Особенности взаимодействия шеелита с растворами HCl при 400 и 500°С, 100 МПа и различных f(O2) (по экспериментальным и расчетным данным)
- Авторы: Редькин А.Ф.1, Котова Н.П.1
-
Учреждения:
- Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского РАН
- Выпуск: Том 65, № 1 (2023)
- Страницы: 46-57
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0016-7770/article/view/134669
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0016777023010070
- EDN: https://elibrary.ru/LBAUFZ
- ID: 134669
Цитировать
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
- Брызгалин О.В. О растворимости вольфрамовой кислоты в водно-солевых растворах при высоких температурах // Геохимия. 1976. № 6. С. 864–870.
- Жидикова А.П., Ходаковский И.Л. Термодинамические свойства ферберита, гюбнерита, шеелита и повелита. Физико-химические модели петрогенеза и рудообразования. Новосибирск: Наука, 1984. 156 с.
- 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.
- Наумов Г.Б., Рыженко Б.Н., Ходаковский И.Л. Справочник термодинамических величин (для геологов). М.: Атомиздат, 1971. 384 с.
- Покровский В.А. Исследование минеральных реакций в модельных гидротермальных системах: автореф. дисс. … канд. геол.-минералог. наук. М: МГУ, 1984.
- 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.
- Рафальский Р.П., Брызгалин О.В., Федоров П.Л. Перенос вольфрама и отложение шеелита в гиротермальных условиях // Геохимия. 1984. № 5. С. 611–624.
- Рафальский Р.П. Гидротермальные равновесия и процессы минералообразования. М.: Атомиздат, 1973. 288 с.
- 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.
- Шваров Ю.В. О термодинамических моделях реальных растворов // Геохимия. 2007. № 6. С. 670–679.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Foster R.P. Solubility of scheelite in hydrothermal chloride solutions // Chem. Geol. 1977. V. 20(1). P. 7–43.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Hemley J.J. Some mineralogical equilibria in the system K2O-Al2O3-SiO2-H2O // Amer. J. Sci. 1959. V. 257. P. 241–270.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Salje E. The orthorhombic phase of WO3 // Acta Cryst. B33. 1977. P. 574–577.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- Wriedt H.A. The O-W (Oxygen-Tungsten) system // Bull. Alloy Phase Diagr. 1989. V. 10(4). P. 368–384.