Экспериментальное исследование растворимости колумбита и пирохлора, оксидов тантала и ниобия в щелочных гидротермальных флюидах при 300–550°С, 50 и 100 МПа

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Экспериментально изучены концентрационная и температурная зависимости растворимости природных пирохлора и колумбита, оксидов тантала и ниобия в щелочных водных растворах NaOH и (mNaF + mNaOH) при 300–550°С, 100 и 50 МПа и низкой фугитивности кислорода (буферы Со–СоО и Ni–NiO). Исходную концентрацию NaOH варьировали в пределах от 0.01 до 2 m, а концентрацию NaF в пределах от 0.01 до 1 m. Установлено, что содержание Nb в щелочных растворах во всем изученном диапазоне концентраций выше содержаний Ta примерно на полтора порядка. При этом растворимость пирохлора в щелочных натриевых растворах заметно выше растворимости колумбита, что позволяет считать, что Nb обладает большей способностью к образованию комплексов в щелочных растворах, в то время как комплексообразование Ta в основном подавлено. Растворимость пирохлора и колумбита с ростом температуры уменьшается. Наличие F-иона в виде малых концентраций NaF оказывает положительное влияние на растворимость минералов и оксидов Ta и Nb в области высоких температур (500–550°С). Установлено, что в растворах NaOH отложению Nb благоприятствует обстановка с понижением фугитивности кислорода (буфер Со–СоО). Исследование влияния давления при 50 и 100 МПа на растворимость пирохлора, колумбита и оксидов Ta и Nb в натриевых щелочных растворах показало, что растворимость пирохлора с ростом давления увеличивается. Растворимость колумбита при этом мало изменяется. Таким образом, уменьшение давления благоприятствует отложению Nb в виде тантало-ниобатов при растворении пирохлора. Для колумбита такая зависимость отсутствует.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. П. Котова

Институт экспериментальной минералогии Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: kotova@iem.ac.ru
Россия, Черноголовка

В. С. Коржинская

Институт экспериментальной минералогии Российской Академии наук

Email: kotova@iem.ac.ru
Россия, Черноголовка

Ю. Б. Шаповалов

Институт экспериментальной минералогии Российской Академии наук

Email: kotova@iem.ac.ru

член-корреспондент РАН

Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Welham J. Enhanced dissolution of tantalite/columbite following milling // International Journal of Mineral Processing. 2001. V. 61. N3. 145–150.
  2. Зарайский Г.П, Чевычелов В. Ю., Аксюк А. М., Коржинская В. С., Котова Н. П. Редькин А. Ф., Бородулин Г. П. Экспериментальное обоснование физико-химической модели генезиса месторождений тантала, связанных с литий-фтористыми гранитами // Экспериментальные исследования эндогенных процессов: Памяти академика В. А. Жарикова. Черноголовка: РИО ИПХФ РАН, 2008. С. 86–109.
  3. Коржинская В. С., Котова Н. П., Шаповалов Ю. Б. Экспериментальное исследование растворимости манган-танталита и Ta 2 O 5 в хлоридных растворах // ДАН. 2014. Т. 459. № 2. С. 194–197.
  4. Коржинская В. С., Котова Н. П., Шаповалов Ю. Б. Экспериментальное исследование растворимости природного пирохлора и оксида ниобия в щелочных гидротермальных растворах // ДАН. 2017. Т. 475. № 2. С. 191–194
  5. Котова Н. П., Коржинская В. С., Шаповалов Ю. Б. Экспериментальное исследование растворимости природных танталита и пирохлора, оксидов тантала и ниобия в гидротермальных фторидно-хлоридных растворах // Доклады Российской Академии наук. Науки о Земле. 2022. Т. 505. № 1. С. 30–37. doi: 10.31857/S2686739722070106
  6. Лукьянова Е. В., Акинфиев Н. Н., Зотов А. В., Расс И. Т., Котова Н. П., Коржинская В. С. Ниобий в гидротермальных системах: термодинамическое описание гидроксо- и гидроксофторидных комплексов // Геология рудных месторождений. 2017. Т. 59. № 4. С. 308–318.
  7. Удоратина О. В., Зарайский Г. П. Проблема генезиса редкометальных месторожденй Полярного Урала (Тайкеуский рудный узел) // Петрология и минералогия севера Урала и Тимана. Сыктывкар. 2005. Вып. 3. С. 140–153.
  8. Akinfiev N., Korzhinskaya V., Kotova N., Redkin A., Zotov A. Niobium and tantalum in hydrothermal fluids: Thermodynamic description of hydroxide and hydroxofluoride complexes // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2020. V. 280. P. 102–105 (IF-4.659).
  9. Zaraisky G. P., Korzhinskaya V. S., Soboleva Yu. B. Experimental estimation of hydrothermal transport of Ta and Nb in connection with the problem of tantalum deposits genesis in “apogranites.” Electr Sci Inform J “Herald of the Department of Earth Sciences RAS” № 1(22) 2004. URL: http://www.scgis.ru/russian/cp1251/ h_dgggms/1-2004/informbul-1_2004/hydroterm-18e.pdf
  10. Zaraisky G. P., Korzhinskaya V. S., Kotova N. P. The problem of hydrothermal transport of tantalum and niobium in “apogranites” on experimental data // Understanding the genesis of ore deposites: To meet the demand of th 1th centery. 12th quadrennial IAGOD Symposium, Moscow, 21–24 August, 2006. CD-043.
  11. Zaraisky G. P., Korzhinskaya V. S., Kotova N. P. Experimental studies of Ta 2 O 5 and columbite-tantalite solubility in fluoride solutions from 300 to 550oC and 50 to 100 MPa // J. Mineral Petrol. 2010. V. 99. № 3/4. P. 287–300.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Концентрационные зависимости равновесного содержания: а) ниобия при растворении пирохлора (Pchl), колумбита (Col) и Nb2O5 в NaOH растворах; б) тантала при растворении пирохлора (Pchl) и Ta2O5 в NaOH растворах (Т = 550оС, Р = 100 МПа, буфер Со–СоО).

