氧化物和氢氧化物矿物的化学性质(矿物的化学成分有哪些特征) 矿物的化学性质:& nbsp& nbsp矿物的化学性质包括化学成分的变化、矿物化学分类、矿物化学式、类质同象、类质同象、结晶、矿物溶解度、矿物氧化还原等。 这些性质直接关系到选矿产品的质量和选矿工艺的选择。 & nbsp& nbsp& nbsp矿物的化学成分是单质，如自然金、自然铜、自然银；有赤铁矿(Fe2O3)、应时(SiO2)、磁黄铁矿(FeS)、盐(NaCl)等简单化合物；还有复杂的化合物，尤其是复盐，如白云石{(CaMg)[COs]}和钠长石(NaALISOS)。& nbsp& nbsp一、矿物的化学分类:& nbsp& nbsp矿物学一般根据化学成分分类。 总的分类是:元素、硫化物、卤化物和氧化物。 由于含氧化合物种类和数量较多，基于晶体化学进一步分为:氧化物、氢氧化物(非络合阴离子)、含平面络合阴离子的硝酸盐、F碳酸盐和硼酸盐(图1)；硅酸盐的种类和数量都比其他盐类多，所以根据硅氧四面体结构的排列分为几个子类。 矿物的化学分类和硅酸盐的结构分类列于表1和表2。 1 & nbsp矿物的化学分类类别阴离子天然元素硫化物和类似化合物氧化物和氢氧化物的例子:碳酸盐和类似化合物硫酸盐和类似化合物硫酸盐和类似化合物硅酸盐不含S-和类似阴离子O2-、OH1-: 1-、F1-、Br1-、I1-CO32-和类似阴离子SO42-和类似阴离子PO43-和类似阴离子SiO22-自然铜(Cu)黄铁矿(FeS2)赤铁矿(Fe2O3)、 水镁石Mg(OH)2盐(NaCl)方解石(CaCO3)重晶石(BaSO4)磷灰石硅酸盐亚类的结构分类结构排列Si:O例岛状硅酸盐组硅酸盐环状硅酸盐链状硅酸盐:层状骨架硅酸盐独立四面体两个硅四面体共用一个氧，每个硅四面体环共用两个氧连续单链硅四面体共用两个氧连续双链硅四面体交替共用两个或三个氧，每个连续硅四面体层共用三个氧， 并且每个连续的硅四面体网络框架共用全部四个氧1:42:71:31:34:112:51:2镁橄榄石[Mg2 (SiO2)]异源矿{Zn2[(OH2)Si2O7]H2O}绿柱石(Be3Al2Si6O18)顽辉石[Mg(SiO3)]角闪石[Mg7(OH)2Si4O11]金云母[KMG3 (OH) ALI3O10]应时(SiO2)霞石(naalsio 4)& amp & nbsp二。矿物质的化学式:& nbsp& nbsp矿物化学式可以表达矿物化学建筑单元数量的比例关系。 矿物的化学成分是矿物分类的基础。 根据化学式比例定律确定各元素的量。 化学式，也称实验公式，可以从化学分析的结果直接计算出来。 大多数情况下，矿物的化学式不等于分子式，但有时是一致的。 矿物的化学式和晶胞数的乘积就是分子式。 例如，磁铁矿的化学式为Fe2O4(FeO，Fe2O3)，分子式为Fe 8 Fe 16 o 32；；金红石的简单分子式和锐钛矿、板钛矿一样，都是TiO2，分子式分别是Ti2O4(金红石)、Ti4O8(锐钛矿)、Ti8O16(板钛矿)。化学式表示简单的组成比，分子式表示单位晶胞中TiO2的总量。 & nbsp& nbsp& nbsp按照规定，矿物的化学式是这样写的:能被矿物取代的元素放在括号内，用逗号隔开，如铬尖晶石[(Fe，Mg)(Al，Cr，Fe)2O4]，镍黄铁矿[(Ni，Fe)9S8]和角闪石[Ag(Cl，Br)]。 如果置换(或类质同象交代)次数有限，则微量元素用小写字母表示，例如Cu9As，As高达12%；闪锌矿[(锌、铁)硫]，铁含量高达20% 如果固溶体混晶中没有化学结构关系，可以增加或减少质量替代。其化学式为:CaF2-YF3混晶，写作(Ca，Y)F2-3；na2so 4-Ca)so 4；混晶写为(Na，ca)SO4；LiMuPO4-FePO4混合晶体写作Li < 1 (Mn，Fe)PO4。 括号中的可替换元素通常按照数量从多到少的顺序排列。 & nbsp& nbsp& nbsp络合阴离子化合物的矿物化学式是把络合阴离子放在方括号里写成的。