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Au-As-S多元流体交代菱铁矿形成载金黄铁矿的矿物学证据

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矿物学报 2024年

作者：唐红梅鲜海洋何宏平李珊何昭露朱建喜李琴邓腾江西省科学院能源研究所中国科学院广州地球化学研究所中国科学院矿物学与成矿学重点实验室广东省矿物物理与材料开发研究重点实验室中国科学院大学东华理工大学地球科学学院

成矿流体与含铁围岩反应可生成大量黄铁矿并伴随金的高效沉淀，然而含Au-As-S的多元流体交代含铁碳酸盐围岩形成载金黄铁矿的矿物学过程还有待揭示。本文运用水热实验模拟了Au-As-S多元流体交代菱铁矿的成矿过程，采用X射线衍射（XRD）... 详细信息

成矿流体与含铁围岩反应可生成大量黄铁矿并伴随金的高效沉淀，然而含Au-As-S的多元流体交代含铁碳酸盐围岩形成载金黄铁矿的矿物学过程还有待揭示。本文运用水热实验模拟了Au-As-S多元流体交代菱铁矿的成矿过程，采用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）和电子探针显微分析（EPMA）等方法表征了菱铁矿蚀变前后的矿物学特征。结果表明，含Au-As-S的多元热液流体交代菱铁矿可生成载金黄铁矿，且黄铁矿的平均颗粒尺寸受控于初始溶液的As浓度；当初始溶液As浓度从0升至100×10–6，黄铁矿的平均颗粒尺寸减小约56%；初始溶液As浓度越高，进入黄铁矿结构中的As则越多，也更有利于流体中的Au以不可见金的形式进入黄铁矿；所形成的载金黄铁矿的Au与As含量呈现显著的正相关性，即存在As-Au耦合关系，与已报道的载金黄铁矿中的现象一致。该研究不仅深入剖析了菱铁矿在含Au-As-S的多元流体蚀变前后的矿物学演化特征，还有助于对载金黄铁矿中Au-As耦合关系成因的认识。

关键词：菱铁矿交代反应黄铁矿砷金

江西大埠离子吸附型重稀土矿床中稀土的富集–分异机制

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地球化学 2024年

作者：王珩包志伟谭伟何宏平黄玉凤梁晓亮朱建喜马灵涯中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室中国科学院深地科学卓越创新中心中国科学院大学

目前，全球离子吸附型稀土矿床以轻稀土型为主，重稀土型矿床相对稀少，主要分布在我国南方地区。本文以江西大埠离子吸附型重稀土矿床为研究对象，对风化剖面样品进行详细的矿物学和地球化学分析，旨在探究离子吸附型重稀土矿床... 详细信息

目前，全球离子吸附型稀土矿床以轻稀土型为主，重稀土型矿床相对稀少，主要分布在我国南方地区。本文以江西大埠离子吸附型重稀土矿床为研究对象，对风化剖面样品进行详细的矿物学和地球化学分析，旨在探究离子吸附型重稀土矿床中稀土的富集–分异机制。结果表明，新鲜基岩为白云母花岗岩，稀土元素(REE)含量为247～307 μg/g，轻稀土元素/重稀土元素(LREE/HREE)为0.21～0.29。风化壳中稀土主要富集在全风化层上部和半风化层下部，稀土含量最高分别为711 μg/g和712 μg/g， LREE/HREE分别为0.39和0.20。球粒陨石标准化稀土元素配分图显示，富矿层具有左倾的重稀土分布模式，主要继承于基岩的HREE富集特征。在弱风化白云母花岗岩和风化壳中，长石和白云母风化形成了高岭石、伊利石和少量埃洛石。稀土氟碳酸盐、硅铍钇矿和石榴子石发生风化，释放出的REE被上述黏土矿物吸附。因此，离子交换态是风化壳中REE的主要赋存形式，占全样REE含量的50%以上，在全风化层的富矿层中可高达71%。相对于基岩，风化壳中LREE/HREE值整体更高，可能因为地下水中碳酸根的络合作用促使部分HREE从风化壳中流失。另外，表土层到半风化层的总稀土和离子交换态稀土的LREE/HREE值逐渐降低，表明HREE更易向下迁移，在风化壳下部更富集。上述认识有助于深入理解离子吸附型重稀土矿床中稀土的富集–分异机制。