Скачать (21KB)
3. Рис. 2. Концентрационные зависимости равновесного содержания ниобия при растворении: а) пирохлора (Pchl) и колумбита (Col) в (1mNaOH + mNaF) растворах; б) Nb2O5 в NaOH растворах и (mNaOH + mNaF) растворах с эквимоляльными содержаниями NaOH и NaF (Т = 550°С, Р = 100 МПа (буфер Со–СоО).

Скачать (27KB)
4. Рис. 3. Концентрационная зависимость растворимости Ta2О5 в растворах (mNaOH + mNaF): незаштрихованные квадраты – в (1mNaOH + mNaF)-растворах; заштрихованные квадраты – в (mNaOH + + mNaF)-растворах с эквимоляльными содержаниями NaOH и NaF (Т = 550оС, Р = 100 МПа, буфер Со–СоО).

Скачать (12KB)
5. Рис. 4. Температурные зависимости равновесных содержаний ниобия в NaOH и (mNaOH + mNaF)-растворах при давлении 100 МПа: а) для пирохлора: заштрихованные фигуры – растворы 0.1m и 1m NaOH; незаштрихованные фигуры – (mNaOH + 0.1m NaF); б) для Nb2O5: звездочки – 0.1m NaOH; квадраты – 1m NaOH; треугольники – (1m NaOH + 0.5m NaF)-раствор.

Скачать (25KB)
6. Рис. 5. Температурная зависимость растворимости Та2О5: а) в 0.1m NaOH; б) в растворах (m NaOH + m NaF) (Т = 550оС, Р = 100МПа (буфер Со–СоО).

7. Рис. 6. а) Температурная зависимость равновесного содержания ниобия при растворении пирохлора в 1m и 0.1m NaOH при разных давлениях (заштрихованные фигуры при 100 МПа; незаштрихованные фигуры при 50 МПа); б) концентрационная зависимость равновесного содержания ниобия при растворении колумбита и пирохлора в NaOH-растворах при разных давлениях (заштрихованные фигуры – 100 МПа; незаштрихованные фигуры – 50 МПа) (T = 550oC, буфер Со–СоО).

8. Рис. 7. Влияние концентрации NaOH и давления флюида на растворимость: а) Nb2O5 при разных давлениях (заштрихованные фигуры при 100 МПа; незаштрихованные фигуры при 50 МПа); б) Та2О5 при разных давлениях (заштрихованные фигуры при 100 МПа; незаштрихованные фигуры при 50 МПа) (T = 550oC, буфер Со–СоО).

9. Рис. 8. Кристаллы, образовавшиеся при растворении: а) колумбита в 0.1m NaOH-растворе; б) пирохлора в 1m NaOH-растворе (Т = 550оС, Р = 100 МПа, буфер Со–СоО).

Скачать (83KB)
10. Рис. 9. а) Кристаллы натротантита Na2Ta4O11, образовавшиеся при растворении Ta2O5 в растворе 0.01m NaOH; б) кристаллы NaTaO3, образовавшиеся при растворении Ta2O5 в растворе 0.5m NaOH (Т = 550оС, Р = 100 МПа, буфер Со–СоО).

Скачать (54KB)

© Российская академия наук, 2024