P X, Ming C B, Li R.Microstructural characteristic of montmorillonite and its thermal treatment products[J].Journal of Wuhan University of Technology[J].Materials Science Edition, 2005, 20(1):83-88. http://cn.bing.com/academic/profile?id=04e1b1126525dba53476441870d7d5bc&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn

    Sarikaya Y, Önal M, Baran B, et al.The effect of thermal treatment on some of the physicochemical properties of a bentonite[J].Clays and Clay Minerals, 2000, 48(5):557-562. doi: 10.1346/CCMN

    刘珍, 曲希玉, 王伟庆, 等.比表面积氮气吸附法在蒙脱石碱性溶蚀表征中的应用[J].岩矿测试, 2016, 35(6):603-611. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.06.006

    Liu Z, Qu X Y, Wang W Q, et al.Application of specific surface area nitrogen area nitrogen adsorption method to characterize the alkaline dissolution of montmorillonite[J].Rock and Mineral Analysis, 2016, 35(6):603-611. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.06.006

    胡爱连.山西膨润土提纯、钠化研究及表征[J].广东化工, 2011, 38(3):229-231. doi: 10.3969/j.issn.1007-1865.2011.03.109

    Hu A L.Shanxi bentonite purification and characterization of sodium modified research[J].Guangdong Chemical Industry, 2011, 38(3):229-231. doi: 10.3969/j.issn.1007-1865.2011.03.109

    葛金龙, 王传虎, 秦英月.广丰膨润土物相分析与钠化改性研究[J].非金属矿, 2009, 32(6):48-52. doi: 10.3969/j.issn.1000-8098.2009.06.016

    Ge J L, Wang C H, Qin Y Y.Phase analysis and Na-modification of bentonite from Guangfeng[J].Non-Metallic Mines, 2009, 32(6):48-52. doi: 10.3969/j.issn.1000-8098.2009.06.016

    朱学忠, 胡墨田.辽宁省阜新北窝棚膨润土矿岩石矿物学特征[J].化工矿产地质, 2014, 36(4):225-229. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HGKC201404007.htm

    Zhu X Z, Hu M T.The mineralogical characteristics of bentonite in the Beiwopeng deposit, Fuxin, Liaoning Province[J].Geology of Chemical Minerals, 2014, 36(4):225-229. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HGKC201404007.htm

    吴平霄.蒙脱石热活化与微结构变化关系研究[J].现代化工, 2004, 24(增刊):100-104. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xdhg2004z1029

    Wu P X.Microstructure changing in montmorillonite thermal treatment process[J].Modern Chemical Industry, 2004, 24(Supplement):100-104. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xdhg2004z1029

    陈济美, 龚关, 赵连强, 等.膨胀土阳离子交换量的测定[J].岩矿测试, 2000, 19(2):152-154. doi: 10.3969/j.issn.0254-5357.2000.02.018

    Chen J M, Gong G, Zhao L Q, et al.Determination of cation exchange capacity of expansive soils[J].Rock and Mineral Analysis, 2000, 19(2):152-154. doi: 10.3969/j.issn.0254-5357.2000.02.018

    何建雄, 潘浣钰, 叶竹林, 等.膨润土吸蓝量测定方法的改进[J].广东化工, 2017, 44(4):116-117. doi: 10.3969/j.issn.1007-1865.2017.04.052

    He J X, Pan H Y, Ye Z L, et al.Improvement on bentonite blue suction quantity determination method[J].Guangdong Chemical Industry, 2017, 44(4):116-117. doi: 10.3969/j.issn.1007-1865.2017.04.052

    谢静思.钠基膨润土胶质价测试方法的改进[J].广东化工, 2014, 41(13):80-81. doi: 10.3969/j.issn.1007-1865.2014.13.039

    Xie J S.Improvement in test method of gelling value for bentonite[J].Guangdong Chemical Industry, 2014, 41(13):80-81. doi: 10.3969/j.issn.1007-1865.2014.13.039

    刘玉芹, 吕宪俊, 邱俊.膨润土胶质价测定方法的优化研究[J].非金属矿, 2008, 31(4):10-11. doi: 10.3969/j.issn.1000-8098.2008.04.004

    Liu Y Q, Lü X J, Qiu J.Optimization on the measurement method of bentonite gelling value[J].Non-Metallic Mines, 2008, 31(4):10-11. doi: 10.3969/j.issn.1000-8098.2008.04.004

    吕宪俊, 王桂芳, 马少健, 等.铝柱撑蒙脱石的热稳定性和微结构变化规律研究[J].中国矿业大学学报, 2011, 40(2):252-257. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgkydxxb201102015

    Lü X J, Wang G F, Ma S J, et al.Thermal stability and microstructure variation laws of Al-pillared montmorillonite[J].Jounal of China University of Mining & Technology, 2011, 40(2):252-257. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgkydxxb201102015