如果是混合阴离子，外面的络合阴离子和络合阴离子用方括号左边的竖线隔开。 正离子放在方括号外的左侧，排列顺序按离子半径递减，如榍石[CATI (O ∣ SiO2)]、白云母{Kal2[(OH)2∣AlSi3O10]}、磷灰石{Ca5[F∣(PO4)3]} 外来负离子之所以放在更靠近正离子的左侧，是因为它们单独与正离子结合。 有些与正离子和络合离子结合。 这些规定不需要严格执行。 & nbsp& nbsp& nbsp三。矿物晶体化学:& nbsp& nbsp矿物呈晶体状，是由化学建筑单元中的原子、离子、分子呈三度空周期性排列而成，从而形成空之间的晶格结构，或者说晶体是由无数组成结构相同的微小晶胞组成。 每个晶胞都有一定的大小，点阵节点之间的距离用点阵常数A0，B0和c0表示。 晶格中原子的排列是对称的，化学建筑单元的数量比用化学式表示，大小用原子半径和离子半径表示。 键是由原价、离子价和电子结构产生的。 & nbsp& nbsp& nbsp晶体的基本成分是原子、离子和分子。 一般来说，它们可以被认为是理想的或轻微扭曲的球体。 根据实验测定，每个原子或离子的半径约为0.2 ~ 2.0埃。 作用范围因配位数的多少而略有变化。 一般来说，原子半径随着其配位数的增加而略有增加。 晶格是解释晶体表面性质的重要标准。 晶格可以分为:& nbsp& nbsp(1)离子晶格:& nbsp& nbsp离子晶格是最普遍的矿物晶格类型，包括各种盐、卤化物、氧化物等。 具有离子晶格的矿物几乎占80%以上，如碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、氯化物、氟化物、氧化物等。 & nbsp& nbsp& nbsp离子晶格由正负离子交替组成。 相反，电荷间的库仑引力是离子晶格的化学键能，即晶格能，等于化学键形成时释放的能量或化学键断裂时吸收的能量。由于这种能量，晶格保持了一定的结构和性质。 正负离子的空关系可以用一个配位图来表示。 四面体配位中有四条价线，八面体配位中有六条价线，立方配位中有八条价线(图1b，D) 在盐的配位中，每个Na+和C1-周围有六条价线，每条价线为1/6价(图1f)，形成八面体图形。 在萤石(CaF2)中，Ca2+周围有八条价线，每条价线等于2/8，F周围有四条价线，每条价线等于1/4(图2)。 1 & nbsp晶体中常见配位基a-Cl1-、F1-、OH1-和O2-的负离子；b .硝酸盐、碳酸盐和硼酸盐、NO1-3、CO2-3和Bo3-3；硫酸根、磷酸根和硅酸根的C-酸基，SO2-4、PO3-4和SiO 2-4；d-钛酸盐、铝酸盐等。、TiO6、AlO6；E-稀有碱；氟化盐NaCl6: 2的配位基晶体& nbsp萤石的立方晶格Ca被8F包围，f被4Ca包围:& nbsp& nbsp很多离子晶格类型属于复合负离子，复合负离子内部的结合比正离子和复合负离子之间的结合更紧密。 在这种结合中，有时有同极键，如CO3、SO3、SO4、PO4、SiO2等。在CaCO3(方解石)的晶体结构中，每个O与4/3价的C结合，而与2/3价的Ca结合。图3显示O的总价为3/4+2/6+2/6 = 2。 根据静电价l定律(Pauling等)，O价之和总是2或接近2，适用于极其复杂的氧化物晶体。 图3 & nbsp方解石的钻石晶格O与4/3价的C结合，2/3价的与2 Ca结合，总价3 & nbsp& nbsp& nbsp离子晶格矿物具有硬度高、熔点高、透明、绝缘性适中的特点。 & nbsp& nbsp& nbsp(二)金属格子:& nbsp& nbsp金属晶格的特点是原子的自由电子在整个晶体中自由移动，是由金属键形成的晶格。 原子成键是容易分离的价电子形成的键，电子像电子云一样在相邻原子形成的晶格间自由移动。 金属晶格几何简单，晶格能中等。 由于电子在晶格中自由移动，晶体具有很强的导电性、反射性、延展性和可塑性。 除了金属和合金，在许多硫化物和砷化物中也发现了金属键晶格。 石墨有金属键和分子键过渡型两种化学键，内层是金属键晶格，只有良好的导电性。