矿物研究范文第1篇

关键词：无机矿物；化学堵水剂；三采开发后期；稳油控水

油田在长期的注水开发过程中，由于地层的多层非均质性，使得注入水沿高渗透层不断地突进冲刷，使非均质性进一步扩大，低效无效循环严重，通过化学剂利用化学作用对水层造成堵塞，控制优势渗流通道，有效降低采出液含水，稳定原油产量。

1化学堵水剂概述

在油井内采用的堵水方法分为机械堵水和化学堵水两大类。近年来，随着采油新技术如聚驱、复合驱等大规模的应用，优势渗流孔道高度发育且采出程度高，致使油井大量出水，且大多油井为多层高含水，层间差异在逐渐降低，层内差异较大，机械堵水是选择合适封隔器，将出水层位封堵，不能解决由于层内差异所需要的层内细分需求，而化学堵水是利用化学堵水剂的化学作用对水层造成堵塞，能够解决现阶段层内差异大、平面矛盾突出等油井堵水所急需解决的问题，能够满足厚油层内部细分需求，使主要剩余油存在的中、低渗透层得到充分动用，达到油井堵水的降液增油目的。

2化学堵水剂的优选

经过多年的现场实践，注水井调剖技术的发展远比油井堵水技术的发展成熟，注水井调剖的工作量比油井堵水的工作量大得多，使得地下剩余油多数分布在油水井之间甚至倾向油井的区域，因此油井堵水技术的有效应用越来越重要。

2.1化学堵水剂的选择

虽然国内外化学堵水剂的应用发展很快，品种繁多，但近年来油田的油井堵水工作量越来越少，主要原因是油井堵水成功率低、增产幅度小和有效期短，目前的几大类堵水剂有其自身的适应性弱点。常见的化学堵水剂包括聚丙烯酰胺及其冻胶类、泡沫类、稠油类堵剂，其封堵强度相对较弱，还包括树脂类堵水剂、盐敏类堵剂及颗粒类堵剂等，但其反应时间可控性差,使用的安全风险大，影响其现场的规模应用。新型无机矿物类化学堵剂以无机矿物为主剂，并添加催化剂、缓凝剂、增强剂等助剂，水溶液为反应媒介，通过催化、聚合等机理形成高强度聚合固结物，堵剂具有选择性好、安全环保、高封堵性能等特点。

2.2新型无机矿物化学堵水剂的应用特点和性能优势

（1）新型无机矿物化学堵水剂的应用特点。应用新型无机矿物类化学堵剂的高效选择性可针对层内差异进行有效封堵，克服了机械堵水措施不能进行层内差异封堵的缺点，能够满足厚油层内部细分需求，达到油井堵水的降液增油目的。应用新型无机矿物类化学堵剂的良好注入性、环保安全性及高强度和长期稳定有效性能够有效解决目前主要存在的层内差异性加大、平面矛盾突出等问题，形成高效封堵，克服了以往化学堵剂存在的反应可控性差、封堵强度低和长期稳定性不好的应用弊端，保证封堵高效性。（2）新型无机矿物化学堵水剂的性能优势。新型无机矿物类化学堵剂化学稳定性好。以无机矿物为主剂，其熔点高，化学性质稳定，因此进行应用时可耐受较高温度，同时体系通过聚合固化后，其化学性质更加稳定，因此固结堵剂基本不受地层水中矿化度、残留聚合物、弱碱、表活剂、生物驱油剂等的影响。无机矿物化学堵剂性能优良。流动性好，方便注入；以水为媒介在地层内反应，堵水不赌油；体系添加缓凝剂，根据封堵半径要求控制稠化时间，反应时间在3小时到15天内可控，使用安全；无机矿物为主剂，无毒、无害、不燃，对环境友好；添加增强剂进一步增加聚合固结物强度，延长堵水有效期及耐温性能。

3新型无机矿物类化学堵剂的现场应用

在应用选井上，选择油层发育连通好、化学驱采出程度相对较低、剩余油相对富集的井；在应用选层上，选择油层动用程度较高、存在明显高渗层或优势通道的单元，以改善薄差层动用状况。在施工工艺上，保证一定的封堵半径距离，保证降水增油的效果；保证一定的施工注入压力，使堵剂形成一定的封堵厚度，保证降液效果；保证侯凝时间，使堵剂形成高强度封堵。

3.1现场应用工艺简述

经过深入分析杏三～四区东部区块的开发历史及开发动态，实施油井调剖堵水以解决层内矛盾和区块平面矛盾为目标，开展多井组区块调剖堵水，能够取得较好的增油降液效果，因此，选择了区块的20口采出井进行新型无机矿物类化学堵剂的试验应用。在以往调剖堵水工作经验及理论分析基础上，设计封堵半径在油水井距1/10以上，注入初始压力控制在正常注水压力之下，保证大部分堵剂进入高吸水层，应用先注前置液提高中低渗透层压力—再注入调堵剂优先进入低压区的高渗透层—然后注入顶替液驱替调堵剂深入低压降区并保证近井泄油通道的畅通的段塞式进行现场应用。

3.2应用效果

20口井进行调剖堵水施工，封堵半径14～17m，共注入调堵剂2840m3,目前20口井堵后平均单井见效439天，20口井中仍有12口井持续受效，受效期在300～750d。目前统计见效期内，20口井堵后平均单井日降液12.3m3、液量降幅24.9%、已累计降液127097t，平均单井降含水1.7%，平均单井日增油0.4t、已累计增油6110t。同时通过规模化、集中化实施20口采出井调堵，不仅在纵向上封堵了高渗层及大孔道，改善了纵向动用状况，同时平面上有效控制了长期注采形成的高含水突进方向，完善了平面注采关系，扩大了平面波及体积，提高了调堵井周围其他方向、剩余油相对富集部位的驱油效果，从而有效改善了周围连通采出井开发效果。20口调堵井周围连通的68口采出井见到了增油效果，累计增油超6000t，集中规模化效果明显。

