Особенности взаимодействия шеелита с растворами HCl при 400 и 500°С, 100 МПа и различных f(O2) (по экспериментальным и расчетным данным)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведены экспериментальные исследования по растворимости шеелита в растворах HCl в интервале концентраций от 0.01 до 0.316 моль кг–1 H2O при 400 и 500°С, давлении 100 МПа и фугитивности кислорода (водорода), заданной буферами Cu2O–CuO, Fe3O4–Fe2O3, Ni-NiO и Co-CoO. Установлено, что шеелит в растворах HCl при указанных параметрах растворяется инконгруэнтно. В растворах, содержащих от 0.01 до 0.0316 mHCl, в продуктах опытов, наряду с шеелитом, обнаруживаются незначительные количества оксидов вольфрама WO3 и (или) WO3 – x. В растворах, содержащих от 0.1 до 0.316 mHCl, наблюдается образование кальций-вольфрамовых бронз (CTB) CaxWO3, средний состав которых соответствует формуле Ca0.07WO3. На основе анализа полученных экспериментальных данных рассчитаны свободные энергии образования оксидов вольфрама WO3, WO2.9, шеелита и кальций-вольфрамовой бронзы. С использованием взаимосогласованных термодинамических данных рассчитана растворимость шеелита в растворах HCl, (Na,K)Cl с участием алюмосиликатных буферов. Показано, что шеелит имеет широкую область конгруэнтной растворимости в солевых системах.

Об авторах

А. Ф. Редькин

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского РАН

Email: redkin@iem.ac.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 4

Н. П. Котова

Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kotova@iem.ac.ru
Россия, 142432, Московская область, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 4

