一、磁性 矿物的磁性是指矿物能被永久磁铁或电磁铁吸引，或矿物本身能吸引铁质物件的性质。自然界具有磁性的矿物极为普遍，但磁性显著的矿物则不 多。根据矿物在外磁场作用下所表现的性质，可将矿物的磁性分为三类。 （一）磁性矿物 能被永久磁铁吸引的矿物。只有少数矿物才具有这种特性，因而在矿物 鉴定上有意义。用肉眼鉴定矿物时，以永久磁铁为工具，将矿物磁性分为： 1、强磁性。较大颗粒矿物能被永久磁铁吸引，且本身还可以吸引铁钉、铁屑等物。当罗盘靠近时，能使磁针改变方向发生转动为强磁性矿物也称为铁磁性矿物。如磁铁矿。 2、弱磁性。即较大的矿物颗粒不能被永久磁铁吸引，而粉末能被吸引，但不能跃至磁铁上。如铬铁矿。 3、无磁性。矿物粉末也不能被永久磁铁吸引。如黄铁矿。 （二）电磁性矿物 具较弱磁性，无论是颗粒或粉末均不能被永久磁铁吸引。但可被电磁铁吸引。这类矿物还可进一步分为强电磁性矿物和弱电磁性矿物。如角闪石、辉石、电气石等。矿物的这一性质对磁力选矿、重砂分离极为重要。 （三）逆磁性矿物 逆磁性矿物即抗磁性，被磁铁所排斥的矿物。如自然秘、黄铁矿等。 磁性的强弱可用比磁化系数来表示。比磁化系数为1cm3的矿物在磁场强度为1Oe的外磁场中所产生的磁力。比磁化系数越大，表示矿物越容易被磁化。在选矿中，利用矿物比磁化系数的差异进行磁选。矿物按比磁化系数的大小，可分为四类： 1、强磁性矿物。比磁化系数大于3000 x 10－6cm3/g。在弱磁场（900～12000e）就容易与其他矿物分选。如磁铁矿、磁黄铁矿等。 2、中磁性矿物。比磁化系数在600 × 10－6cm3/g到3000 ×10－6cm3/g之间。要选出这类矿物，磁场强度要在2000～8000e。如钦铁矿、铬铁矿等。 3、弱磁性矿物。比磁化系数在15×10－6cm3/g到600 ×10－6cm3/g之间。要选出这类矿物，磁场强度要在10000Oe以上。如赤铁矿、褐铁矿、黑钨矿、辉铜矿等。 4、非磁性矿物。比磁化系数小于15 ×10-－6cm3/g，如石英、方解石、长石等。 矿物的磁性主要是由组成元素的电子构型和磁性结构所决定的。即当矿物成分中含有Fe，Co，Ni，V等元素时，这些元素的原子或离子构型中3d电子层未填满，为不成对电子的出现提供了条件。这些未成对的电子自旋所引起的磁矩是形成磁性的主要原因。这种未成对的电子越多，物质的磁性就越强，反之则弱。 当矿物成分中含有以上元素时，随着这些元素在晶体场中，其3d电子自旋状态的不同，可以有不同的磁性显示。例如Fe2+在八面体场中，当其电子的自旋状态有四个自旋平行的未成对电子时，就会使矿物显铁磁性或顺磁性。如磁黄铁矿、黑云母等；当电子的自旋状态都是自旋成对的电子对时，就会使矿物显逆磁性。如黄铁矿、毒砂等。 晶体中的磁性常具异向性，这与其内部结构类型有关。如磁铁矿晶体，在不同方向上的磁性强弱不同。 在选矿中可用焙烧还原磁化法，使一些磁性弱的矿物增加其磁性。如一些低品位的铁矿石，就可以用这种方法回收。它的主要原理是赤铁矿、褐铁矿经焙烧加热至800℃以上，再通以煤气在560℃以上，使Fe2 O3还原为Fe3 O4，反应式如下：
对于黄铁矿或白铁矿可先在空气中焙烧，当温度在60℃左右时，他们将被烧裂，随后硫逐渐消失，到400℃便形成强磁性的Fe7 S8，然后进行磁选。其反应如下： 7FeS2＋6O2→Fe7s8＋6SO2 以上说明矿物的磁性不仅是鉴定矿物的特征，而且在探矿、选矿工艺和单矿物分离上都具有实际意义。 二、发光性 发光性是指矿物受外来能量激发，能发出可见光的性质。 根据发光激发源的不同，可将发光分为：光致发光，如由可见光、红外光和紫外光等激发；阴极射线发光，如由电子束激发；辐射发光，如由X射线、γ射线等激发；热致发光，由热能激发。此外，还有电致发光，摩擦发光，化学发光等。 根据发光持续时间的长短又分为荧光和磷光两种类型。如果发光体一旦停止受激，发光现象立即消失，称为荧光；如果激发停止后，仍持续发光则称为磷光。能发荧光或磷光的物体分别称为荧光体或磷光体。 矿物的发光主要与矿物中的晶体缺陷和杂质元素有关，而多数组分纯净的矿物是不发光的。例如有些矿物中因含铺而呈现淡蓝色发光现象；因含衫等元素而呈现褐红色发光现象。含稀土元素的萤石和方解石常产生荧光；在钙的碳酸盐中有斓族元素代替钙时，常发生磷光。矿物发光的机理可用能带理论解释。 组分纯净的矿物，由于晶体的价带和导带间能量间隔较大，大于可见光的能量，因而电子受激跃迁所需的跃迁能必然较大，同时跃迁电子从导带回到价带时所释放出的能量也大于可见光的能量，因而，不发射可见光。