亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        乙酸條件下長(zhǎng)石溶解—沉淀過(guò)程探究

        2019-12-02 01:23:18方曉玲蔣定建
        當(dāng)代化工 2019年9期

        方曉玲 蔣定建

        摘? ? ? 要:以長(zhǎng)石為研究對(duì)象,在靜態(tài)條件下開(kāi)展了乙酸溶蝕長(zhǎng)石模擬實(shí)驗(yàn),結(jié)合電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-OES)、掃描電鏡(SEM)等表征手段,明確礦物之間具體的轉(zhuǎn)化反應(yīng)并計(jì)算其反應(yīng)速率。結(jié)果表明:在整個(gè)溶蝕過(guò)程中,鈉長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石一直在溶解,其中鈉長(zhǎng)石的溶解速率為2.38×10-10 mol·kg-1·s-1,而鉀長(zhǎng)石的溶解速率為3.27×10-10 mol·kg-1·s-1;鈉長(zhǎng)石的溶解導(dǎo)致了勃姆石的早期形成,隨后朝著高嶺石區(qū)域靠近,并最終穩(wěn)定在該相區(qū);而鉀長(zhǎng)石先是在勃姆石區(qū)域短暫停留,接著穩(wěn)定在白云母相區(qū),最后由于溶液中Na+的富集,使得鉀長(zhǎng)石開(kāi)始向鈉長(zhǎng)石轉(zhuǎn)化;堿性長(zhǎng)石的溶解是一個(gè)動(dòng)態(tài)耦合的礦物轉(zhuǎn)化過(guò)程,期間不僅有原生礦物的溶解,還伴隨著次生礦物的沉淀。

        關(guān)? 鍵? 詞:堿性長(zhǎng)石;溶解-沉淀;礦物轉(zhuǎn)化;反應(yīng)速率

        中圖分類號(hào):P168.11? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A? ? ? ?文章編號(hào): 1671-0460(2019)09-1990-05

        Abstract: Taking feldspar as research object, simulation experiment on the dissolution of feldspar in acetic acid was carried out under static condition. By ICP-MS, SEM and other characterization methods, specific transformation reactions among minerals were identified and the reaction rates were calculated. The results showed that albite and K-feldspar were dissolving during the entire dissolution process, in which the dissolution rate of albite and K-feldspar were 2.38×10-10 mol·kg-1·s-1 and 3.27×10-10 mol·kg-1·s-1 respectively; the dissolution of albite led to the early formation of boehmite, which then moved toward the kaolinite region and eventually stabilized in the phase region; K-feldspar firstly stayed in the boehmite area momently and then stabilized in the muscovite phase area. Finally, due to the enrichment of Na+ in solution, K-feldspar began to transform into albite; the dissolution of alkaline feldspar was a dynamically coupled mineral transformation process, which not only included the dissolution of primary minerals, but also had the precipitation of secondary minerals.

        Key words: Alkaline feldspar; Dissolution-precipitation; Mineral conversion; Reaction rate

        深埋藏條件下的硅酸鹽巖溶蝕過(guò)程模擬一直是地球化學(xué)較為活躍的領(lǐng)域之一[1-4],長(zhǎng)石作為硅酸鹽巖的關(guān)鍵組成,其溶蝕過(guò)程更是研究的重中之重。而乙酸作為烴源巖裂解的主要產(chǎn)物,也是地層中含量最多的有機(jī)酸[5],其對(duì)長(zhǎng)石等骨架顆粒的溶解為油氣的儲(chǔ)集和運(yùn)移開(kāi)辟了通道,因此厘清乙酸條件下長(zhǎng)石的溶解過(guò)程就顯得尤為重要。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外眾多專家學(xué)者開(kāi)展了一系列堿性長(zhǎng)石溶蝕的探究性實(shí)驗(yàn),并取得了令人矚目的成就[6-10]。 Schott[11]認(rèn)為,在遠(yuǎn)離平衡的弱酸性環(huán)境中,長(zhǎng)石溶解是溶液中氫離子和礦物表面陽(yáng)離子的交換反應(yīng)以及長(zhǎng)石中Al-O鍵和Si-O鍵的水解反應(yīng)共同作用的結(jié)果。Bevan等[12]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明乙酸根通過(guò)與Al3+、Si4+形成絡(luò)合物來(lái)降低表面反應(yīng)的活化能,近而提高其在溶液中的溶解度。黃思靜等[13]研究發(fā)現(xiàn),乙酸對(duì)長(zhǎng)石存在選擇性溶蝕,礦物表面的K+、Na+和Ca2+優(yōu)先溶出,而Al3+,Si4+則最后溶出。羅孝俊等[14]的結(jié)論證明長(zhǎng)石本身的類型及結(jié)構(gòu)也是制約溶解反應(yīng)的重要因素,相同地層環(huán)境下,鉀長(zhǎng)石比鈉長(zhǎng)石更為穩(wěn)定。然而,前人的研究大都關(guān)注于長(zhǎng)石的溶解模型以及溶解反應(yīng)的熱動(dòng)力學(xué)函數(shù)關(guān)系,從未真正地明確溶蝕過(guò)程中礦物間的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化。于此,本文以乙酸溶蝕長(zhǎng)石為核心,在靜態(tài)條件下探究乙酸溶蝕長(zhǎng)石過(guò)程中存在的具體的礦物轉(zhuǎn)化反應(yīng),并計(jì)算出各自的反應(yīng)速率,為后續(xù)研究長(zhǎng)石貯藏提供積極的指導(dǎo)。