4结语

（1）通过对化学堵水剂的选择及应用研究，并通过室内实验研究，优选出最佳的新型无机矿物类化学堵水剂配方体系，对油田高含水油井调剖堵水有很好的针对性。（2）通过20口井的区块调剖堵水工作的开展及效果分析，施工工艺简单，增油降水效果突出，证明了新型无机矿物类化学堵水剂具有的高效封堵性能和良好的适用性，其成功实践也为三采开发后期的区块科学控制低效无效循环，促进低产井二次受效，延缓含水回升速度，进一步改善开发效果开辟了新途径。（3）区块调剖堵水的开展取得了较好的经济效果，不仅在纵向上封堵了高渗层及大孔道，改善了纵向动用状况，同时完善了平面注采关系，扩大了平面波及体积，提高了调堵井周围其他方向、剩余油相对富集部位的驱油效果，集中规模化增油效果明显，是当前稳油控水的一项重要有效的技术措施。（4）不断研究和推广安全环保的堵水剂原料，形成高效的堵水剂体系，满足油田调剖堵水的需要，具有广阔的发展前景。（5）开发与其他增产技术措施的联合应用的复合增产措施，如压裂堵水、调剖堵水、堵水微生物驱油等联合方式，进一步提高原油采收率。

参考文献：

[1]付云,张铜耀,尹洪超.选择性堵水剂研究进展及应用中存在的问题分析[J].化学工程与装备,2013(2):131-134.

矿物研究范文第2篇

关键词：矿物样品；硅酸盐；测定成分；化学分析

在地质矿物样品中，硅酸盐是很重要的组成部分。由于硅酸盐在地壳中分布广泛，现代工业对硅酸盐的需求量很大。硅酸盐制品最常见的就是水泥和玻璃，都是我们日常生活中必不可少的。如果我们能将地质矿物样品中的硅酸盐进行比传统更为深入的分析，可以推动硅酸盐工业的发展，进而推动整个制造业的发展。拿建筑行业为例，硅酸盐水泥强度是通过水泥中的分子溶于水，和水反应后形成新物质，新物质中的硅酸盐在水泥中呈网状附着于水泥之中增强水泥的强度。如果可以分析出硅酸盐在水环境下哪种化学物质促进水泥强度增加强度，在日后生产高标号水泥的时候就能从硅酸盐下手研究出提升水泥质量的方法。在地壳各类岩石当中都含有大量的矿物质，而硅酸盐正是包含在这些矿物质当中。含有硅酸盐的矿物质数量占地球总矿物质数量的37%，尤其是高原地区的岩石中硅酸盐的含量更多，受海拔高度的限制，高原上的硅酸盐获取困难。机器运输不易，工人易产生高原反应，再加上高原上的矿物质与高温反应不完全，很难进行提取。但是其化学性质非常稳定，硅酸盐含量很高。所以即使提取难度大，高原岩石依旧是大部分人提取硅盐酸的首选。传统方法测定岩石中硅酸盐成分需要很长的时间，自然反应时常根据每种岩石的稳定性不尽相同，反应时间段的硅酸盐未必适合工业生产，所以如果能选定一个方法加快硅酸盐的反应速率就会提高工业生产的整体效率，高温会增加分子的活性，很多加快反应的外加剂都是利用产生热能加速分子活跃原理生产的。硅酸盐成分测定不让使用加入试剂的化学方法，改成物理加热应该也可以起到加快分子活动的目的。此次实验打算借助微波对硅酸盐的快速消解能力对硅酸盐进行化学分析。

1分析实验

1.1材料准备

市面上最常见的含有硅酸盐的水泥是本次实验的实验对象，除此之外还要准备正常的普通盐酸，质量分数30%。质量分数为50%的TEA和质量分数高达87%的ROH。因为我们的实验对象是水泥而不是平常的实验溶液，所以普通的搅拌无法满足要求，需要体态搅拌机和离心机。若干的玻璃试管、量杯、胶管和用来微波加热的功率在1200W以上实验专用微波炉。

1.2实验步骤

样品要进行多次少量取样，第一次取样不能超过1g。在样品中加入碳酸钠放置到可以加热的容器中进行加热。在500mL的量杯中加入SiO2溶液，如果没有成品溶液，可用盐酸过滤提取。在SiO2溶液中滴入氢氧化二胺20mL，反应过程中还会生成CaO和其他杂质。使用辅助剂差减分离法可将CaO和其他杂质从SiO2溶液中分离出来。加入25mL的磷矾铜黄分离出Fe2O,加入高锰酸钾进行比色分离，进行第二次取样，取样重量同样不超过1g，加入低质量分数硫酸和亚硝酸盐采用光度方课题提取出K2O。再次对样品进行取样，在样品中加入氢氧化硫放置在500mL的量杯中，静置20min等待样品分解。放入磷啡罗磷，提取出少量的Fe2O。采用连滴方法往量杯中加入25mL氧化锰，分离出MnO和CaO。分离氧化锰使用的试剂溶液是KMnO,使用光度法进行亚硝酸盐分离。最后在SiO2溶液中获得K2O。第三步制作EDTA试剂，EDTA试剂是测定硅酸盐成分的辅助试剂，在EDTA溶液中加入质量分数为50%的CaCO3溶液，比例为1∶8。稀释后的EDTA试剂再次加入蒸馏水，大约80~100mL之间，使用搅拌机对溶液进行搅拌，时间设置3min左右。搅拌后的溶液中加入指示剂，再次进行3min以上的充分搅拌。获得标准浓度的EDTA试剂。称取0.1g的水泥样品放在烧杯中，加入5mL普通盐酸溶液和50mL的蒸馏水。将烧杯放入微波炉当中进行加热消解，烧杯一定要拿盖子盖好，防止加热旋转的过程中液体飞溅出来，不能得到充分的反应。微波率功率调制1200W。首次加热2min，然后将加热后的样品拿出来进行观察，如果没有完全溶解就继续加热到完全溶解为止，不过一次的加热时间不宜太长，只需让样品完全溶解在反应液里即可。样品溶解后将其从微波炉中拿出放凉。重复以上步骤将水泥熟水泥也进行高温溶解。

