Non-metallic Element Composition Analysis of Non-ferrous Metal Ores from Oytagh Town, Xinjiang
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摘要: 岩矿测试和分析更多关注矿石矿物中的金属离子,但其中阴离子及其存在形式的研究对于理解矿石的组成、成因和金属离子的存在状态具有重要意义。本文采用红外光谱、X射线电子能谱和热重分析等方法对新疆阿克陶县奥依塔克镇的有色矿石中非金属元素进行成分分析。研究结果表明,矿石含有 H、C、O、Si等非金属元素,主要以-C-O、C═O、Si-O-C和Si-O阴离子的形式存在,并与Mg、Al、Ca等主要金属元素形成γ-Al2O3、CaO·SiO2、MgCO3、CaCO3等化合物。样品煅烧到900℃,导致样品损失水分并使其中的MgCO3发生分解,而CaCO3不分解,分解产生的MgO与Si-O结合生成MgO·SiO2,表明矿石主要含有碳酸盐和硅酸盐,是具有白云石矿石特性的混合型矿石。Abstract: Determination and analysis of ore samples focuses more on metal ions rather than anions at present. However, the study of anions and their formation in ore samples is of great significance for understanding the composition, genesis and occurrence states of metal ions. Anions in non-ferrous ore materials from Oytagh Town, Akto County, Xinjiang have been studied by means of Infrared Spectroscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy and Thermo Gravimetric Analysis to investigate metallogenic conditions and regularity as well as further exploration, development and utilization of mineral resources in Xinjiang. The results show that the non-metallic elements of H, C, O and Si in ores occur in forms of anions like -C-O, C═O, Si-O-C and Si-O, and form γ-Al2O3, CaO·SiO2, MgCO3 and CaCO3 compounds with major metallic elements of Mg, Al and Ca. After being calcined to 900℃, water was removed and MgCO3 was decomposed in the ores, but not CaCO3. The decomposition product MgO reacted with Si-O to form MgO·SiO2, which indicates that the ores dominantly consist of carbonates and silicates (mixed ores with dolomite characteristics). This study provides a theoretical basis for mineral processing, mine assessment, plant designation and designation of new processes and equipment.
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表 1 矿石样品信息
Table 1 Information of ore samples
样品编号 煅烧前颜色 煅烧后颜色 形状 盐酸溶解 氢氧化钠溶解 1 浅绿色 土色 层状 气泡;无色;白色沉淀 不溶 2 红棕色 棕红色 块状 气泡;黄绿色;白色沉淀 不溶 3 黑色 黄棕色 片层状 气泡;浅黄绿;灰色沉淀 不溶 4 棕色 浅棕色 片层状,有白色条纹 部分溶解,黄绿色溶液 少量溶解 5 浅绿色 黄棕色 片层状 气泡;黄绿色;白色沉淀 不溶 6 黑色 黄棕色 片层状 大量气泡;浅黄绿色,黑色沉淀 不溶 表 2 6#样品煅烧前后的红外光谱信息
Table 2 Infrared information of 6# sample before and after calcination
峰位σ/cm-1 煅烧后变化 峰归属 参考文献 峰位σ/cm-1 峰归属 参考文献 煅烧前 文献值 煅烧前 文献值 3627 3627 消失 M*-OH伸缩 [10] 3642 3642 CaO·H2O [20] 3426 3426 消失 层间-OH伸缩 [11] 3461 3461 -OH伸缩 [21] 2516 2515 消失 O═C-O的伸缩 [12] - - - - 1799 1799 消失 O═C-O的伸缩 [13] - - - - 1419 1419 减弱 O═C-O的弯曲 [14] 1410 1410 O═C-O的弯曲 [22] 1080 1080 减弱 Si-O-C振动 [15] 1073 1073 Si-O [23] 1028 1028 减弱 C-O伸缩 [16] 1043 1043 C-O伸缩 [24] 876 875 消失 O═C-O弯曲 [17] - - - - 777 777 减弱 Si-O伸缩 [18] 777 777 Si-O伸缩 - 713 713 消失 O═C-O弯曲 [19] - - - - 表 3 样品煅烧前后的X射线光电子能谱分析结果
Table 3 X-ray photoelectron spectroscopy analytical results of the samples before and after calcinations
元素 煅烧前 煅烧后 原子浓度/% 质量浓度/% 原子浓度/% 质量浓度/% O(1s) 46.69 44.26 53.87 43.56 C(1s) 30.02 19.43 21.32 14.45 Si(2p) 12.58 19.04 12.36 19.58 Al(2p) 7.09 10.31 6.12 9.32 Ca(2p) 2.62 5.65 4.97 11.25 Mg(2p) 0.99 1.30 1.34 1.84 表 4 各样品的TG和DTG数据
Table 4 TG and DTG data of the samples
样品编号 项目 TG台阶 5 1 2 3 4 1 温度区间/℃ 20~100 100~225 225~810 >810 - 质量变化 增重放热 失重吸热 增重吸热 失重吸热 - 增失重率/% +1.1 -0.2 +1.3 -1.6 - 2 温度区间/℃ 20~100 100~517 517~690 690~880 >880 质量变化 增重放热 失重无热 失重吸热 失重无热 失重吸热 增失重率/% +0.8 -0.2 -2.1 -0.1 - 3 温度区间/℃ 475~795 >795 - - - 质量变化 失重吸热 增重吸热 - - - 增失重率/% -2.8 - - - - 4 温度区间/℃ 20~467 467~790 >790 - - 质量变化 增重吸热 失重放热 失重吸热 - - 增失重率/% +1.1 -0.2 -1.6 - - 5 温度区间/℃ 20~225 225~475 475~675 >675 - 质量变化 增重吸热 没有变化 增重吸热 增重放热 - 增失重率/% +1.1 - -1.0 - - 6 温度区间/℃ 90~170 170~510 510~650 650~825 >825 质量变化 增重吸热 失重 失重吸热 失重吸热 增重放热 增失重率/% +1.6 -0.5 -0.8 -13.2 +0.8 -
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