        1? 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1? 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

        堿性長(zhǎng)石(中國(guó)石化勝利油田分析測(cè)試中心);分析純乙酸(上?;瘜W(xué)試劑有限公司);去離子水(實(shí)驗(yàn)室自制)。

        電子天平(AL104,瑞士梅特勒科技有限公司);pH計(jì)(pHS-3C,上海雷磁有限公司);電熱鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9023A ,長(zhǎng)春石油設(shè)備有限公司);水熱反應(yīng)釜(316L,山東恒化科技有限公司);電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(Agilent 5110,美國(guó)安捷倫技術(shù)有限公司);掃描電子顯微鏡(EM-30,韓國(guó)庫(kù)賽姆科技有限公司);X射線光電子能譜(250Xi,美國(guó)賽默飛世爾科技有限公司);X射線晶粉衍射儀(X-Pert PRO,荷蘭帕納科技術(shù)有限公司)。

        酸性環(huán)境能夠引發(fā)鈉長(zhǎng)石的溶解,使之形成勃姆石,反應(yīng)式如下:

        在密閉、靜止的實(shí)驗(yàn)條件下, 伴隨著鈉長(zhǎng)石的溶解, H+的濃度不斷降低,而SiO2和Na+則被逐漸釋放到溶液中。實(shí)際上,a(Na+)/a(H+)幾乎沒(méi)有變化,凸顯了亞穩(wěn)態(tài)礦物之間的質(zhì)量傳遞速率減慢(例如從勃姆石到高嶺石),這甚至可能是鈉長(zhǎng)石溶解所引起的高度過(guò)飽和所致。因此,可以借助log(a(Na+)/a(H+)) 與log(a(SiO2)(aq))的比值隨時(shí)間的變化作為一種在相圖中定性分析礦物轉(zhuǎn)化過(guò)程的手段。

        大量鋁硅酸鹽礦物的溶解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[16-18]顯示,堿性長(zhǎng)石的溶解并未按照化學(xué)計(jì)量關(guān)系進(jìn)行,這種情況多數(shù)發(fā)生在溶解過(guò)程中存在次生礦物沉淀以及部分原礦發(fā)生選擇性溶蝕的情況下,除此之外,溶蝕液組成的差異同樣會(huì)導(dǎo)致這一結(jié)果,因此液相中SiO2和Na+的濃度之比并未達(dá)到3∶1。

        由圖5可知,溶液的組成開(kāi)始向高嶺石區(qū)域靠近,并最終停留在此相區(qū)。這個(gè)過(guò)程中所發(fā)生的礦物轉(zhuǎn)化可以用式(2)來(lái)表示:

        雖然掃描電鏡并未拍攝到高嶺石的圖片,但通過(guò)分析溶液中離子濃度的變化趨勢(shì),推測(cè)鈉長(zhǎng)石的溶解過(guò)程中可能存在高嶺石這一次生礦物,故在相圖中將其呈現(xiàn)出來(lái)。

        3.1.2? 鈉長(zhǎng)石溶解速率

        Na+的釋放是由鈉長(zhǎng)石溶解造成的,故可用溶液中Na+濃度的變化來(lái)計(jì)算鈉長(zhǎng)石的溶解速率。由圖4可知,反應(yīng)的前415 h內(nèi),Na+濃度的增長(zhǎng)速率較快,鈉長(zhǎng)石的溶解主要集中于此,之后由于溶解反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力減弱以及次生礦物鈉長(zhǎng)石的形成導(dǎo)致了增速放緩。因此,按照這一時(shí)期內(nèi)(<415 h)Na+濃度的變化,計(jì)算鈉長(zhǎng)石的溶解速率為2.38×10-10 mol·kg-1·s-1,與Hellmann的測(cè)定值[19]基本一致。