2实验结果

取等量的两份样品分别进行传统方式溶解和微波加热消解，将实际所需时间相加，得出样品加热时长见表1。通过表1的数据对比，传统的消解方式和微波加热消解方式相比较，很直观就能看出用时至少短了一半的时间。为了保证不是偶然现象，做了三次对比消解实验。并消解了熟水泥和硅酸盐水泥两种样品，结果都是加热时间大大缩短。微波解热法可以使矿物质岩石的成分测定的效率提高。样品通过高温消解后，用配置好的EDTA试剂和指示剂对消解后的样品进行成分测定。首先要将样品溶液中的杂质分离出来，接着分离MnO和CaO等其他不需要的化学物质，利用离心机完成成分分离，最终测定出硅酸盐的实际化学成分。在取到高原硅酸盐岩石之后对其进行测试，得出岩石中硅盐酸的主要成分：MgO、SiO、TiO、Na2O、CaO、Al2，对硅酸盐主要成分的测定仅限于主要元素，大部分矿物质中的微量元素并不属于硅酸盐不需要额外进行测定。与传统方法相比较，具体数据见表2。由表2可得出在硅酸盐成分的测定过程，相比于传统方法，微波加热并没有影响数据的精准度。测出的数据完全在测定成分的误差范围内，微波加热消解方法的测定准确性是有保证的，不会因为反应时间的缩短而导致测定结果不准确。

3实验结果分析

上述两个实验分别测定了传统方法和微波加热发消解水泥样品中硅酸盐的效率和测定结果中的各个成分是否准确。得出结论就是微波加热消解方法在保证实验测定结果准确的前提下加快了硅酸盐消解效率。在同样的时间内，可以消解出更多的水泥样品。不同类型的矿物质硅盐酸的含量不同，硅盐酸中的化学元素非常多。大部分岩石矿物质的成分以氧化钾、氧化钠、氧化镁为主，还分布着少量的二氧化锰和二氧化硅。这些化学元素均匀的存在于硅酸盐岩石的内部。高原上岩石化学稳定性很高，这意味着用普通酸的反应方法可能很难让硅酸盐产生化学反应，需要辅助剂辅助反应以及更长的时间得到结果。但这也比其他普通酸的反应速度慢，达不到工业使用的需求。为了加速硅酸盐的反应速度采用加热辅助的分析方法。加热方式采用微波加热，微波加热更能加速硅酸盐内的分子运动，岩石中的硅酸盐和其他物质的混合物在高温加热中将硅酸盐分离出来方便测定各类化学成分。物理升温的方法避免了发热性化学试剂添加量还需进一步测定的步骤，而微波加热的技术现如今已经非常成熟，操作条件简单适用于大部分的环境，这种方法也很适合需要大批量进行成分测定的工厂。现在工业进入了飞速发展阶段，硅酸盐测定方式如果可以得到改良提高效率，也能推动现代工业的发展。岩石是很容易获得的原材料，只要不断地研究如何提高硅酸盐的测定速率，硅酸盐工业就可以稳定持续地发展下去。

4结束语

矿物研究范文第3篇

关键词：铀矿；矿物特征；成因探讨；太白地区

1引言

该区位于扬子陆块西南，黔北隆起区南北向凤岗褶皱带变形区西部边缘，遵义南北向复向斜北部偏东。区内出露地层为寒武系中上统娄山关组，奥陶系下统，志留系下统，二叠系中上统，三叠系下统及第四系，岩性以碳酸盐岩为主，其次为细碎屑岩。区内褶皱断裂发育，主要构造线方向为南北向，其次为北东向。铀矿化受桐梓—遵义复向斜控制。南北向红光坝向斜与北东向太白复向斜斜交复合部位有908、915、918等铀矿点分布（图1）。南北向茅坪向斜与北东向铜鼓坪背斜斜交复合部位有904、905、906等铀矿点分布。

2.矿床特征

区内含铀层位为二叠系中统茅口组；含矿岩石为富含有机质、泥质、细粒状黄铁矿内碎屑灰岩，生物碎屑灰岩，重结晶灰岩。铀矿化集中区受南北向桐梓—遵义大断裂与北东向正安区域性断裂斜交复合部位控制。铀矿化带、铀矿体受大断裂上盘次级断层及层间破碎带控制。铀矿体呈透镜状、团块状、不规则状。一般矿体长40m～60m，最长160m，矿体厚一般1.2m～4.4m，铀含量为0.058%～0.308%，最高3.18%。区内矿物成分较为复杂，主要矿物成分有：沥青铀矿、富钙铀矿、黑钒铀矿、氧钒矿，其次是方铅矿、硒镍矿、赤铁矿、黄铁矿、褐铁矿；铀次生矿物有钒钙铀矿、硅钙铀矿。脉石矿物主要有：方解石、石英、重晶石、白云石等。矿体围岩蚀变有方解石化、重晶石化、硅化、碳酸盐化、重结晶褪色化。

3.矿物特征

3.1矿物特征

（1）沥青铀矿：黑色，沥青光泽，贝壳状断口，反光镜下呈暗灰至灰白色，均质，无内反射。反射率13.1%～15.88%，莫氏硬度4，含氧系数2.39～2.55。沥青铀矿分布广，一般粒径0.2mm～0.4mm。呈粒状、胶状分布。常赋存于方解石脉、重结晶方解石脉结晶颗粒之间及方解石两侧和破碎灰岩裂隙中。在沥青铀矿两侧有0.5cm～1.0cm宽为重结晶方解石颗粒组成的褪色带。电子探针分析沥青铀矿中铀含量61.68%，钙3.87%，钒2.48%。沥青铀矿形态呈脉状、网脉状（图2a），球状（图2b），环带状（图2c、d），针状（图2e），长条状（图2f），浸染状、不规则状（图2g）。沥青铀矿中常分布细粒状方铅矿，硒镍矿（图2a、b），黄铁矿（图2e）。