    冉敬, 杜谷, 王凤玉.X射线衍射全谱拟合法快速分析长石矿物含量[J].岩矿测试, 2017, 36(5):489-494. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201610110154

    Ran J, Du G, Wang F Y.Rapid analysis of feldspar by X-ray diffractormetry Rietveld refinement method[J].Rock and Mineral Analysis, 2017, 36(5):489-494. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201610110154

    李志娟, 王晓飞, 周岐雄, 等.哈密某膨润土的性能表征与提纯[J].金属矿山, 2014(9):72-76. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jsks201409017

    Li Z J, Wang X F, Zhou Q X, et al.Performance characterization and purification of a bentonite ore in Hami[J].Metal Mine, 2014(9):72-76. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jsks201409017

    左可胜, 刘建朝, 秦靖.焙烧对蒙脱石晶体结构和物化性能的影响[J].矿物学报, 2009, 29(3):309-312. doi: 10.3321/j.issn:1000-4734.2009.03.006

    Zuo K S, Liu J C, Qin J.The effect of calcination on the crystalline structure and physical & chemical properties of montmorillonite[J].Acta Mineralogiga Sinica, 2009, 29(3):309-312. doi: 10.3321/j.issn:1000-4734.2009.03.006

    聂俊杰, 汪立今, 周欢.新疆巴里坤膨润土的红外光谱分析[J].岩矿测试, 2009, 28(1):69-71. doi: 10.3969/j.issn.0254-5357.2009.01.011

    Nie J J, Wang L J, Zhou H.Infrared spectroscopic analysis of bentonite from balikun in Xinjiang[J].Rock and Mineral Analysis, 2009, 28(1):69-71. doi: 10.3969/j.issn.0254-5357.2009.01.011

    吴平霄, 张惠芬, 王辅亚, 等.蒙脱石热处理产物的扫描电镜研究[J].矿物岩石, 1999, 19(1):19-23. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK199900416145

    Wu P X, Zhang H F, Wang F Y, et al.The SEM study on the montmorillonite and its thermal treatment products[J].Journal of Mineralogy and Petrology, 1999, 19(1):19-23. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK199900416145

  • 期刊类型引用(33)

    1. 梁亚丽,吴领军,杨珍,孙银生,阿丽莉,贺攀红. 四酸消解-电感耦合等离子体质谱法测定砂岩型铀矿中铀钍及稀土元素. 冶金分析. 2025(01): 68-75 . 百度学术
    2. 袁静,李迎春,谭桂丽,黄海波,张华,刘娇. X射线荧光光谱在地质分析中的若干难点及应用现状. 岩矿测试. 2025(02): 161-173 . 本站查看
    3. 李亚龙. 稀土富集物中间产物镨钕的测定. 湖南有色金属. 2025(01): 114-117 . 百度学术
    4. 刘维一,熊正烨,郭竞渊,廖小婷,余果. 雷州半岛东部近岸水体溴质量浓度空间分布及其影响因素. 激光与光电子学进展. 2024(05): 89-97 . 百度学术
    5. 李晓敬,胡艳巧,张金明,冉卓,赵良成,金倩. 微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定石墨矿中16种稀土元素. 冶金分析. 2024(08): 18-26 . 百度学术
    6. 黄平安,王夏青,唐湘玲,王玉堂,李玮,罗增,吕飞亚. X射线荧光光谱岩心扫描影响因素及校正方法的研究进展. 物探与化探. 2023(03): 726-738 . 百度学术
    7. 李小莉,王毅民,邓赛文,王祎亚,李松,白金峰. 中国X射线荧光光谱分析的地学应用60年. 光谱学与光谱分析. 2023(10): 2989-2998 . 百度学术
    8. 董龙腾,王生进,刘才云. 电感耦合等离子体质谱标准物质换算法测定地质样品中15种稀土元素. 化学分析计量. 2022(02): 53-57 . 百度学术
    9. 王晨希. X射线荧光光谱法测定农田底泥中8种元素. 化学分析计量. 2022(02): 40-44 . 百度学术
    10. 刘闫,姚明星,张丽萍,樊蕾,张宏丽,王甜甜. 电感耦合等离子体质谱法测定锆钛矿中16种稀土元素分量及其总量. 冶金分析. 2022(03): 19-25 . 百度学术
    11. 胡瑶瑶,王浩铮,侯玉杨,宋皓然. 基于电子探针面扫描定量化的石英闪长岩微区成分分析. 岩矿测试. 2022(02): 260-271 . 本站查看
    12. 秦燕华,刘巍,刘姜瑾,练文柳,罗嘉,韩星,任建新. 基于EDXRF光谱法的滤棒中痕量砷和铅的快速检测. 烟草科技. 2022(07): 40-46 . 百度学术
    13. 周凯红,张立锋,李佳. 电感耦合等离子体质谱法测定白云鄂博矿石中15种稀土元素总量及其分量. 冶金分析. 2022(08): 87-95 . 百度学术
    14. 曾江萍,王家松,朱悦,张楠,王娜,吴良英,魏双. 敞开酸溶-电感耦合等离子体质谱法测定铀矿石中15种稀土元素. 岩矿测试. 2022(05): 789-797 . 本站查看
    15. 王娜,王家松,曾江萍,李强,吴磊,陈枫. 重铬酸钾和高锰酸钾电位落差法测定砂岩型铀矿氧化还原电位的探讨. 岩矿测试. 2022(05): 806-814 . 本站查看
    16. 玉永珊. 稀土元素分析测试方法在地质学上的应用. 世界有色金属. 2022(15): 166-168 . 百度学术
    17. 张玉芹,彭艳,韦时宏,朱健. 高压密闭消解-电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中稀土元素. 实验室研究与探索. 2021(03): 29-32 . 百度学术
    18. 李艳. 熔融制样X射线荧光光谱法测定矿石中五氧化二钒的含量. 福建分析测试. 2021(01): 54-58 . 百度学术
    19. 刘春,高励珍,张翼明,刘晓杰. 电感耦合等离子体发射光谱法测定镨钕钆合金中稀土杂质量. 金属功能材料. 2021(04): 59-63 . 百度学术
    20. 苗煦,王礼胜. 湖南临武黑色石英岩质玉矿物组成特征及成因初探. 岩矿测试. 2021(04): 522-531 . 本站查看
    21. 曾江萍,王家松,王娜,郑智慷,王力强,张楠. 敞开酸溶—电感耦合等离子体质谱法测定锑矿石中的稀土元素. 华北地质. 2021(04): 80-84 . 百度学术
    22. 尹昌慧,袁永海,杨锋. 阳离子交换树脂富集-电感耦合等离子体质谱法测定铜精矿中14种稀土元素. 理化检验(化学分册). 2020(05): 532-535 . 百度学术
    23. 王毅民,邓赛文,王祎亚,李松. X射线荧光光谱在矿石分析中的应用评介——总论. 冶金分析. 2020(10): 32-49 . 百度学术
    24. 张绵绵,高晓哲. 塑胶跑道面层中铅、镉、铬、汞的测定X射线荧光光谱法. 中国石油和化工标准与质量. 2020(16): 71-72+76 . 百度学术
    25. 王祎亚,高新华,王毅民,邓赛文,李松. 地质材料稀土元素的X射线荧光分析文献评介. 光谱学与光谱分析. 2020(11): 3341-3352 . 百度学术
    26. 袁静,刘建坤,郑荣华,沈加林. 高能偏振能量色散X射线荧光光谱仪特性研究及地质样品中主微量元素分析. 岩矿测试. 2020(06): 816-827 . 本站查看
    27. 李迎春,张磊,周伟,尚文郁. 熔融制样-波长色散和能量色散X射线荧光光谱仪应用于硅酸盐类矿物及疑难样品分析. 岩矿测试. 2020(06): 828-838 . 本站查看
    28. 赵毅华. 熔融制样-X射线荧光光谱法测定镜铁矿中主次成分. 分析测试技术与仪器. 2019(01): 33-38 . 百度学术
    29. 阿丽莉,张盼盼,贺攀红,杨珍,梁亚丽,杨有泽. X射线荧光光谱法测定地质样品中的硫和氟. 中国无机分析化学. 2019(02): 50-53 . 百度学术
    30. 王啸,李田义,姜菲. ICP-MS测定高硅矿物中铌、钽及稀土. 稀土. 2019(03): 109-114 . 百度学术
    31. 阿丽莉,贺攀红,张盼盼. 粉末压片-X射线荧光光谱法测定地质样品中镧铈镨钕钐. 冶金分析. 2019(09): 39-45 . 百度学术
    32. 田衎,郭伟臣,杨永,岳亚萍,张覃,赵亚娴. 波长色散X射线荧光光谱法测定土壤和水系沉积物中13种重金属元素. 冶金分析. 2019(10): 30-36 . 百度学术
    33. 董学林,何海洋,储溱,仇秀梅,唐兴敏. 碱熔沉淀分离-电感耦合等离子体质谱法测定伴生重晶石稀土矿中的稀土元素. 岩矿测试. 2019(06): 620-630 . 本站查看

    其他类型引用(3)

图(4)
计量
  • 文章访问数:  1387
  • HTML全文浏览量:  565
  • PDF下载量:  21
  • 被引次数: 36
出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-18
  • 修回日期:  2018-08-21
  • 录用日期:  2019-03-06
  • 发布日期:  2019-04-30

目录

/

返回文章
返回