        3.2? 鉀長(zhǎng)石的溶解與沉淀

        3.2.1? 鉀長(zhǎng)石的礦物轉(zhuǎn)化過(guò)程

        鉀長(zhǎng)石在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中總呈現(xiàn)不飽和狀態(tài),表明其一直在溶解,反應(yīng)過(guò)程如下:

        鉀長(zhǎng)石通過(guò)消耗H+,將SiO2和K+釋放到溶液中。由于鈉長(zhǎng)石的優(yōu)先釋放以及其含量相對(duì)較少,因此在較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間里(>180 h),可近似認(rèn)為溶液中的SiO2主要由鉀長(zhǎng)石所貢獻(xiàn)。溶蝕液組成先是在勃姆石區(qū)域短暫停留,隨后穩(wěn)定在白云母相區(qū)(圖6)。白云母的形成可由式(4)來(lái)表示:

        在圖3b中,可以明顯地觀察到,長(zhǎng)石表面有大量的鈉長(zhǎng)石晶體形成,其轉(zhuǎn)化方程為:

        然而,圖6并沒(méi)有考慮平衡體系之外的離子,因此相圖中并未呈現(xiàn)鉀長(zhǎng)石向鈉長(zhǎng)石轉(zhuǎn)化的區(qū)域,特別是在溶液中含有Na+的情況下。

        3.2.2? 鉀長(zhǎng)石溶解速率

        結(jié)合溶液中離子濃度的動(dòng)態(tài)變化以及掃描電鏡的結(jié)果,鉀長(zhǎng)石的溶解-沉淀過(guò)程大致分為三個(gè)階段(表3)。

        由表3可知,反應(yīng)的初始階段,鉀長(zhǎng)石以溶解為主,其速率為3.27×10-10;中間階段,由于溶解反應(yīng)的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力減弱以及礦物表面活性位點(diǎn)上形成了次生礦物從而妨礙了反應(yīng)的繼續(xù),使得白云母的沉淀反應(yīng)占優(yōu)勢(shì),其速率為4.42×10-12;最后階段,由于溶液中Na+的富集,鉀長(zhǎng)石開(kāi)始向鈉長(zhǎng)石轉(zhuǎn)化,反應(yīng)速率為1.83×10-11 。由此可見(jiàn),乙酸溶蝕長(zhǎng)石是一個(gè)動(dòng)態(tài)耦合的礦物轉(zhuǎn)化過(guò)程,期間既有原生礦物鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石的溶解,也有次生礦物勃姆石、白云母、鈉長(zhǎng)石的沉淀。

        4? 結(jié) 論

        (1)堿性長(zhǎng)石中的鈉長(zhǎng)石組分的水解導(dǎo)致了勃姆石的早期形成。根據(jù)實(shí)驗(yàn)初期(<415 h)溶蝕液中Na+的濃度變化,計(jì)算出了鈉長(zhǎng)石的溶解速率。

        (2)堿性長(zhǎng)石中的鉀長(zhǎng)石組分始終在溶解。溶蝕液組成先是在勃姆石區(qū)域短暫停留,隨后穩(wěn)定在白云母相區(qū)。由于溶液中Na+的富集,使得鉀長(zhǎng)石開(kāi)始向鈉長(zhǎng)石轉(zhuǎn)化。鉀長(zhǎng)石的溶解-沉淀過(guò)程可分為三個(gè)階段,明確了各時(shí)期的主反應(yīng)并計(jì)算出了相應(yīng)的反應(yīng)速率。

        (3)對(duì)于乙酸溶蝕長(zhǎng)石而言,其反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的礦物轉(zhuǎn)化過(guò)程,在原生礦物鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石溶解的同時(shí),伴隨著勃姆石、白云母等次生礦物的沉淀。

        參考文獻(xiàn):

        [1]趙國(guó)泉,李凱明,趙海玲,等.鄂爾多斯盆地上古生界天然氣儲(chǔ)集層長(zhǎng)石的溶蝕與次生孔隙的形成[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2016, 32(1): 53-55.

        [2]遠(yuǎn)光輝,操應(yīng)長(zhǎng),黃克來(lái),等.東營(yíng)凹陷北帶古近系碎屑巖儲(chǔ)層長(zhǎng)石溶蝕作用及其物性響應(yīng)[J].石油學(xué)報(bào), 2013, 34(5): 853-866.

        [3]陳永波,潘建國(guó),張寒,等.準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷斜坡區(qū)斷裂演化特征及對(duì)三疊系百口泉組成藏意義[J]. 中國(guó)巖溶,2015, 26(1): 11-24.