（2）富钙铀矿：黑色、黑褐色，条痕为黑褐色，不透明，具有沥青光泽、油脂光泽。在反射光下为灰色，暗灰色，均质。反射率低，仅26.23%，显微硬度131kg/mm2～144kg/mm2（相当于莫氏硬度3.3左右），其形态呈肾状、环带状构造，呈胶装集合体充填于方解石脉中。经电子探针分析，矿物主要成分为U、Ca、V，在矿物成分中分布均匀，含少量Pb、Al、Si、K、Mg，各元素含量。将富钙铀矿进行X射线粉晶分析，在常温下无衍射图谱，但加热到900℃，1.5h后，变为黄褐色。加热后与人工合成的钙铀氧化物具有相同的衍射图。富钙铀矿常与沥青铀矿、硒镍矿、氧钒矿、方铅矿、黄铁矿、赤铁矿等矿物共生。

（3）黑钒铀矿：黑色，不透明，沥青光泽。呈粒状晶体，硬度3.8～4.2，在反光镜下呈灰色，均质，反射率为9.2%。该矿物与富钙铀矿密切共生，是一种铀钙钒的原生化合物。矿物成分经电子探针分析，主要是：铀、平均含量38.6%，钙6.4%，钒6.1%，铝、硅、镁微量。分布不均匀，个别测点钙达13%，钒19.5%。

（4）氧钒矿：黑色、棕黑色，半金属光泽，镜下反射色为黄色。一般呈细针状结合体，局部见大颗粒晶体。分布广泛，常见分布于重结晶方解石脉两侧，在沥青铀矿中呈细小点状集合体（图2f）。

（5）硒镍矿：古铜色，金属光泽，硬度较大，呈粒状、粒状集合体和由粒状组成的网脉状，分布于沥青铀矿中，较大颗粒者包于环状沥青铀矿中（图2a）。由微细颗粒组成网状，硒镍矿则构成圆球状、环带状外形的集合体（图2h）。经电子探针分析：硒含量65.1%，镍含量29.9%。

（6）闪锌矿：脉状、条带状，一般粒径1mm～2mm，以半自粒状为主，常与方铅矿、黄铁矿伴生。

（7）方铅矿：镜下呈灰白色，半自形、自形粒状，一般晶粒直径0.2mm～0.3mm。局部地段呈条带状、不规则状集合体，常浸染在沥青铀矿中（图a、b）。

（8）黄铁矿：呈星点状、细脉状，赋存于富含沥青铀矿、氧钒矿、方解石脉中和方解石脉两侧脉壁中。粒状一般为0.06mm～4.1mm之间。富含铀含量0.024%～6.53%，镍含量0.11%～2.24%（马瑞，2013）。

（9）脉石矿物以低温热液形成的方解石脉体为主。主要有三期，早期为白色，成脉状、网脉状，穿插于围岩中。第二期为黑色，结晶粗大的重结晶方解石脉，呈不规则状、团块状、短脉状充填于裂隙、层间滑动面和穿插于早期形成的方解石脉中，与铀矿化关系密切。沥青铀矿常呈粒状、晶粒状充填于重结晶方解石粒间或脉体内。第三期为细小白色方解石脉，切穿前期方解石脉。

3.2成矿阶段及矿物生成顺序

根据野外观察和岩矿鉴定资料，结合矿石结构、构造及矿物脉体相互穿插关系、矿物共生结合等特征，初步认为区内有三个成矿阶段：早期成矿阶段形成团块状石英，纯白色方解石脉，硒镍矿，针镍矿，黄铁矿；第二成矿阶段形成黑色粗晶方解石脉，重结晶方解石脉，脉状、网脉状沥青铀矿，富钙铀矿，黑钒铀矿，氧钒矿，闪锌矿，方铅矿；第三成矿阶段为细小白色方解石脉及铀次生矿物钒钙铀矿、硅钙铀矿、褐铁矿。

4.成因

根据区域成矿背景、矿点内围岩蚀变、矿物成分、矿体形态、分布特征，结合包裹体成分、形成温度，初步认为太白地区铀成矿为中低温热液成矿。

4.1铀成矿时代

在太白908铀矿点，宽阔906铀矿点采集沥青铀矿样品进行铀铅同位素测定：908铀矿点成矿时代为84.9±1.5Ma，906铀矿点成矿时代为86.2±1.1Ma，与围岩时差大，为燕山晚期产物。

4.2围岩蚀变及矿物成分

区内围岩蚀变发育，主要有碳酸盐化，硅化，方解石化，特别是中低温黑色粗晶重结晶方解石发育，成脉状、网脉状、束状。矿物成分较为复杂，沥青铀矿、富钙铀矿、黑钒铀矿为中低温热液原生矿物。沥青铀矿颗粒粗、含量多，呈脉状、网脉状、带状。

4.3成矿温度及成矿流体

根据蚀变带中石英，方解石包裹体，采用均一法测温可知：906矿点早期成矿温度为185℃～215℃，晚期成矿温度为130℃～152℃，908矿点早期成矿温度为174℃～200℃，晚期成矿温度为130℃～148℃。成矿流体为中低温、低盐度、低密度流体（马瑞2013）。

4.4铀源

区内铀源一部分来自深部寒武系下统牛蹄塘组下部含铀磷块岩及含铀炭质页岩，二叠系中统栖霞组、茅口组富含有机质、炭泥质生物碎屑灰岩。另一部分来自深部地幔和隐伏花岗岩体早期喷溢的富含U、Si、CO2、V、Ni、Se的地热流体。该区处于峨眉山地幔热柱东南部边缘。茅口世中期，地幔隆升，黔中及北部发生海相玄武岩喷溢；晚二叠世早期，峨眉山玄武岩发生喷溢，其后富含U、Si、CO2、V、Ni、Se的地热流体沿桐梓—遵义南北向断裂与北东向正安断裂横跨复合部位上升至浅部，在南北向及北东向次级断层和层间破碎带沉淀，在906、908地区铀初步富集。燕山期贵州受到强烈造山运动影响，断裂构造进一步复合，富含U、Si、CO2、V、Ni、Se等气液流体沿南北向与北东向构造复合部位上升，促使原已形成的铀进一步富集，形成工业铀矿体。

5.结论

（1）太白地区铀矿化受南北向与北东向断裂斜交复合部位控制，铀矿体受次级断层及层间破碎带控制。

（2）区内矿石物质成分较复杂，其中沥青铀矿、富钙铀矿、黑钒铀矿发育。

（3）太白地区铀成矿流体为富含U、CO2中低温、低盐度、低密度成矿流体，成矿温度为130℃～200℃。

参考文献：

［1］中南209队六队,贵州省绥阳县太白地区普查揭露评价报告[R].1981.

