毕业论文（设计）-钠辉石和钾长石的合成研究.docx

内蒙古科技大学本科生毕业论文题 目：钠辉石和钾长石的合成研究学生姓名：学 号：专 业：冶金工程班 级： 指导教师:摘要本文对钠辉石（NaFeSiG）和钾长石（KAlSi的合成条件进行了探究，查阅了大 量前人对钠辉石和钾长石的有关研究材料并采用了 DSC、TG与XRD相结合的分析方法通过对天然的钠辉石（NaFeSiG）和钾长石（KAlSiaOQ的DSC、TG曲线分析，得知 在577°C和885°C时发生了吸热反应，并且在577°C和1350°C时有失重现象，通过对这些 温度点的分析研究，我们来确定钠辉石（NaFeSi^）和钾长石（KAlSi3OQ的合成温度, 经过XRD检测结果显示,750°C时在Na20 Fe203—Si02体系中有少量的钠辉石（NaFeSiA） 合成但不能合成纯的钠辉石（NaFeSiG）在1100°C时有少量钾长石（KAlSiG）合成， 合成物质的成分为白榴石（KAlSiA）；钾霞石（KAlSiOQ；钾长石（KAlSi3O8）,并且白 榴石（KAlSiG）、钾霞石（KAlSiOJ这两物质含量很高，我们合成了类似于天然钾长石 的物质关键词：钠辉石；钾长石；合成条件The research on pure sodium Fai stone and Feldspar syntheticAbstractIn this paper, sodium pyroxene (NaFeSi2()6)and feldspar (KAlSiaOs) were exploring the synthesis conditions, access to a large number of previous sodium pyroxene and feldspar in the relevant research material. And using the DSC，TG and XRD analysis of the combination.Through natural sodium pyroxene (NaFeSi2()6)and feldspar (KAlSiaOs) of DSC, TG curve analysis, that in 577 °C and 885 °C endothermic reaction occurred, and 577 °C and 1350 °C, there is the phenomenon of weightlessness Through analysis of these temperature points, we have to determine the sodium pyroxene (NaFeSi2O6)and feldspar (KAlSiaOs) the synthesis temperature, through the XRD results show that, 750 °C when Na2(D • F^Ch-SiCh system have little sodium pyroxene (NaFeSi2O6)synthesis but not synthesis of pure sodium pyroxene (NaFeSi2C)6). At 1100 °C, a small amount of potassium feldspar (KAlSisOg).Key words： pure sodium Fai stone； K-Feldspar； synthetic conditions目录摘要 IAbstract II第一章文献综述 11.1概述 11.2富钾板岩的热物理化学性质及合成 21.2.1矿石综述 31.2.2矿石的化学成分及组成 31.2.3富钾板岩矿石的矿物组成 41.2.4富钾板岩的成因分析 41.2.5富钾板岩矿石的可磨性 71.2.61艺试验研究 81.2.7烧成温度对熟料溶出效果的影响 101.2.8富钾板岩综合利用的途径 101.2.9结束语 141.3钠长石的热物理化学性质及合成 141.3.1富钠长石岩 141.3.2钠长石岩组成矿物特征 161.3.3钠长石熔融和溶解特点 171.3.4结果与讨论 181.4钠辉石和钾长石合成的实验方案 19第二章 钠辉石合成条件的研究 202.1概述 202.1.1 Na20 • FeQs 的合成 202.1.2铁酸钠NaQ • Fe203—Si02体系焙烧固相反应的研究 212.2 NaQ • Fe203—Si02体系焙烧固相反应的DSC、TG分析 312.3小结 33第三章 钾长石合成条件的研究 353.1概述 353.1.1 K2OA12O3的合成 353.1.2 KAlSi3O8 的合成 37第四章结论 42参考文献 43致谢 45第一章文献综述1.1概述白云鄂博群是组成华北古陆北缘陆缘裂谷建造的主要地层，其主要岩性为一套低绿 片岩相的火山岩、热水沉积岩及陆源沉积岩系,主要由碱性火山岩、白云岩、变质砂砾岩、 长石石英砂岩、板岩及结晶灰岩组成。

其岩性组成表现了裂谷沉积建造的发育特征，都 拉哈拉岩组和尖山组是裂陷期沉积，由类磨拉石粗碎屑岩建造和火山岩建造组成上部 4个岩组为裂谷沉降期沉积物，表现水体深浅频繁变化的多旋回韵律型沉降，由细碎屑 岩、碳酸盐岩互层构成了多个沉降旋回韵律其中白云鄂博矿区含矿白云岩及富钾板岩 是多年来研究者感兴趣的岩性，不同的研究者对其成因的认识也各异根据白云鄂博矿 区岩层剖面的研究，从南向北依次（图1）为富钠火山岩（图1.1中照片1）-富钾板岩一含 矿白云岩（图1.1中照片2）,其地层的层位相当于尖山组之上的层位本文只对白云鄂博 矿区富钾板岩的成因进行研究，其岩性层序的研究在另文中介绍本文所提出的富钾板 岩是一种热水沉积钾长石岩的认识，主要有3方面的证据：（1）在热水流体中钾离子浓度 与温度有关，温度高时钾离子浓度增加，表明高温时氧化钾的溶解度较大，因此具备了 热水沉积的物质条件；（2）在火山期后热液充填的杏仁体中发现有钾长石矿物结晶充填 物，表明了存在热水沉积钾长石岩的可能性，且其钾长石成分以低温有序的微斜长石为 主白云鄂博的富钾岩石为微晶钾长石矿物组成的致密岩石，钾长石中低温有序的微斜 长石占98%以上，不同于以高温无序的透长石为主的火山喷发岩，且含有B、F、Sr、 Ba等热液富集元素或矿物，对此类岩石很难用热液交代或正常火山岩成因来解释；（3） 结合白云鄂博矿区岩性层序的研究，在底部发现了富钠长石及钠闪石为主的火山岩（图 1.1中照片1）,富钾板岩上部过渡为主要矿化层，有些地段还见到含富钾板岩碎屑的白 云岩（图版1.1中照片2）,因此富钾板岩属于火山期后高温热水沉积的钾长石岩，与矿化 作用的关系极为密切。