关键词：大埠重稀土矿床白云母花岗岩稀土富集–分异 LREE/HREE

工程教育专业认证背景下典型地方高等院校《固体废物处理与处置》课程的教学改革探索

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中文科技期刊数据库（文摘版）教育 2024年第5期 169-172页

作者：陶征楷何宏平安徽工程大学化学与环境工程学院安徽芜湖241000 深圳大学化学与环境工程学院广东深圳518055

《固体废物处理与处置》作为环境工程专业的核心课程,是专业培养的重要一环。为强化固废人才培养,本文基于工程教育专业认证的核心理念,分析《固体废物处理与处置》课程教学现状和问题,提出强化学生创新能力、工程实践能力的教学改革思... 详细信息

《固体废物处理与处置》作为环境工程专业的核心课程,是专业培养的重要一环。为强化固废人才培养,本文基于工程教育专业认证的核心理念,分析《固体废物处理与处置》课程教学现状和问题,提出强化学生创新能力、工程实践能力的教学改革思路,并从教学体系、教学新理念和教学三方面探索教学改革,以期提高课程教学质量并为本专业工程认证奠定基础。本文基于工程教育专业认证背景,以典型地方高等院校为例分析了目前本课程存在的教学问题,进而对教学设计、教学理念及方法以及教学考核方式进行了改革探索,实现“以学生为中心”和“重能力培养”的目标。

关键词：专业认证固体废物教学改革课程思政

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光照作用对水铁矿去除Cr(Ⅵ)的影响

地球化学 2024年第1期53卷 153-162页

作者：吕瑛陈情泽朱润良朱建喜何宏平中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

Cr在环境中释放易导致重金属污染,其所造成的环境危害与Cr存在形态紧密相关。Cr(Ⅵ)多以Cr_(O)_(4)^(2–)或Cr_(2)O_(7)^(2−)形式存在,在水体中具有较高溶解度和迁移性,且具有较大的毒性。水铁矿具有大比表面积和高反应活性,是环境中Cr(... 详细信息

Cr在环境中释放易导致重金属污染,其所造成的环境危害与Cr存在形态紧密相关。Cr(Ⅵ)多以Cr_(O)_(4)^(2–)或Cr_(2)O_(7)^(2−)形式存在,在水体中具有较高溶解度和迁移性,且具有较大的毒性。水铁矿具有大比表面积和高反应活性,是环境中Cr(Ⅵ)的重要吸附剂;同时,水铁矿也是一种天然半导体矿物,在光照诱导作用下可产生光电子并转移电子。然而,水铁矿表面的光化学反应对Cr(Ⅵ)地球化学行为的影响尚不清楚。因此,本研究探讨了光照对水铁矿去除Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:在黑暗条件下,水铁矿通过吸附作用去除了57%的Cr(Ⅵ);在光照有氧条件下,水铁矿对Cr(Ⅵ)的去除率上升到67%;在厌氧条件下,光照效应的增强作用更加明显,水溶液中Cr(Ⅵ)几乎完全被去除。结合傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析发现,水铁矿能够快速吸附Cr(Ⅵ),其中有62%的Cr在水铁矿表面被还原,占总去除率的41.5%。因此,光照能够通过还原作用增强水铁矿对Cr(Ⅵ)的去除,从而降低Cr(Ⅵ)的迁移性和环境毒性。本研究为深入认识地表环境中铁(氢)氧化物对氧化还原敏感元素地球化学行为的制约机理提供了新信息。

关键词：光照水铁矿六价铬吸附氧化还原反应

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稀土元素的生物毒害性研究进展

地球化学 2024年第1期53卷 3-16页

作者：王园园傅浩洋朱建喜何宏平梁晓亮中国科学院广州地球化学研究所矿物与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049 同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

稀土由于具有独特的物理化学性质,被广泛地应用于电子、冶金、机械、石油化工等多个领域。随着其应用范围的不断扩大,稀土元素不可避免地进入环境,并可能通过食物链、呼吸、皮肤接触等多种途径对人类健康产生威胁。因此,研究稀土元素的... 详细信息

稀土由于具有独特的物理化学性质,被广泛地应用于电子、冶金、机械、石油化工等多个领域。随着其应用范围的不断扩大,稀土元素不可避免地进入环境,并可能通过食物链、呼吸、皮肤接触等多种途径对人类健康产生威胁。因此,研究稀土元素的生物毒害性有利于增强对稀土元素的全面认识,对评估稀土环境风险具有重要意义。本文综述了近年来稀土元素的生物毒害性研究进展,主要包括:稀土元素对植物、动物和人体的生物毒害效应及其机制;稀土元素的不同暴露方式及其健康影响;稀土元素的安全临界剂量研究进展。当前由于人们对稀土元素的生物毒害效应认识不足,因此,未来应加强对稀土不同暴露方式下的人体健康效应的关注。尤其需要注意在离子吸附型稀土矿大面积出露的华南地区,自然区的暴露作用不容忽视,特别要警惕人群的摄食量和与稀土元素可能有关的病症;基于现有对稀土暴露方式的认识,优化作业流程并加强管理,减少甚至切断相关稀土暴露源;加快建立并推行稀土安全临界剂量标准,为稀土污染评价和环境治理提供参考。

关键词：稀土元素生物毒害性暴露作用安全临界剂量

风化壳中不同种类黏土矿物对离子态稀土元素富集的贡献——以帽峰山风化剖面为例

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 270-282页

作者：徐洁黄伟光王高锋徐永进魏景明朱建喜何宏平中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049 广晟有色金属股份有限公司广东广州510610

在离子吸附型稀土矿床中,黏土矿物被认为是可交换离子态稀土元素的主要载体。高岭石和埃洛石是风化壳中富集稀土元素的主要黏土矿物,高岭石和埃洛石属同族矿物,结构相似,互为多型,由于常规方法无法准确区分高岭石和埃洛石的矿物组成和含... 详细信息

在离子吸附型稀土矿床中,黏土矿物被认为是可交换离子态稀土元素的主要载体。高岭石和埃洛石是风化壳中富集稀土元素的主要黏土矿物,高岭石和埃洛石属同族矿物,结构相似,互为多型,由于常规方法无法准确区分高岭石和埃洛石的矿物组成和含量,从而无法准确区分各黏土矿物对稀土元素富集的贡献。本文以帽峰山风化剖面为研究对象,采用甲酰胺法处理风化壳样品,对风化壳中的高岭石和埃洛石进行半定量分析。并且,通过模拟吸附实验,查明了各类黏土矿物对稀土离子的吸附特征和吸附量,并结合等温吸附模型,揭示了黏土矿物对稀土离子的吸附机理。进一步通过理论计算,量化了各类黏土矿物对风化剖面不同深度稀土元素富集的贡献。结果表明,全风化层稀土元素富集的主要贡献矿物是高岭石,全风化层下部和表土层稀土元素富集的主要贡献矿物是埃洛石,半风化层稀土元素富集的贡献矿物同时包括高岭石、埃洛石和伊利石。本文半定量分析了风化壳中高岭石和埃洛石的矿物组成,量化了各类黏土矿物对风化壳各层稀土元素富集的贡献作用,厘清了各类黏土矿物对稀土离子的吸附机理,为进一步认识风化壳中稀土元素富集机制奠定理论基础。

关键词：离子吸附型稀土富集黏土矿物高岭石埃洛石

稀土La^(3+)离子在高岭石表面吸附的原位AFM研究

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大地构造与成矿学 2024年第2期48卷 283-292页

作者：冉凌瑜王高锋王迎亚梁晓亮朱润良朱建喜何宏平中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049

离子吸附型稀土矿是我国优势矿产资源,该类型矿床中,稀土元素主要是以离子的形式吸附在高岭石、埃洛石和铁锰氧化物等次生矿物上。本文主要通过原子力显微镜(AFM)的微观区域的力学测量功能,结合DLVO理论,研究原位水环境下稀土La^(3+)对... 详细信息

离子吸附型稀土矿是我国优势矿产资源,该类型矿床中,稀土元素主要是以离子的形式吸附在高岭石、埃洛石和铁锰氧化物等次生矿物上。本文主要通过原子力显微镜(AFM)的微观区域的力学测量功能,结合DLVO理论,研究原位水环境下稀土La^(3+)对高岭石不同表面(Si面和Al面)Stern电位的影响,揭示高岭石对La^(3+)的吸附能力随Si面和Al面表面性质不同而变化。实验结果表明:当La^(3+)浓度从0增加至1.0 mmol/L时,高岭石Si面的Stern电位由−46 mV转变为4 mV,表明高岭石Si面对La^(3+)有吸附作用;而Al面的Stern电位(在28~31 mV之间波动)几乎没有变化,表明高岭石Al面对La^(3+)的吸附作用不强。该研究表明在pH=4~6的风化壳条件下,高岭石Si面对La^(3+)的吸附可能占主导作用,Al面的贡献相对较小。本研究从微观角度揭示了稀土元素在高岭石不同表面的吸附特征,明确了高岭石不同表面对稀土元素吸附的贡献,为阐明风化壳中稀土的富集机制提供信息。

