黄铁矿生长机制实验研究

论文摘要

黄铁矿是地壳中最常见的硫化物,对地质环境和成矿条件具有标识意义,是提取硫黄和制造硫酸的主要矿物原料,又是金的最主要载体矿物,一直是矿物学领域的重要研究对象。近年来,人们在其形态与成因关系、化学成分、热电性；去除废水中的金属离子、环境的评价与治理；作为太阳能电池材料等方面的应用研究有了许多进展。系统研究黄铁矿的生长机制,可了解和掌握黄铁矿结晶生长规律,在地质条件判定、成矿机制研究具有重要的理论意义,在黄铁矿的深入开发和利用等方面有实际应用意义。本文根据天然黄铁矿形成机理,利用真空管式炉等实验设备,通过热硫化法和热液化学法模拟天然黄铁矿形成条件和基本过程,在250℃-410℃之间获得了黄铁矿晶体,以及共生产物磁黄铁矿、白铁矿、磁铁矿、S8晶须等组合产物。运用扫描电镜、X射线单晶衍射分析、X射线粉晶衍射分析、红外光谱等手段,对实验产物形貌、化学元素计量比、物相结构特点等进行测试分析。分析和讨论了温度、时间、反应物质等对黄铁矿结晶生长的具体影响；黄铁矿相、白铁矿转变条件；磁黄铁矿与黄铁矿共存条件；氧化还原反应、硫源与铁源对黄铁矿结晶生长的影响等。运用晶体生长理论,结合实验条件,产物特点,对黄铁矿结晶生长规律进行了讨论。认为白铁矿相向黄铁矿相转变、磁黄铁矿相消失的温度界限,可作为地质温度计使用,对地质条件判定具有重要的参考价值；热液化学法中,随着反应物的不同即铁源、硫源的不同,得到产物有所差别,但只有有氧化还原反应过程才会有黄铁矿相的出现；黄铁矿的结晶生长过程中,反应时间对黄铁矿的结晶生长不起控制作用。低温阶段（250℃-280℃）扩散控制机理控制黄铁矿结晶生长；中温阶段（超过330℃）,二维成核机制开始取代扩散控制机理；高温阶段（380℃）,三维成核生长机理取得优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第1章 黄铁矿研究现状及意义
• 1.1 黄铁矿产状与形成条件
• 1.2 黄铁矿应用现状
• 1.3 研究目的和意义
• 第2章 黄铁矿晶体生长实验
• 2.1 黄铁矿的实验制备研究现状
• 2.1.1 模拟天然黄铁矿形成的实验研究
• 2.1.2 黄铁矿晶体的制备
• 2.1.3 黄铁矿光电薄膜的制备
• 2.2 热硫化法合成黄铁矿晶体的生长实验
• 2.2.1 实验过程
• 2.2.2 实验结果分析
• 2.3 热液化学法合成黄铁矿晶体的生长实验
• 2.3.1 实验过程
• 2.3.2 实验结果分析
• 第3章 黄铁矿生长机制讨论
• 3.1 晶体生长理论
• 3.1.1 晶体生长基本过程
• 3.1.2 晶体生长与界面相的关系
• 3.2 黄铁矿生长机制讨论
• 3.2.1 生长机制的确定
• 3.2.2 黄铁矿的生长条件
• 3.2.3 白铁矿和磁黄铁矿相的存在
• 3.2.4 氧化还原反应存在意义
• 3.2.5 黄铁矿生长的铁源、硫源
• 3.2.6 红外分析
• 第4章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