研究了一种固废基自发泡烧胀陶粒的设计方法, 利用赤泥中的赤铁矿高温分解产生气体实现自发泡。固废含量95%(质量分数)的原材料在1 200 ℃煅烧60 min得到了性能优异的轻质高强陶粒, 陶粒的颗粒强度为4.86~6.75 MPa, 吸水率为0.72%~1.11%, 堆积密度为0.53~0.71 g/cm3。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)、X射线光电子能谱(XPS)等测试方法, 研究了不同赤泥掺量对烧胀陶粒的物理性能、微观结构、物相组成和化学结构的影响。结果表明, 当赤泥的掺量由10%增至25%(质量分数)时, 骨料的膨胀率和吸水率呈下降趋势, 堆积密度提高, 颗粒强度先增后降。赤泥中的赤铁矿高温分解产生的气体被液相包裹是固废基烧胀陶粒自发泡的主要原因。

浙江省青田县的青田石为我国四大图章石之一。 青田石均为原生矿, 属于硐采图章石。 开采出的青田石具有丰富的颜色, 但是其中红色品种的青田石较少, 一般为特征的暗红棕色。 对产自青田县山口矿区的4种红色青田石: 红花冻、 红花、 石榴红、 桔红石进行了谱学研究, 主要采用了偏光显微镜、 X射线粉末衍射(XRD)、 以及拉曼光谱(LRM)对组成它们的主要和次要矿物成分和颜色成因进行了初步探究。 在偏光显微镜下, 对四种红色青田石薄片样品中颜色的分布形态进行了详细观察。 其中, 红花冻和桔红石的红色部分呈颗粒状、 团块状浸染分布于基体中, 而石榴红和红花的红色部分呈点状、 脉状侵染分布于基体中。 在XRD测试中, 对它们的主要矿物成分和次要矿物成分进行了研究, 并对其进行了青田石种类归属。 红花冻、 红花和石榴红的主要矿物成分为叶腊石, 三者属于叶腊石型青田石。 叶腊石存在1Tc和2M两种多型。 根据XRD衍射谱中19°~22°(2θ)和28~31°(2θ)处衍射峰形态和具体峰位, 可知红花冻主要为2M型叶腊石组成, 含有1Tc型叶腊石; 红花和石榴红主要为2M型叶腊石组成。 其中红花冻的次要矿物成分为地开石, 红花的次要矿物成分为石英, 石榴红的次要矿物成分为云母; 桔红石的主要矿物成分为地开石, 属于地开石型青田石。 地开石存在有序→无序的结构特征, 根据地开石XRD的(020), (110)和(112)衍射峰强度特征, 可知石榴红中地开石的有序度较高。 桔红石中次要矿物成分为石英。 拉曼光谱对红色青田石的次要和微量矿物成分进行了研究, 并主要对红色部分的矿物成分进行了探测, 以确定红色青田石的颜色成因。 测试结果显示, 四种红色青田石均含有赤铁矿。 此外, 红花冻中还存在硬水铝石和金红石; 红花中还含有大量石英以及少量硬水铝石和金红石; 石榴红中还含有硬水铝石和金红石; 桔红石中还含有石英。 红花冻、 红花和桔红石为赤铁矿微晶致色, 而石榴红的为金红石微晶致色。 因此, 所研究的四种红色青田石均属于杂质矿物致色。

近来, 一种产自老挝的新型印章石（俗称“老挝石”）涌进国内市场, 对我国印章石市场造成一定影响, “老挝石”的研究尚处于起步阶段, 对其颜色成因的研究更为缺乏。 采用漫反射光谱（DRS）结合X射线粉晶衍射（XRD）、 红外光谱（FTIR）、 X射线荧光光谱（EDXRF）等测试对红色“老挝石”的矿物成分和致色机理进行深入研究。 结果显示, “老挝石”的主要矿物成分为地开石, 并含有少量高岭石, 化学成分中的Fe含量和“老挝石”红色色调呈正相关关系, 即颜色越深Fe的含量越高。 铁质矿物呈微晶集合体浸染分布于地开石的颗粒间, 由于其含量低、 粒度细小, 常规的微区测试方法无法确认其种属。 相比之下, 漫反射光谱对微晶铁矿物的鉴定十分有效, 对可见光波段漫反射光谱处理得到导数等, 在土壤沉积物中已经被用来定量测定针铁矿和赤铁矿。 该研究中“老挝石”基体与土壤沉积物均为粘土矿物, 可以用漫反射光谱来判定“老挝石”中铁矿物种属。 漫反射光谱一阶导数法显示, 其谱峰位于565～570 nm, 由此确认铁矿物的种属为赤铁矿。 微晶赤铁矿分布于“老挝石”矿物颗粒间, 使样品产生红色, 赤铁矿含量越高, 红色调越深。