关键词：黏土矿物高岭石稀土吸附 AFM 离子吸附型稀土

黔西北毕节地区富锂铝质岩的矿物学特征和锂的赋存状态研究

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岩石学报 2024年第8期40卷 2321-2333页

作者：张朝群谭伟苏菲唐座代启勇何宏平贺怀宇朱日祥中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学院重点实验室广州510640 贵州省地矿局区域地质调查研究院贵阳550005

随着新能源产业的迅速发展,锂矿已成为科技创新、经济发展的重要战略资源。我国的黏土型锂矿分布广、储量巨大,有望成为锂资源开发的重要方向。深入研究黏土型锂矿中锂的赋存状态,可为后续的提锂工艺提供理论基础。近期,黔西北毕节地区... 详细信息

随着新能源产业的迅速发展,锂矿已成为科技创新、经济发展的重要战略资源。我国的黏土型锂矿分布广、储量巨大,有望成为锂资源开发的重要方向。深入研究黏土型锂矿中锂的赋存状态,可为后续的提锂工艺提供理论基础。近期,黔西北毕节地区二叠系梁山组的铝质岩中发现了超常的锂富集,但锂的赋存状态尚不清楚,这限制了对该地区锂资源的综合开发利用。本研究利用矿物学和化学分析手段对该地区的富锂铝质岩进行了矿物学特征和锂赋存状态分析,结果表明:所选梁山组富锂铝质岩的Li2O含量为0.62%;主要矿物成分为伊利石、锂绿泥石和一水硬铝石;锂赋存在伊利石和锂绿泥石等黏土矿物的结构中,吸附态锂的含量非常低。基于这些发现,本研究进一步采用分级沉淀法富集含锂的黏土矿物,富集后的样品黏土矿物含量得到了提升。以上研究结果为黏土型锂资源的高效提取提供了科学依据,对促进我国新能源产业的可持续发展具有重要意义。

关键词：锂黏土矿物赋存状态锂绿泥石黔西北

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一株分离自华南离子吸附型稀土矿的短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附行为及机理研究

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地球化学 2024年第1期53卷 77-86页

作者：李旭锐谭伟梁晓亮贺依琳王珩陈永林何宏平中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室/广东省矿物物理与材料重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司广西桂林541000

离子吸附型稀土矿是重要的表生矿床,提供了全球90%以上的重稀土。矿床中活跃的微生物能够通过吸附作用影响稀土元素的富集及分异,然而风化壳中的天然细菌对全配分稀土元素吸附行为及机理的相关研究仍然较为缺乏。本文选用离子吸附型稀... 详细信息

离子吸附型稀土矿是重要的表生矿床,提供了全球90%以上的重稀土。矿床中活跃的微生物能够通过吸附作用影响稀土元素的富集及分异,然而风化壳中的天然细菌对全配分稀土元素吸附行为及机理的相关研究仍然较为缺乏。本文选用离子吸附型稀土矿风化壳中分离出的短小芽孢杆菌,通过吸附实验研究在不同pH值、吸附时间和细菌浓度条件下,细菌对稀土元素的吸附行为。结果表明,短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附容量最大可达41.9 mg/g,且重稀土元素在细菌细胞表面和水体之间的分配系数大于轻稀土元素。TEM图像显示,稀土元素在细菌表面形成沉淀;EDS分析显示,细胞表面大量Na、K、Ca等元素在与稀土元素发生离子交换后被脱除。细胞表面磷与稀土元素的分布一致性指示磷酸基团是稀土元素吸附的重要位点,重稀土元素通过与磷酸基团形成稳定的高配位络合物优先吸附在细菌表面。Zeta电位曲线表明,短小芽孢杆菌等电点为2.8,在高于等电点的pH值条件下,微生物对稀土的吸附存在静电吸引。因此,在表生环境中,微生物能够通过形成微沉淀、离子交换、表面络合和静电作用的多种机制吸附稀土元素,促进稀土元素的富集及分异。另外,短小芽孢杆菌有望作为潜在的生物吸附剂应用于稀土元素提取及回收。

关键词：离子吸附型稀土矿微生物吸附稀土分异吸附机制