层与层之间的距离是分子晶格，所以金属键力弱，容易断裂。 & nbsp& nbsp& nbsp金属晶格具有高配位数，如铜、金、银、铂等。 每个原子是由12个相邻原子包围的立方体八面体。 八面体平面是原子排列最紧密的晶格平面。 金属字符应该属于原子晶格。 & nbsp& nbsp& nbsp(3)原子晶格:& nbsp& nbsp原子间以共价键结合，电子由两个原子共享，所以配位数低。 钻石晶格是一种典型的原子晶格，其中碳原子形成一个被同极键包围的立方体，每个碳原子被另外四个碳原子包围，每个碳原子同时属于两个相邻的碳原子。 电子轨迹固定牢固，具有不导电、硬度高、透明、非金属光泽、熔点高等特点。 除了钻石，这种矿物还包括硅、锗和其他晶体。 & nbsp& nbsp& nbsp(4)分子晶格:& nbsp& nbsp在分子晶格的点之间是由分子键结合的晶格。 分子以极弱的价态束缚，称为范德华力。 每个分子中原子之间的距离远小于分子之间的距离。例如，菱面体硫是环S8分子，分子中原子之间的距离是2.12A 分子间的最短距离是3.3A 由于分子间键合力弱，分子晶格硬度低，容易变形熔化，不导电。 方石英的晶格如图4所示。 图4 & nbsp硫的分子结构排列成一个有八个S的环:& nbsp& nbsp分子与分子之间的空隙大，结合力弱，容易开裂。裂解后处于价饱和状态，与水的亲和力很小，容易浮在浮选矿石中。 但是，分子结构完整的矿物很少。有些矿物有两种晶格类型，即分子晶格和离子或金属晶格，如滑石、辉钼矿、黑钨矿、石墨和叶蜡石。 & nbsp& nbsp& nbsp(5)同构:& nbsp& nbsp在矿物晶体中，某些原子、离子或分子的位置被其他原子、离子或分子部分或全部占据，或者化学成分不同、晶体结构相同的晶体属于同一种结构类型，这种现象称为类质同象。 同构的原因是化学建筑单元的数量比和大小比相同或相似。 比如NaCl-PbS-MgO，CaF2-CeO2-Na2S，nano 3-CaCO3-MGC O3-feco 3–MNC O3–inbo 3都是同晶现象。 同构的含义是总化学式相似，晶系和空之间的基团相同，晶格常数、原子坐标值和各原子所占位置相似。 & nbsp& nbsp& nbsp同构包括类质同象，但不代表是否可能造成混晶。 & nbsp& nbsp& nbsp(6)同态& nbsp& nbsp& nbsp类质同象是类质同象中的一种特殊现象，但在天然矿物中却十分普遍。 同构是指晶体结构中某些原子、离子或分子的位置被化学性质相近、半径相近、电价相等的原子、离子或分子所取代。但仍保持原有的晶体结构类型、化学键类型和离子的正负电荷平衡，只有晶胞参数和物理性质随置换次数线性变化。 具有类质同象的晶体称为固溶体或混晶。 & nbsp& nbsp& nbsp同构的可替代性可以使我们进一步了解各种晶体与其建筑单元之间的关系。 例如，铁和锌可以在离子晶格的碳酸盐(FeCO3-ZnCO3)中以任何比例相互取代，在Fe2SiO4(铁橄榄石)中发生有限取代，但在Zn2SO4中不发生取代。 闪锌矿中的锌可以被铁取代，而磁黄铁矿中的锌则不能。 & nbsp& nbsp& nbsp因为同构不是指整个晶体的替换，而是指晶体中某些个别成分的变化。 因此，不可能通过机械选矿来分离不同比例的均匀混合晶体。 & nbsp& nbsp& nbsp(7)同质视觉& nbsp& nbsp& nbsp同态也叫同构、同构、同构或同构。 顾名思义，化学成分相同，结构不同的矿物晶体。 如果是单质，就叫同素异形体或同素异形体。比如石墨和金刚石都是由碳组成的，前者是六方的，后者是等轴的，物理性质完全不同。铁在< 910℃时为a-Fe(体心立方晶格)，在910 ~ 14000℃时为Y -Fe(面心立方晶格)，在> 1400℃时为δ-Fe。 如果化合物应该是同晶或类质同象，如金红石、锐钛矿、板钛矿，其成分是TiO2，但结构完全不同。金红石为四方晶系，z=2(晶胞数)；锐钛矿也是四方的，但是z = 4；板钛矿是z=8的正交晶系。 再比如方解石和文石(也叫文石)，低温时由CaCO3、三方晶系方解石和高温时由正交晶系文石组成。 & nbsp& nbsp& nbsp异形是不同温度和压力的结果。很多矿物晶体随着温度和压力的变化变得不稳定，变成另一种晶体形态，从而变成另一种物理性质。 在工业上，这种特性被用来达到所要求的目的。 碳在高温、高压和催化剂的作用下，产生硬度很高的金刚石，而石墨是在高温常压下产生的。Al2O3有三种同分异构体，a-Al 2 O3三方晶系最稳定，可在500 ~ 1500℃形成。β-al2o 3在高温(1500 ~ 1800℃)下稳定，缓慢冷却时转变为α-al2o 3。γ-al2o 3是等轴体系，在950℃燃烧生成勃姆石，在更高的温度下转变为α-al2o 3。 & nbsp& nbsp& nbsp四。水 矿物质:& nbsp；& nbsp含水矿物很多，根据水在矿物中的基本存在形式，可分为三种类型。 & nbsp& nbsp& nbsp(1)结晶水:& nbsp& nbsp在矿物的晶格中占据固定的位置。 水分子和其他成分一样是简单的整数比。 例如石膏(CaSO4 2H2O)和碱(NaCO3 10H2O) 含有结晶水的矿物也被称为含水化合物。 加热时结晶水容易出来，脱水方式可分一次或多次。 在脱水过程中，晶格会发生变化。 与水分子和主要化合物保持一定比例，如黄铜矿的脱水(CuSO4 5H2O)。开始可以形成CuSO4 3H2O，然后形成CuS04 H201，最后变成CuS()。10种不同的矿物有不同的脱水温度范围和时间。 有些矿物质在常温下可以被P'll脱水，当然也可以增加水分；此外，有些矿物需要在较高的温度下脱水，脱水后矿物的密度(比重)、折射率和颜色都可能发生变化。 & nbsp& nbsp& nbsp(二)结构水:& nbsp& nbsp结构水以(OH)1-或(H3O)1+离子的形式参与晶体结构，有固定的配位位置和一定的含量。 F1-和Cl1-等离子体可以被替换。 加热时不易逸出，只有在高温条件下才会变成水蒸气逸出，如孔雀石{Cu2[CO3][OH]2}等。 [OH]1-在化学分析中被确定为H2O。 & nbsp& nbsp& nbsp(3)免费水:& nbsp& nbsp不参与矿物中的结晶框架，受热容易流失。没有固定的脱水温度，而是逐渐脱水，不像跳跃式结晶水。 自由水有三种形式，即沸石水、胶体水和附着毛细管水。 沸石晶体呈管状，有孔道，水存在于小孔道中，常温下不易流失，80 ~ 400℃加热即可除去 胶体水实际上是附着水，与颗粒物表面保持很弱的结合力，不参与矿物的结晶框架。 毛细管保留在矿物的微小缝隙中，靠表面张力维持，当加热到100 ~ 110℃时可被去除 & nbsp& nbsp& nbsp五、矿物的氧化 还原:& nbsp；& nbsp许多矿物在氧化还原条件下不稳定，容易氧化或还原。一些矿物质消失了，而另一些却产生了。 氧化还原是改变矿物性质的重要方式。 自然界中的氧化还原往往使一些易浮的硫化矿难以分选，而难分选的矿物组合可以通过氧化还原相互分离 比如赤铁矿很难磁选，采用还原焙烧时，赤铁矿会变成针铁矿，所以变得容易分离。 & nbsp& nbsp& nbsp未氧化的硫化矿最容易浮选，但破碎后的硫化矿不能长期存放，因为硫化物表面在空气体中容易氧化，生成氧化膜使疏水表面亲水，影响浮选效果。 滑石和软锰矿的组合很难分离。采用氧化处理时，可以氧化软锰矿的表面，改变矿物的疏水性，使之分离。 免责声明：本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考，不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之，本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者，视为自愿接受本网站声明的约束。
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