自然界里,钼含量低,成矿集中,含钼工业矿物98%为辉钼矿,集中分布在美洲和中国.辉钼矿成矿大多集中在高中温气水热液成矿阶段,它的工艺矿物特征如下。 钼原子外层电子轨道呈半充满状态,介于亲石元素与亲铜元素之间,显示出典型过渡元素特征:在弱酸性、还原气氛中,钼呈Mo4+,表现强烈亲铜元素特征,极易生成硫化矿物:辉钼矿(MoS2);而在碱性、氧化气氛中,钼则呈Mo6+,又表现出亲石元素特征,生成钼钙矿(CaMoO4)、彩钼铅矿(PbMoO4)等钼酸盐矿物(见图1)。因此,V.M.哥德史密特(Goldschmidt.1954)在元素的地球化学分类里,把钼划归亲铁元素。 Mo4+与Mo6+都是电荷变价离子,也是成矿不相容元素。在岩浆期成矿时,它不能先行晶出,只能以类质同象形式被造岩矿物载体带入岩浆岩,或残留在岩浆残液中。 P. K.库多达(Kuroda)和E.B.桑德尔(Sandell)指出,岩浆岩里,钼除了少量能呈辉钼矿微晶形式外,主要以Mo4+形式类质同象取代A12+、Fe3+、Ti4+离子等,而混进斜长石、正长石、云母、辉石、角闪石、磁铁矿、钦铁矿中。据ф.B.丘霍洛夫资料(1976)岩浆岩中钼的含量如表1所列。 在大多数钼矿床的围岩中,钼的含量远比以上统计值高:小秦岭地区平均含量为2.4×10-6,花岗岩平均含钼2.2×10-6,辉绿岩平均含钼9×10-6;熊耳山火山岩平均含钼3.2 × 10-6。周国华对金堆城产出的含长石、石英的硫精砂进行了焙烧研究,也证实了长石、石英中含有类质同象的钼。
表1岩浆岩类型中的钼含量
显然,以类质同象形式存在于围岩中的钼,是常规选矿无法回收的金属。在各钼矿的资源评价和选厂考核中应区别对待。mo4+离子可以代替A13+、Fe3+和Ti4+等离子,是因为其晶体化学特性相似——离子半径相似:Mo4Fe3+ 0.067nm,Al3+ 0.058nm等。Mo4+离子也能取代长石中的Si4+离子,这与它们的晶体结构相似有关:Mo4+离子的配位数为6,呈三角形柱状排列。在斜长石晶体中,Ca2+和Na+的多面体是扭曲的立方体,可以用对角线分成两个三角柱,正好满足Mo4+离子结晶的要求。局部地壳或地幔中的富钼岩石为熔岩浆,不相容元素如Mo、W、V、Rb、Nb、Sn等。经过部分熔融富集和热力学扩散富集后,往往在顶部富集。在岩浆分异作用中,应时、长石等岩石先结晶析出,而钼则留在岩浆残液中。岩浆期后,挥发性组分F-、Cl-、S2-和水富集富集在气化热液中。它们既能与残液中的钼结合,又能溶解围岩中的类质同象钼,形成存在于气化热液中的可溶性钼酸盐。随着环境的变化,钼的化合物也不同:形式MoO22+←→多晶型钼化合物←→MoO42-
图2 400℃不同钼态PH-Eh稳定区钼矿化【下】主要包括以下:(1)水解沉淀:随着温度和环境的变化,不稳定的钼酸盐沉淀并水解矿化:ma 2 mos 4+H2O→Mahs+NaOH+mos 3→mos 2+s .同时,部分岩石也发生水解矿化变化:3k [
2 mos 4+2hf→2 NaF+H2S+mos 3→mos 2+SNA 2 moo 4+5h2s→2 nahs+4h2o+mos 3→mos 2+s同时一些岩石矿物也会发生变化:2K[AlSi3O8]
(3)离子交换:气水热液中的硫代钼酸盐易与黑云母分解的FeO反应;钼酸盐也可与方解石反应形成辉钼矿或钙矿床:na 2 mos 4+FeO+H2O→mos 2↓+Fe S2↓+2 nona 2 moo 4+CaCO3→camoo 4 ↓+ n2co 3硫化钼矿石,结晶沉淀时,矿化温度不同,矿物形态不同。在1969年,XYP щдя H,从合成辉钼矿开始,发现了以下转变规律:MoS3(无定形)
显然,钼易与硫结合生成稳定的辉钼矿。通常在高温汽水热液阶段,钼首先结晶形成2H型辉钼矿。到中温汽水热液阶段,液体中钼浓度已很低,结晶出2H+3R型辉钼矿量就已少得多。较低温度下生成胶体MoS2(焦迪斯矿)在自然界就微乎其微了。 除了上述的内生成矿作用外,在外生成矿作用下,硫化钼的表生矿床里,辉钼矿受空气和水介质作用,亦会氧化生成MoS2SO4、MoO42-或HMoO4-而迁移、转化。 当体系内黄铁矿较多,它的氧化既利于辉钼矿溶解,还会反应生成酸性条件下稳定的铁钼华:
Fe2(SO4)3 + 3MoO2SO4 + 13.5H2O → Fe2(MoO4)3.5H2O + 6H2SO4
当辉钼矿的氧化产物遇上方解石(CaCO3),PH=7.5~7.8的环境,可生成外生钼钙矿:
CaCO3 + MoO2SO4 + 2H2O → CaMoO4 + H2SO4 + H2CO3
当辉钼矿的氧化产物遇到方铅矿氧化产物(PbO)后,可生成彩钼铅矿:
PbO + MoO2SO4 + H2O → P2MoO4 + H2SO4
尽管成矿条件接近,但生成斑岩铜矿或斑岩钼矿的条件还有差异: 斑岩铜矿的区域地球化学环境中,富S2-、富Cu2+,过度富Fe2+。所生成矿物组合为:黄铁矿、硫化铜矿物、硫化铅锌矿物和辉钼矿等多位一体的多金属硫化矿。 斑岩钼矿特征为:富钼适度富S2-,低铁。矿物组合为:黄铁矿、辉钼矿、硫化铜矿物等。此时,钼离子配位数为6,但它与硫离子不按八面体排布,而形成三方住;六个硫离子组成三方柱体中心,柱间共梭。整个结构可看作以钼为中心的三方柱与空心八面体层相间排列组成(见图3)。
图3 2H型辉钼矿晶体结构 关键词TAG: 有色金属