［2］中南209队六队,1955～1980年贵州省遵义向斜铀矿地质物探工作总结[R].1981.

［3］中南209队六队,1978年绥阳906地区铀矿普查地质物探报告[R].1978.

［4］巩化修,906、908岩矿鉴定报告[R].1975.

［5］魏思华,中国铀矿物[M].原子能出版社,1979：50-53.

［6］黄继钧,川黔南北向构造带古构造特征[J].地质力学学报,1998（01）：3-5.

［7］马瑞,贵州太白地区铀矿地质特征及成因探讨[D].昆明理工大学,2013.

矿物研究范文第4篇

关键词：矿物学科；矿物科学；矿物工程；学科建设；实践

矿物科学与工程学科（矿物学科）由矿物科学与矿物工程两个二级学科构成，主要研究矿物（天然和人工合成）化学成分与结构、理化性质与技术性能、鉴定与分类、形成与演化、加工与综合利用的相关基础理论与应用技术以及它们相互之间的内在联系与规律。矿物科学包括地质学领域的传统矿物学及其与环境科学、物理学、生物学、化学等学科交叉形成的环境矿物学、矿物物理学、生物矿物学、矿物晶体化学等在内的矿物史学、描述矿物学、理论矿物学和应用矿物学4大类学科分支。矿物工程主要涉及矿物分离提纯、矿物加工、矿物应用以及矿产资源综合利用等相关工程与技术，包括工艺矿物学、矿物加工工程（选矿）、应用矿物学、非金属矿深加工和矿物材料等学科分支。

一、矿物学科建设探索

1.矿物学科体系建设。我校矿物学科体系延伸了非金属矿特色链，拓展了非金属矿开发与综合利用和矿物材料方向。西南科技大学（原重庆建筑材料工业专科学校，原四川建筑材料工业学院）于1958年建立突出非金属矿产的“非金属矿产地质与勘探”专业（专科），成为国家建材和非金属矿工业培养专门人才的特色专业。1978年，我校“非金属矿产地质与勘探”本科专业开始招生。1988年，西南科技大学与中国地质大学合作创建“矿物岩石材料”专科专业，正式培养矿物学科专业学生。1994年，矿物岩石材料专业升为本科（1998年更名为材料物理专业）。1999年，矿物岩石材料（材料物理与化学）专业获得硕士学位授予权。2011年，矿物加工工程本科专业获得教育部批准并开始招生。2011和2012年矿加工程和矿物材料学二级学科硕士点分别设立并开始招生。

2.学科平台建设。在矿物学科教学、科研平台建设方面，建立的学科平台体现了非金属矿产的特色，在我校矿物学科的人才培养和科学研究等方面发挥了极为重要的作用。我校于1989年建立非金属矿研究所（原国家建材局批准成立）。1993年，成立矿物材料及应用研究所。1994年，地质学科被批准为国家建材总局省部级重点学科，并相应成立地质资源省部级实验中心。2007年，“固体废物处理与资源化”省部共建教育部重点实验室批准立项建设，并于2011年通过验收。2010年，非金属矿产地质及其开发利用四川省高等学校重点实验室获批并运行。

3.学科方向凝练。以非金属矿产开发与综合利用为特色的我校矿物学科建设取得了显著成效，逐步发展为学校优势学科，有力促进了我校的发展。在20世纪80年代，我校矿物学科提出“地质体综合利用”、“非金属矿材料”等研究思想，首先提出了“非金属矿物超细效应”、“纳米矿物材料”、“生态矿物材料”等新概念。矿物学科取得的研究成果和矿物岩石材料专业建设经验在全国有关地矿院校得到了推广和应用，为矿物岩石材料学这一新学科体系和人才培养体系框架的建立做出了贡献。我校矿物学科方向涉及非金属矿开发与综合利用、矿物材料和矿物生态环境等领域。对高岭石、蛇纹石、纤蛇纹石石棉、水镁石、蛭石、凹凸棒石、蒙脱石、石墨、硅藻土等非金属矿在应用矿物学和环境矿物学领域开展了深入研究。矿物学科方向的凝练对矿物材料和矿物加工工程专业的发展起到了重要推动作用。对学科方向的凝练，促进了矿物与微生物相互作用、非金属矿物环境与生物效应、纳米矿物学与材料、尾矿处理与综合利用等特色方向的发展。

4.学术队伍建设。在学术队伍建设方面，我校上世纪90年代开始通过加拿大国际开发署（CIDA）支持的矿物科学项目，开展国际科技合作与交流。通过国内外进修和留学，与重点院校合作培养、攻读高层学位、强化科研教学实践、对口等方式，培养了一大批学术带头人和教学科研骨干，促进了矿物学科学术队伍的建设。矿物学科紧紧围绕非金属矿产特色方向，逐渐形成了以高水平学术带头人为引领，中青年研究人员为主体的一支规模适中、多学科交叉、优势互补、年龄结构合理、具有较高学术水平和团队凝聚力的研究队伍。矿物学科现有各类教学、科研人员43名，其中教授19人，博士生导师4人，具有博士学位的25人。近年来，通过引入一批地质、矿业、环境、生物、资源加工等学科优秀青年人才，加强培育矿产资源循环利用、矿物资源加工等前沿、交叉学科学术队伍建设，使得矿物学科体系进一步完善。