在斯里兰卡Ratnapura 地区的蓝宝石样品中观察到丰富的流体包体(部分流体包体中含有无色针状包体)，形貌相似的深色板状矿物包体，以及3 组交角约为60°的红棕色针状矿物包体等。通过肉眼观测，研究人员对上述各类包体的矿物种类无法进行有效鉴别。利用激光共聚焦显微拉曼光谱仪对蓝宝石样品中的包体进行测试分析得出，深色矿物包体有两类，分别为磁铁矿和石墨；无色透明针状包体是位于液态CO2内的硬水铝石晶体；红棕色针状包体是赤铁矿，而不是易混淆的金红石针状包体。激光共聚焦显微拉曼光谱仪能够准确鉴定出蓝宝石中各种包体的种类，对不具备典型晶形的包体和常规仪器难以判别的包体十分有效。

大陆红层的红色色素主要来自其内的微粒赤铁矿。 地质方面的最新研究成果表明, 红层的色素起源于成岩阶段而非沉积阶段, 是成岩过程中的高地温导致沉积物中铁的含水化合物脱水所致。 本文采用对现代黑色淤泥沉积物进行不同方式的加热实验, 并使用Perkin-Elmer Lambda 950紫外-可见-近红外分光光度计, 用漫反射光谱法测定实验样品针铁矿和赤铁矿特征峰的变化, 同时计算样品的红度值, 以定量实验样品的染色程度等方法, 模拟沉积物变红、 亦即红层色素生成的过程。 实验结果表明, 现代淤泥沉积物中的铁主要以铁的水化物（针铁矿）形式出现; 针铁矿脱水转化为赤铁矿的初始温度约为150 ℃, 温度升高或加热时间延长, 均可造成针铁矿含量减少和赤铁矿含量增加, 样品的红度值与赤铁矿特征峰高度呈正相关关系。 实验结果为红层色素热起源的认识提供了重要支持。

应用红外光谱法， 研究了不同pH值和Cu2+浓度条件下， 合成赤铁矿和三羟铝石吸附Cu2+后表面羟基结构及其特征吸收峰的变化。 结果表明: (1)随Cu2+浓度增加， 赤铁矿表面H—O—H和OH的变形振动参与了吸附反应， Cu2+强烈地缔结在Fe—O上， 形成了Fe—O—(Cu)结构。 (2)酸性条件下， H+破坏了赤铁矿表面的O—H结构， NO-3促使弱峰1 131 cm-1的产生。 随pH值增大， 赤铁矿表面OH-逐渐由伸缩振动转变为变形振动， Fe—OH和Fe3+—O2-结构不断发生改变。 (3)三羟铝石对Cu2+的吸附发生在高波位， 随Cu2+浓度增大， 其表面游离羟基的O—H弯曲振动、 水分子的OH-伸缩振动和H—O—H弯曲振动均参与了吸附反应， Al—O基中的Al3+渐被Cu2+取代从而加强了较低波位的振动强度。 (4)随pH值增加， 三羟铝石Al—OH的弯曲振动和Al—O的伸缩振动逐渐发生着改变， 表明吸附Cu2+后， 在其表面形成了AlOCu+与AlOCuOH结构。

由静态实验得到了五氯苯酚在赤铁矿表面吸附的pH等温线,最大吸附量发生在pH值6.0处,赤铁矿等电点pH值8.5处的吸附量为最大吸附量的31%。通过FTIR分析了赤铁矿吸附前后的变化,研究了吸附时五氯苯酚、赤铁矿存在形态和比例,结果表明:(1)α-Fe₂O₃ 565 cm^-1处特征峰吸附前后未发生改变,吸附发生在赤铁矿表面。(2)pH6.0时,α-Fe₂O₃表面OH与水形成的氢键产生的伸缩振动峰3 438 cm^-1位移到了3 417 cm^-1,1 643 cm^-1表面的H—O—H+的弯曲振动峰由于络合反应发生明显的减弱,1 050-1 100 cm^-1处的Fe—OH键峰位移到了950 cm^-1且强度增加。五氯苯酚中的1 215 cm^-1的C—O键伸缩振动峰位移到1 122 cm^-1,两者之间作用以静电吸附为主。(3)pH 8.5时,α-Fe₂O₃表面OH与水形成的氢键产生的伸缩振动峰3 438 cm^-1位移到了3 428 cm^-1,1 643 cm^-1处弯曲振动峰由于氢键反应发生明显的减弱,1 050-1 100 cm^-1处的H—O—H+的弯曲振动峰位移到了947 cm^-1且强度明显增加,两者之间主要是氢键作用。