        [4]Blum, T C. Dissolution and precipitation kineticsof kaolinite [J]. Science, 2014, 29(3): 649-686.

        [5]Elizabeth,吳傳芝,等.澳大利亞麥克阿瑟盆地古元古代巴尼克里克組頁(yè)巖儲(chǔ)集巖相長(zhǎng)石溶解致孔隙度增大現(xiàn)象研究[J].石油勘探與開(kāi)發(fā), 2016, 15(2): 96-118.

        [6]Burch, T E, Nagy, K L. Free energy dependence of albite dissolution kinetics at 80℃ and pH 8.8 [J]. Chemical Geology, 1993, 10(5): 137–162.

        [7]Wild M. The pH-dependent control of feldspar dissolution rate by altered surface layers [J]. Chemical Geology, 2016, 44(2): 148-159.

        [8]Fan Q. Coupled alkali-feldspar dissolution and secondary mineral precipitation in batch systems: New experiments at 200 ℃ and 300 bars [J]. Chemical Geology, 2009, 258(4): 125-135.

        [9]Paul. Coupled alkali-feldspar dissolution and precipitation[J]. Geochemistry, 2015, 34(1): 1-12.

        [10]Gautier M Q. Experimental study of K-feldspar dissolution rates as a function of chemical at 150 ℃ and pH 9 [J]. Geochemical 2016, 58(3): 4549–4560.

        [11]Schott M J. The effect of aluminum, pH, and chemical on the rates of dissolution reactions. [J]. Geochemical, 2012, 58(2): 2011–2024.

        [12]Bevan J, Savage D. The effect of organic acids on the dissolution of K-feldspar[J]. Mineralogical 2009, 53(372): 415-425.

        [13]黃思靜,黃可可,馮文立,等.成巖過(guò)程中長(zhǎng)石、高嶺石、伊利石之間的物質(zhì)交換與次生孔隙的形成:來(lái)自鄂爾多斯盆地上古生界和川西凹陷三疊系須家河組的研究[J].地球化學(xué), 2009, 38(5):498-506.

        [14]羅孝俊,楊衛(wèi)東,李榮西,等. pH值對(duì)長(zhǎng)石溶解度及次生孔隙發(fā)育的影響[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào), 2001, 20(2): 103-107.

        [15]Ehrenberg S N. Depth-dependent transformation of kaolinite to dissolve in sandstones of the norwegian continental shelf[J]. British Journal of Oral & Maxillofacial Surgery, 2015, 28(3): 325-352.

        [16]張永旺,郭建宇.低溫條件下長(zhǎng)石溶解模擬實(shí)驗(yàn)研究[J]. 地質(zhì)論評(píng), 2009, 55(1): 134-142.

        [17]Bob T. Thekineticsof thedissolution of feldspars in CO2 [J].Geochemical, 2007, 40(2): 157-161.

        [18]Huang W T. The effect of fluid/rock ratio on feldspar dissolution under reservoir conditions[J]. Clay Minerals, 2006, 21(4): 585-601.

        [19].Hellmann. The kinetics of dissolution at 100, 200, and 300 [J]. Geochemical, 2010, 58(2): 595–611.

        欧美日韩一区二区三区自拍| 久久国产精品色av免费看| 一区二区三区在线视频观看| 又粗又黑又大的吊av| 国产亚洲av综合人人澡精品| av中文字幕不卡无码| 亚洲一区二区三区在线观看蜜桃| 日本综合视频一区二区| 偷拍女厕尿尿在线免费看| 96中文字幕一区二区| 一边做一边说国语对白| 伊人狠狠色丁香婷婷综合| 产国语一级特黄aa大片| 极品新娘高清在线观看| 中文字幕久久波多野结衣av不卡| 老熟妇仑乱视频一区二区| 一本到无码AV专区无码| 白白色青青草视频免费观看| 亚洲a无码综合a国产av中文| 免费国产裸体美女视频全黄| 99精品久久久中文字幕| 一区二区三区在线观看人妖| 欧美精品国产综合久久| 欧美情侣性视频| 果冻蜜桃传媒在线观看| 国产毛女同一区二区三区| a级毛片免费观看在线| 国产精品亚洲专区在线播放| 99久久精品人妻一区二区三区| 欧洲熟妇色| 日韩精品大片在线观看| 一本一道久久a久久精品综合蜜桃| 国产免费人成视频网站在线18| 亚洲熟妇av日韩熟妇在线| 四虎国产精品视频免费看| 亚洲国产综合久久精品| 亚洲日韩小电影在线观看| 国产精品麻豆aⅴ人妻| 国产三级黄色的在线观看 | 97成人精品国语自产拍| 99久久久精品免费观看国产|