5.特色课程与教材建设。在上世纪80～90年代我校矿物学科组编写了五部突出非金属矿特色的系列教材：《非金属矿产地质学》、《非金属矿产矿物学》、《非金属矿床勘查与评价》、《非金属矿产物相及性能测试与研究》和《应用矿物学》。非金属矿产开发利用教学团队2011年获四川省优秀教学团队，现开设《应用矿物学》、《非金属矿产地质与评价》、《非金属矿物性测试》、《非金属矿开发与利用》和《非金属矿深加工及矿物材料》等系列课程。为反映最新研究成果和适应新的教学需要，非金属矿产开发利用教学团队2010年编写《非金属矿产开发利用》教材。2015年重编《应用矿物学》教材，其他特色教材正在逐步完成再版或重编工作。我校矿物学科特色课程与教材建设取得的成果，推动了矿物学科的建设和专业人才的培养。

6.人才培养探索。学科建设是人才培养的基础，是人才培养最为重要的关键环节之一。在传统矿物学科人才培养途径，国内的矿物学等相关课程由于其重要的专业基础课程性质及很强的实践性质曾一度处于整个地质学科体系的核心位置。经历历次改革后以后，矿物学科专业课程压缩严重，一些专业必修课程变更为选修课程或不再开设。《矿物学》、《应用矿物学》等专业基础课程的学时数大幅度削减，学生的基础理论学习与实验技术训练都受到相当程度的影响。另一方面，《矿物学》、《应用矿物学》、《矿物材料》和《非金属矿开发利用》等矿物学科专业课程在不同地矿类大学因行业差异在专业教学设计与实践过程中略有侧重。

可见，现有矿物学科人才培养模式，已不能适应矿物学科人才培养的需求。创新性人才的培养是高等教育的重要任务，针对矿物学科建设中人才培养存在的问题，我校矿物学科加强创新性本科人才培养模式的改革和探索，提出培养高水平创新性专业人才为目标，实施“因材施教”的基本培养模式。依托学科重点实验室平台，开设“资源循环利用科学”创新试验班，建立优秀本科学生科研能力培养运行机制。从本科第3学期开始，入选试验班的矿物学科优秀本科生培养分为两个阶段：课程学习阶段、科研实践阶段。通过创新试验班的途径，对优秀本学生的专业知识和科研实践强化训练，提高了矿物学科优秀本科生科研能力、动手能力、创新能力、综合分析问题与解决问题能力的培养，促进了我校矿物学科的建设。在矿物学科建设人才培养方面，我校注重将教学团队建设与学科建设、科研团队建设有机结合起来，建立将研究成果快速转化为专业人才培养教学资源的机制，以保障教学质量。

二、结语

随着我国矿物学科的发展，矿物科学与工程学科一级学科体系基本形成，其内涵也已形成基本共识。改革开放以后，历经四次大规模的学科专业目录调整，极大地影响了矿物学科专业人才培养[1]。另一方面，矿物学科发展很快，服务面越来越广，对矿物学科人才的要求也越来越高，矿物学科专业人才匮乏的问题越来越严重，成为制约矿物学科发展的重要因素。因此，矿物学科建设当前最为迫切任务是尽快争取教育部设立矿物科学与工程一级学科目录和专业目录，设置相对应的矿物科学和矿物工程专业，培养一大批优秀青年专业人才，以解决矿物学科发展的关键问题。今后在矿物学科建设的人才培养方面，坚定矿物学科人才培养的同时，一是要更加注重学科、专业的建设和顶层规划；二是在扩大矿物学科方向研究生规模的同时，要更加注重质量；三是在强调学习矿物学科基础知识的同时，要注重矿物科学与工程的系统培养；四是在加强理论学习的同时，更加注重实践能力的培养；五是在加强科研型人才培养的同时，要更加注重工程师型和科技创新型人才的培养。

参考文献：

[1]廖立兵，汪灵，彭同江.关于建立矿物科学与工程学科的一点思考[J].矿物学报，2015，35（1）：1-5.

[2]董发勤.应用矿物学[M].北京：高等教育出版社，2015.

[3]汪灵.矿物科学的理论结构[J].矿物岩石，2006，25（3）：9-13.

[4]汪灵.矿物材料学的内涵与特征[J].矿物岩石，2008，28（3）：1-8.

[5]汪灵.矿物科学的概念[J].矿物学报，2005，25（1）：1-8.

[6]李胜荣，陈光远.现代矿物学的学科体系刍议[J].现代地质，2001，15（2）：157-160.

矿物研究范文第5篇

土壤是种养殖农产品主要的环境要素，其承担着产地环境中大约90％来自各方的污染物［1］。近年来，由于产地土壤环境受到污染而造成的农产品质量安全问题逐渐增多，引起了广泛的重视和研究［2］。土壤污染具有多源性、隐蔽性、累积性等特性，决定了它对生长在其中的农产品危害的复杂性、长期性、潜在性和突发性［3］。因此，研究产地土壤环境中主要污染物的来源、特点以及污染现状，提出相应的防治措施，对有效保护我国农产品产地土壤环境，保障农产品质量安全具有重要的意义。

一、产地土壤环境污染的定义及分类

土壤污染的定义目前不统一，主要有3种不同观点。（1）“绝对性”定义，即部分学者认为由人类向土壤添加有害物质，土壤中该有害物质含量超过了土壤背景值，土壤就受到了污染。（2）“相对性”定义，即有学者以特定的参照数据来加以判断，如以土壤背景值加2倍标准值为临界值，如果超过临界值，则认为土壤已被污染。（3）“综合性”定义，即定义为不但要看含量的增加，还要看后果，即当加入土壤的污染物超过土壤的自净能力，或污染物在土壤中累积量超过土壤基准值，而给生态系统造成危害，此时才能被称为污染。由于第3种定义更具有实际意义，而被使用的最多。土壤污染主要可分为无机物污染（重金属、化肥、盐碱类），有机物污染（主要是持久性有机污染物，如多环芳烃、多氯联苯以及难降解的农药等有机物质），生物污染（带有病菌的城市垃圾、厩肥等）以及放射性污染（锶和铯等在土壤中生存期长的放射性元素）等类型，污染物可单独对土壤的污染起作用，但多数是多种污染物共存的复合污染。产地土壤环境的污染物来源复杂，但主要来自工矿企业“三废”污染和污水灌溉两个方面。据统计，我国耕地污染退化面积约占总耕地面积的1／10，其中工业“三废”污染的耕地近1000万hm2，使用污水灌溉的耕地已达330多万hm2［4］。近年来，农业面源污染也开始成为引起土壤污染的一个重要因素。