Список литературы

  1. Брызгалин О.В. О растворимости вольфрамовой кислоты в водно-солевых растворах при высоких температурах // Геохимия. 1976. № 6. С. 864–870.
  2. Жидикова А.П., Ходаковский И.Л. Термодинамические свойства ферберита, гюбнерита, шеелита и повелита. Физико-химические модели петрогенеза и рудообразования. Новосибирск: Наука, 1984. 156 с.
  3. Коржинская В.С., Зарайский Г.П. Экспериментальное исследование равновесия шеелит-ферберит в хлоридном флюиде при Т = 300–600°C, Р = 1 кбар // Докл. АН. Сер. Геохимия. 1997. Т. 353. № 5. С. 663–666.
  4. Наумов Г.Б., Рыженко Б.Н., Ходаковский И.Л. Справочник термодинамических величин (для геологов). М.: Атомиздат, 1971. 384 с.
  5. Покровский В.А. Исследование минеральных реакций в модельных гидротермальных системах: автореф. дисс. … канд. геол.-минералог. наук. М: МГУ, 1984.
  6. Редькин А.Ф. Экспериментальное и термодинамическое изучение реакций, контролирующих условия образования околорудных березитов: автореф. дисс. … канд. хим. наук. М: ГЕОХИ АН СССР, 1983. 27 с.
  7. Рафальский Р.П., Брызгалин О.В., Федоров П.Л. Перенос вольфрама и отложение шеелита в гиротермальных условиях // Геохимия. 1984. № 5. С. 611–624.
  8. Рафальский Р.П. Гидротермальные равновесия и процессы минералообразования. М.: Атомиздат, 1973. 288 с.
  9. Черкашина Н.И., Павленко В.И., Ястребинский Р.Н. Фазовые переходы и изменение электрофизических свойств WO3 в температурном диапазоне 83–673 К // Известия ВУЗов. Физика. 2019. Т. 62. № 5 (737). С. 126–131.
  10. Шваров Ю.В. О термодинамических моделях реальных растворов // Геохимия. 2007. № 6. С. 670–679.
  11. Akinfiev N.N., Korzhinskaya V.S., Kotova N.P., Redkin A.F., Zotov A.V. Niobium and tantalum in hydrothermal fluids: Thermodynamic description of hydroxide and hydroxofluoride complexes // Geochim. Cosmochim. Acta. 2020. V. 280. P. 102–115.
  12. Akinfiev N., Zotov A. Thermodynamic description of equilibria in mixed fluids (H2O-non-polar gas) over a wide range of temperature (25–700°C) and pressure (1–5000 bars) // Geochim. Cosmochim. Acta. 1999. V. 63 (13/14). P. 2025–2041.
  13. Cazzanelli E., Vinegoni C., Mariotto G., Kuzmin A. and Purans J. Low-temperature polymorphism in tungsten trioxide powders and its dependence on mechanical treatments // J. Solid State Chem. 1999. V. 143. P. 24–32.
  14. Charlu T.V., Kleppa O.J. High-temperature combustion calorimetry 1. Enthalpies of formation of tungsten oxides // J. Chem. Thermodyn. 1973. V. 5. P. 325–330.
  15. Chase Jr. M.W. NIST-JANAF thermochemical tables // Journal of physical and chemical reference data, Monograph;, no. 9. American Chemical Society; Woodbury N.Y. American Institute of Physics for the National Institute of Standards and Technology. 1998. 1961 p.
  16. Foster R.P. Solubility of scheelite in hydrothermal chloride solutions // Chem. Geol. 1977. V. 20(1). P. 7–43.
  17. Johnson J.W., Oelkers E.H., Helgeson H.C. SUPCRT92: A software package for calculating the standard molal thermodynamic properties of minerals, gases, aqueous species, and reactions from 1 to 5000 bar and 0 to 1000°C // Computers & Geosciences. 1992. V. 18 (7). 899–947.
  18. Ghosh K., Roy A., Tripathi S., Ghule S., Singh A.K., Ravishankar N. Insights into nucleation, growth and phase selection of WO3: morphology control and electrochromic properties // J. Mater. Chem. 2017. V. 5. P. 7307–7316.
  19. Han B., Khoroshilov A.V., Tyurin A.V., Baranchikov A.E., Razumov M.I., Ivanova O.S., Gavrichev K.S., Ivanov V.K. WO3 thermodynamic properties at 80–1256 K revisited // J. Therm. Anal. Calorim. 2020. V. 142. P. 1533–1543.
  20. Helgeson H.C., Delany J.M., Nesbitt H.W., Bird D.K. Summary and critique of the thermodynamic properties of rock-forming minerals // Amer. J. Sci. 1978. V. 278-A. 229 p.
  21. Hemley J.J. Some mineralogical equilibria in the system K2O-Al2O3-SiO2-H2O // Amer. J. Sci. 1959. V. 257. P. 241–270.
  22. Hu W., Tong W., Li L., Zheng J., Li G. Cation non-stoichiometry in multi-component oxide nanoparticles by solution chemistry: a case study on CaWO4 for tailored structural properties // Phys. Chem. 2011. V. 13. P. 11634–11643.
  23. Khodokovskiy I.L., Mishin I.V. Solubility products of calcium molybdate and calcium tungstate; ratio of powellite to scheelite mineralization under hydrothermal conditions // Int. Geol. Rev. 1971. V. 13. №. 5. P. 760–768.
  24. Krupka K.M., Robie R.A., Hemingway B.S. High-temperature heat capacities of corundum, periclase, anorthite, CaAl2Si2O8 glass, muscovite, pyrophyllite, KAlSi3O8 glass, grossular, and NaAlSi3O8 glass // Am. Min. 1979. V. 64 (1–2). P. 86–101.
  25. Lassner E., Schubert W.-D. Tungsten: properties, chemistry, technology of the element, alloys, and chemical compounds. Kluwer Academic / Plenum Publishers New York, 1999. 447 p.
  26. Lunk H.-J., Ziemer B., Salmen M., Heidemann D. What is behind ‘tungsten blue oxides? // Proceedings of the 13 International Plansee Seminar, Eds. H. Bildstein and R. Eck, Metallwerk Plansee, Reutte. 1993. V. 1. P. 38–56
  27. Mews M., Korte L., Rech B. Oxygen Vacancies in Tungsten Oxide and Their Influence on Tungsten Oxide/Silicon Heterojunction Solar Cells // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2016. V. 158. P. 77–83.
  28. Meyer C., Hemley J.J. Wall rock alteration. In: Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits (ed. H.L. Barnes). New York: Holt, Rinehart, and Winston, 1967. P. 166–235.
  29. Poling B.E., Thomson G.H., Friend D.G., Rowley R.L., Wilding W. Section 2. Physical and Chemical Data. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook. 8-th Edition. (Don W. Green and Robert P.E. Perry eds.). McGraw-Hill Companies, Inc. New York, NY, 2008. 2728 p. https://doi.org/10.1036/0071511245
  30. Rao M.C. Structure and properties of WO3 thin films for electrochromic device application // J. Non oxide Glasses. 2013. V. 5 (1). P. 1–8.
  31. Redkin A.F., Cygan G.L. Experimental determination of ferberite solubility in the KCl-HCl-H2O system at 400–500°C, and 20–100 MPa // In Advances in Experimental and Genetic Mineralogy (Eds.: Yu. Litvin., O. Safonov). Springer. New York. 2020. Chapter 7. P. 137–162.
  32. Robie R.A., Hemingway B.S., Fisher J.R. Thermodynamic properties of minerals and related substances at 298.15 K and 1 bar (105 Pascals) pressure and at higher temperatures // U.S. Geological Survey Bulletin 1452. Washington. 1978. 456 p.
  33. Robie R.A., Hemingway B.S. Thermodynamic properties of minerals and related substances at 298.15 K and 1 bar (105 Pascals) pressure and at higher temperatures // U.S. Geological Survey Bulletin 2131. Washington. 1995. 461 p.
  34. Salje E. The orthorhombic phase of WO3 // Acta Cryst. B33. 1977. P. 574–577.
  35. Sverjensky D.A., Hemley J.J., and D’Angelo W.M. Thermodynamic assessment of hydrothermal alkali feldspar-mica-aluminosilicate equilibria // Geochim. Cosmochim. Acta. 1991. V. 55. P. 989–1004.
  36. Vogt T., Woodward P. M. and Hunter B. A. The high-temperature phases of WO3 // J. Solid State Chem. 1999. V. 144. P. 209–215.
  37. Wood S. A. and Samson I. M. The hydrothermal geochemistry of tungsten in granitoid environments: I. Relative solubilities of ferberite and scheelite as a function of T, P, pH, and mNaCl // Economic Geology. 2000. V. 95(1), P. 143–182.
  38. Wood S.A. and Vlassopoulos D. Experimental determination of the hydrothermal solubility and speciation of tungsten at 500°C and 1 kbar // Geochim. Cosmochim. Acta. 1989. V. 53. P. 303–312
  39. Wriedt H.A. The O-W (Oxygen-Tungsten) system // Bull. Alloy Phase Diagr. 1989. V. 10(4). P. 368–384.

Дополнительные файлы


© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах