碱分解含镁硅酸盐的光谱学研究

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1、万方数据锌卷昙／J大’UDC密级学位论文碱分解含镁硅酸盐的光谱学研究作者姓名：徐敏指导教师：许茜教授东北大学冶金物理化学研究所申请学位级别：博士学科类别：工学学科专业名称：冶金物理化学论文提交日期：2014年4月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答懒脚：吴维叟评阅人：东北大学2014年6月万方数据ADissertationinMetallurgicalPhysico—ChemistryIIllliIlllillllllltll卜Y2995708spectroscopicstudyonthedecomposit

2、ionofmal!"silicate’alkalifusion。NaOHmaanesmmsilicatebyalKalltuSIOnusingaByXuMinSupervisor：ProfessorXuQianNortheasternUniversityJun2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导F完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示

3、谢=f￡思0学位论文作者签名：每家磊炙日期：加f中。彳．哆学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年√学位论文作者签名：磊袋凇签字日期：矽1毕．乡．叩导师签名：签字日期：夕彩坛鄂洲万方数据本博士论文由国家重点基础研究发展计划(973计划)(项目编号：No．2

4、007CB613603)、国家自然科学基金(项目编号：No．51174055)、国家自然科学基金(项目编号：No．51204037)和上海市现代冶金与材料制备重点实验室开放课题资助项目(SELF-2009—02)资助。万方数据东北大学博士学位论文摘要碱分解含镁硅酸盐的光谱学研究摘要随着镍需求量的增加，以及世界上硫化镍矿资源的日益枯竭，对硅酸盐型的镍矿应用的重要性日益凸显。碱熔融和碱焙烧处理硅酸盐型红土镍矿是镍矿利用的一种重要手段，利用谱学方法研究硅酸盐在碱体系中的化学反应历程与反应机理等问题，将为高效利用硅酸盐型矿物中的有价元素提

5、供重要的理论基础。本文以Na2Si03、MgCl2(MgS04)为原料，采用沉淀法和固相烧结法制备了偏硅酸镁(MgSi03)、镁橄榄石(MgzSi04)和硅酸镁镍(MgNiSi04)，并以制备的这三种含镁硅酸盐为反应原料，利用谱学方法进行碱熔融反应机理研究。取得以下研究结果：以Na2Si03和MgCl2(或MgS04)为原料，利用沉淀法可制备出MgSi03；采用改进的固相烧结法可制备出单相M92Si04和MgNiSi04；高温焙烧后可得橄榄石相结构组成，镍离子以异质同相的方式存在于M92Si04橄榄石相中。通过对样品的红外和拉曼光

6、谱的分析表明，MgSi03中的硅氧四面体主要是以两个桥氧连接构成的链状(Q2)结构，而M92Si04和MgNiSi04为不含有桥氧的岛状(Qo)结构。对含镁硅酸盐碱熔融不同阶段的XRD分析、红外光谱分析和拉曼光谱分析表明，硅酸盐与熔融碱的反应不是以阳离子交换开始的；MgSi03的碱熔反应过程中Si—Ob．Si键被(si．O．M)的结构取代，生成Na2MgSi04、M92Si04等中间产物，碱熔反应最终产物为Mg(OH)2和Na4Si04，拉曼光谱可以在线分析出碱熔融反应使链状结构硅氧四面体转化为岛状结构，MgSi03中的桥氧键(S

7、i．O．Si)被逐次断开，并且被(Si—O—M)取代。NaOH对岛状结构的M92Si04和MgNiSi04作用中Na离子对Mg离子和Ni离子的替换是逐次进行的，并且存在优先替换Ni离子的趋势；并且通过延长反应时间、增加碱的用量与提高温度均能够明显提高碱熔融反应进程。硅酸盐与碱熔融反应中，反应碱矿比、反应时间、反应温度的增加都可提高硅溶出率，其中碱矿比对反应起决定性作用；当碱矿比较低时，硅溶出率随反应时间、反应温度增加上升明显；碱矿比较高时，碱熔反应可以较快趋于平衡。关键词：镁硅酸盐；MgSi03；M92Si04；MgNiSi04；

8、碱熔融；分解；拉曼光谱；Ⅱ万方数据东北大学博士学位论文AbstractAspectroscopicstudyonthedecompositionofmagnesiumsilicatebyalkalifusionusingNaOHAbstractTh