二、主要的产地土壤环境污染物

（一）重金属类物质

目前，国际上公认影响比较大、毒性较高的重金属类物质一般有5种，即汞、镉、铅、铬、砷。20世纪50－70年代，日本富士县的“骨痛病”就是由于镉污染而导致糙米中镉超标而引起的，患者数千人，其中数百人死亡，至今还有人不断提出起诉和索赔。随着我国工业和农业的快速发展，城市化进程的不断加快，由于污水灌溉和工矿企业排污引起的产地土壤环境重金属污染问题也逐渐显现。如我国20世纪70年代，就有学者研究发现辽宁省沈阳张士灌区的土壤重金属超标严重，污染面积达2500多hm2，造成农产品无法食用［5］。雷鸣等人对湖南工矿污染区的调查也显示，株洲和湘潭等地工矿污染地区的镉、砷和铅污染面积占当地耕地总面积的90％以上［6］。在各类农产品中，水稻和叶菜类蔬菜是最易富集重金属元素的农作物［7～8］，因此，当土壤被环境中的重金属污染后，稻米和叶菜类蔬菜中重金属残留问题值得关注。重金属污染普遍具有以下共同点：（1）污染面积逐渐扩大。由于重金属类物质与污染排放密不可分，随着工农业的快速发展，特别是重工业的地域性转移，重金属元素威胁的范围逐渐加大。（2）污染治理耗时较长。土壤中的重金属很难靠稀释作用和自净化作用来消除，即使通过生物修复等手段，某些被重金属污染的土壤也可能要100～200年时间才能够恢复。（3）累积性和不可逆性。土壤中的重金属会被农作物吸收，通过食物链逐级放大和改变存在形态，从而对人体健康造成严重威胁。比如，汞被生物体甲基化后形成甲基汞，其具有神经毒性的环境污染物，主要侵犯中枢神经系统，可造成语言和记忆能力障碍等严重问题。人体长期摄入重金属，会蓄积于内脏和骨骼中，引起多种疾病。如在人体内，镉的半衰期长达7～30年，可蓄积50年之久，能对多种器官和组织造成损害［9］。如此长的半衰期，对人体来说甚至是不可逆的，一旦进入体内就难以排出。

（二）持久性有机污染物（POPs）

POPs是指一类具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，能够在大气环境中长距离迁移并能沉积回地球，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机物质。目前，我国污染较为严重的POPs物质主要有：（1）多环芳烃（PAHs）。我国已有学者开展了对京津及附近地区、长三角地区、珠三角地区及东南沿海等区域的研究。结果表明，土壤中的PAHs主要来源于燃烧源（包括工业燃煤、汽车尾气排放等）。对北京郊区土壤中16种PAHs的研究表明，土壤中16种PAHs的平均浓度为1350μg／kg，其含量范围在16～3880μg／kg之间［10］。（2）有机氯农药（OCPs）。OCPs具有高效的杀虫力，1950－1970年被广泛用于农业生产，但是由于OCPs特殊的物理化学性质，其难以被化学降解和生物降解，在土壤中半衰期可达几年甚至十几年。由于OCPs严重对环境的影响，从20世纪80年代起许多国家开始禁止或限制使用OCPs。据统计，我国多年来累计施用滴滴涕40多万t，六六六等OCPs19万余t，虽然OCPs目前已被禁止使用，但是由于降解缓慢，其对土壤的污染仍不容小视［11～12］。（3）二英（Dioxin）。二英是一类物质的简称，包括210多种化合物。焚烧垃圾和塑料制品，以及有机物和氯的热处理过程，都会释放二英类物质。它们通过大气干湿沉降、污水污泥农用以及废弃物堆放等多种途径进入土壤环境［13］。我国有学者对一些地区土壤中二英含量的调查显示，部分省份土壤存在二英污染问题，其中钢铁厂和垃圾焚烧厂周围土壤污染尤为明显［14～16］。（4）多氯联苯（PCBs）。PCBs不但具有持久性有机污染物高毒、难降解的共同特点，同时还是内分泌干扰物，对人类健康和环境具有严重危害。目前，在工业发达的国家和地区，已发现有较高浓度的PCBs。在不发达国家和地区、人迹罕至的海洋、大气、水、土壤中也发现了PCBs。我国从1965年开始生产PCBs，到20世纪80年代初停产，共生产上万t，多年的使用造成一些地区环境污染严重［17］，已经在局部地区酿出了严重污染事件。POPs污染的主要特点：（1）高毒性。主要表现为它的“三致性”，即致癌、致畸、致突变效应。它还具有遗传毒性，能造成人体内分泌系统紊乱，使生殖和免疫系统受到破坏，并诱发癌症和神经性疾病。（2）持久性。POPs类有机污染物结构稳定，在自然条件下很难被降解。研究表明，即使是很多年前使用过，在许多地方依然能够发现它们的残留物，POPs分子结构中化学键具有相对较高的键能，可以抵御光解、化学和生物降解。一旦它们释放进入环境，将有可能在环境中持久存在。（3）生物蓄积性。POPs类有机污染物分子结构中通常含有卤素原子，具有低水溶性、高脂溶性的特征，因而能够在脂肪组织中发生生物蓄积，从而导致从周围介质迁移、富集到生物体内，并通过食物链的生物放大作用达到中毒浓度。（4）迁移性。POPs具有半挥发性，能够从水体或土壤中以蒸汽形式进入大气环境或被大气颗粒物吸附，通过大气环流远距离迁移。在较冷或高海拔地方会重新沉降到地面上。而后在温度升高时，它们会再次挥发进入大气，进行迁移。如今在地球两极以及珠穆朗玛峰地区都已监测到POPs物质的存在。