图1.1 口云鄂博矿区岩层剖面图1. 2富钾板岩的热物理化学性质及合成富钾板岩主要产于下部第二岩组尖山组中，是裂谷裂陷期火山期后的产物，且分布 比较局限，在主矿及东矿区含矿白云岩南侧呈厚层透镜状分布，在矿化白云岩及南部的 富钠火山岩中也有薄层富钾板岩夹层，西矿有少量夹层产出富钾板岩的岩石矿物学特 征前人对富钾板岩的成因有多种认识，李毓英最早将其称为黑色致密状硅质板岩，厚度 为300多m,板岩中夹有白云岩、灰岩和石灰岩透镜体，1965年内蒙古地质局105地质 队定名为富钾板岩李继亮在西矿段板岩中发现有酸性火山岩；中国科学院地球化学所 研究认为近矿富钾板岩的分布局限于主东矿和西矿段，区域上不可对比，因此认为近矿 富钾板岩是由围岩蚀变形成的，并且提出了5条证据；而白鸽等明确提出富钾板岩是粗 面质火山岩根据岩矿鉴定和岩石化学成分分析，白鸽等认为，除少量泥质板岩、石英 岩、白云岩和灰岩外，富钾板岩和黑云母片岩原岩主要为一套火山岩，包括粗面岩、碱 性玄武岩、英安岩、碱流岩及火山凝灰岩等，认为富钾板岩按其化学成分w(K2O)为7%〜 16%, w(SiO2)为58%〜65%,以高A1低Fe为主，属高钾钠闪碱流质粗面岩。

在主东矿 南侧与西矿段白云岩夹层及底部还见有钠长板岩，并根据富钾板岩中有顿冰长石的存在, 这是海相火山沉积粗面岩的证据作者在白云鄂博矿区的研究中确实发现有火山岩及火 山碎屑岩，其与富钾板岩呈过渡关系，但富钾板岩本身并不是火山岩上述研究资料表 明，有关富钾板岩与黑云母片岩等描述的地质产状、产出状态、结构构造、化学成分应 该说是一致的，也符合两岩性的自然分布状况，但在是否为火山岩成因问题上认识不一 富钾板岩在主东矿有多层产出，呈独立不规则层状、致密块状（图版1.1中照片3）,在白 云岩中呈夹层或混层产出，或作为岩屑分布在白云岩中，有一些可能是火成白云岩中的 杏仁体，在钠长钠闪火山岩中呈夹层或混层产出几种产状，其与富钠火山岩或白云岩呈 过渡接触关系1. 2. 1矿石综述富钾板岩矿石为其表层板状岩石,粉料粒度组成如下:>125 U m（120目筛上）为4.7%； 88um~125u m为24.5%； <88um（170目筛下）为70.8%,此矿石粉料已能满足常规烧 结法配料料浆的粒度要求（+120目筛上残留<12%）,故配制生料时不再进行磨矿处理1. 2. 2矿石的化学成分及组成白云鄂博矿区富钾板岩主要有两种类型：黑色板岩和浅色板岩。

黑色板岩呈似层状，产出在含钾岩系中部，外观呈灰黑色、褐黑色，致密坚硬，板理发育， 断口参差状，镜下观察呈细粒，隐晶质、泥质及斑状变晶结构从贵阳地矿所的矿样分 析结果可见，矿物组成以微斜长石为主，其次见少量黑云母、金云母、钠闪石、黄铁矿、 方解石、磷灰石等，其化学成分见表1.1表1.1白云鄂博矿区黑色板岩化学成分统计表SO2AhOjMnOGOWPABaO平物58.130.2916.091.363.720.121.190.980.9612.930.150.42理论值M.7018.4016.9浅色板岩浅色板岩是黑色板岩受热退色作用所致,二者常相互混杂产出，最大厚度也只有数米,这两种板岩在结构、矿物成分和化学成分上基本是一致的浅色板岩外观呈白色、灰白 色，矿物成分以微斜长石、条纹长石为主，基本情况与黑色板岩相同 富钾板岩的化学组成见表1.2对上述筛分后的矿样分别测定其各粒级化学组成，发 现矿石中氧化铝、氧化钾的含量在各粒级物料中大致相同，硫化物则主要集中在170目 的细粒中说明富钾板岩矿石的化学成分基本上是均匀分布的，用简单的筛分不可能获 得富钾的精矿1. 2. 3富钾板岩矿石的矿物组成对矿石做X光衍射分析，经衍射图谱中特征峰认定，有钾长石（KAlSi3O8）和 CaO • AI2O3 • 2Si02o表1.2矿石的化学组成化学组成，%矿SiO2Fe2O3A12O3CaONa2OK2OST灼其A/〔K/(K/石减它SA)R)152.05.217.74.30. 8612. 171.081.345.350.340. 8260. 70253.366. 3515.454. 50. 811. 771. 16.670.290.9120. 72注：K为氧化钾、氧化钠含量总和，以下同。

富钾板岩的主要成分为钾长石（KAlSisCM和白云母（K2O3。