（三）农业面源污染物质

农业面源污染主要是在农业生产过程中滥施化肥、农药和农用地膜所致。（1）化肥。自从1843年人类开始生产化肥以来，化肥的使用已有165年的历史，随着农业的发展，全球化肥施用量将不断增加。我国自20世纪80年代开始，化肥施用量逐年增长。农业部数据显示，目前使用量约稳定在5460万t（折纯量），平均施用量达500kg／hm2以上，远远超出发达国家225kg／hm2的安全上限。由于化肥主要来源于矿物，其中含有大量的重金属类物质，比如用作磷肥的矿石中通常含有一定量的镉元素，过量施用必然会造成间接污染。（2）农药。虽然有机氯等高残留农药目前已被禁止，但其他农药使用问题也非常突出。据统计，2006年我国农药年产量约130万t，使用面积约2.8亿hm2，只有约20％能被作物吸收利用，大部分进入了水体、土壤及农产品中［18～19］。除有效成分外，农药中的助剂等其他成分也会长期残留于产地土壤环境中，形成持续污染。（3）农用地膜。由于设施农业的普及，地膜污染也在加剧，近20年来，我国的地膜用量和覆盖面积已居世界首位，2010年地膜覆盖面积约为1.8×1011m2，年用量约为130万t，年均约有50万t农膜残留于土壤中，残膜率达40％。而且在全部农膜市场中，高档农膜仅占2％，中低档农膜高达98％［20］。残留土壤中的劣质地膜不但破坏土壤结构，减低土壤肥力，还会在分解过程中析出铅、锡等有毒物质，影响作物安全。面源污染的主要特点：（1）影响面积大。与重金属污染等集中于工矿企业周边不同，面源污染物质影响面积非常大［21］。据统计，我国化肥利用率不到4成，在施用过程中，大量肥料未被有效利用并流失，这在我国几乎所有耕地中都会产生。（2）直接危害小。大多数面源污染物主要影响水体环境，对产地土壤环境的直接危害较小，其危害主要表现在间接方面，即长期过量使用化肥会出现土壤孔隙堵塞、板结甚至酸化，降低微生物活性，从而降低农作物产量，同时能活化重金属等有害物质，影响农产品质量安全。（3）污染控制难。农业面源污染的污染源并不具体，同时在给定的区域内它们的排放是相互交叉的，加之不同的地理、气象、水文条件对污染物的迁移转化影响很大，因此很难具体监测单个污染源的排放并加以控制。

三、我国产地土壤环境污染的主要问题分析

（一）污染源头控制不到位

由于我国部分企业环保意识不强，污染控制技术不达标，工业“三废”和污水灌溉造成的产地土壤环境污染并未禁绝，污染事故仍时有发生。同时，由于我国环境管理体系主要建立在城市和重要点源污染防治上，对面源污染重视不够，导致农村环境治理体系的发展严重滞后。加之农业投入品使用方式粗放，缺乏科学引导，特别容易导致农业面源污染，使目前畜禽养殖业和矿物肥料大量施用造成的产地土壤环境污染问题逐步显现。

（二）污染底数不清楚

目前我国产地土壤环境污染途径多，原因复杂，由土壤污染引发的农产品安全事件时有发生，成为影响农业生产、群众健康和社会稳定的重要因素。而现在已开展的污染监测工作覆盖范围较窄，对产地土壤污染的范围、程度甚至污染物种类缺乏整体的掌握，导致防治缺乏针对性。

（三）污染治理缺乏有效手段

产地土壤环境污染治理的难度较大，其主要原因在于土壤本身的结构复杂，且各地土壤背景情况各不相同，对污染物的结合情况多变，加之复合污染物之间的相互作用，使得快速解决土壤污染问题难以实现。土壤污染修复的方法多种多样［22］，包括物理方法，如客土法、热处理法等，缺点在于费用昂贵，难以用于大规模污染土壤的改良。化学方法，如化学固定或化学淋洗等，但前者只能降低污染物的生物有效性，后者又容易造成二次污染。生物修复方法，其中植物修复以运行成本低，回收和处理富集重金属的植物较为容易，成为了近年来发展的热点，但该方法的主要问题在于超积累植物较难获得，同时植物对重金属一季累积的绝对量并不可观。

四、产地土壤环境污染的防治对策建议

（一）杜绝污染源头

消除工业“三废”对产地的污染排放，严格污灌管理。加大环保监管和执法力度，严格执行国家制定的污染排放标准，杜绝超标排放现象。特别注重产地环境的保护工作，设立定位监测点，健全农业环境监测网络。同时，严格控制农业面源污染。应加大对农业面源污染的重视程度，加强农业环境法律法规建设，完善农村环境管理机构。积极转变农业发展方式，推进测土配方施肥、精准施肥、水肥一体化等农业技术，鼓励使用农家肥或其他有机肥料，提高化肥利用率，从源头上减少化肥流失造成的面源污染。

（二）做好农产品产地土壤环境治理规划和分级工作

农产品产地土壤环境污染往往呈现时空变异性，同时由于污染物种类繁多，潜在的相互作用等因素，难以简单界定。因此，应积极开展农产品产地土壤环境的小比例尺详细普查数据，摸清污染原因、污染种类和范围程度，做好治理的规划计划。同时，健全产地土壤环境标准，组织开展污染等级划分工作，对未污染的土壤，要进一步加大保护力度；对轻度污染的土壤，应抓紧修复治理或种植替代作物；对有毒有害物质超标严重的土壤，应坚决设立禁止生产区，或科学调整种植其他非食用农作物。