但当晶体中存在能引起发光的杂质——激活剂时，特别当与组分不等价的激活剂进入晶格时，将导致晶体在价带和导带之间产生新的局部能级，如同在禁带中架起一个能级阶梯，使跃迁电子得以逐级回跳，在回跳过程中，电子将因受激时额外所得的能量以可见光的形式释放出来，晶体便产生发光现象。 若矿物中含有的激活剂，使晶体在禁带中靠近价带顶部附近形成一个附加能级（图1—a），当晶体受高能辐射时，价带或局部能级的部分电子受激进入导带，而留下若干空着的能态，称为空穴。此时，较高能级上的电子受电场作用而填补这些空穴，使它们又留下新的空穴，造成空穴的不断转移，与此同时，进入导带的电子有足够的能量在晶格中移动（即自由电子），因此，跃迁l，2使晶体离子化，产生了自由电子与空穴心对。但受激电子在导带中是不稳定的，它们很快又跳回价带或局部能级，并与其空穴复合时（跃迁4），释放出相当于可见光的能量，产生很短的发光现象，即荧光。 若有些矿物中的激活剂，使晶体在禁带中靠近导带附近形成一个附加能级（图1—b）。当晶体受激时，价带电子除跃入导带外（跃迁1），还有可能跃入局部能级中（跃迁2），被晶体缺陷所滞留，而被滞留的电子通过热和光的激发，可以从陷讲中释放出来，再跃进导带（跃迁3），当辐射停止后，由于陷阱类型和一些杂质的影响，位于导带的电子还持续不断地回到价带，并与其空穴复合（跃迁4），伴随着这种复合不断发射出一定波长的可见光，即磷光。矿物的发光性对于有些矿物，如金刚石、白钨矿等矿物的鉴定，找矿和选矿等工作均具有重大的实际意义。在地质工作中，常用轻便的紫外光灯来探测具有荧光性的矿物，如白钨矿当其被紫外光照射时，发出荧光，很容易与石英相区别。图1 矿物发光机理示意图（a）荧光发光过程；（b）磷光发光过程Ev为价带；Ec为导带；短横线为附加能级；空决圆表示空穴；实心圆表示电子；箭头表示电子跃适或转移；波状线表示空穴或电子在晶格中自由移动 三、导电性与荷电性 （一）导电性 矿物对电流的传导能力称为导电性。矿物的导电能力差别很大，有些矿物几乎完全不导电，如石棉、云母等，是绝缘体；有些极易导电，如自然金属矿物和某些金属硫化物，是电的良导体；某些矿物当温度增高时导电性增强，温度降低时呈绝缘体性质，这种导电性介于导体与绝缘体之间的叫半导体，如闪锌矿等。 矿物的导电性在很大程度上依赖于化学键的类型。具有金属键的矿物，因在其结构中有自由电子存在，所以导电性强；离子键或共价键矿物导电性弱或不导电。矿物的导电性根据电阻系数(Ω·cm)大小，将矿物分成下列三种： 1、良导体矿物。电阻系数为102～10－6Ω·cm。如黄铁矿、磁黄铁矿、石墨等。一般情况，金属矿物是电的良导体。 2、半导体矿物。电阻系数为103～1010Ω·cm包括较少的富含铁和锰的硅酸盐及铁、锰等元素的氧化物（某些非导体当温度升高时，便变成半导体）。 3、非导体矿物。在室温下电阻系数为1011～1016Ω·cm（或更大）的矿物。如石英、长石云母、方解石、石膏、尖晶石、石墨等。 导电性对于某些矿物来说，具有重要的实际意义。如金属及石墨是电的良导体，可作为电极原料；云母和石棉是电的非良导体，可作为绝缘材料；而半导体广泛地被应用在无线电工业中。此外在金属矿床的找矿中应用电法找矿，在选矿和重砂矿物的分离上，也根据矿物导电系数不同，采用静电分离来分离矿物。 （二）荷电性 矿物在外部能量作用下，能激起矿物晶体表面荷电的性质，称为矿物的荷电性。具有荷电性的矿物，其导电性极弱或不具导电性。荷电性可分为： 1、压电性。某些矿物晶体，在机械作用的压力或张力影响下，因变形而导致的荷电性质称压电性。在压缩时产生正电荷的部位，在拉伸时就产生负电荷。在机械地一压一张的相互不断作用下，就可以产生一个交变电场，这种效应称为压电效应。反过来具有压电性的矿物晶体，把它放在一个交变电场中，它就会产生一伸一缩地机械振动，这种效应称为电致伸缩。当交变电场的频率和压电性矿物本身机械振动的频率一致时，就会发生特别强烈的共振现象。 矿物的压电性只发生在无对称中心，具有极性轴（即其两端不能借助于对称要素的作用而相重复的轴线）的各晶类矿物中（如a—石英）。矿物的压电性广泛地应用于现代科学技术中。如无线电工业用其作各种换能器，超声波发生器等。石英由于其振动频率稳定、质地坚硬和化学性质稳定，成为最优良的天然压电材料（图2)。图2 压电石英晶体切片方向（a）和石英晶体的压电效应；（b）Ⅰ—受压缩时；Ⅱ—受拉伸时 2、热电性。矿物的热电性是指某些矿物晶体，当受热或冷却时，在晶体的某些结晶方向产生荷电的性质。如电气石晶体加热到一定温度时，其z轴（L3）的一端带正电，另一端带负电；若将其冷却，则两端电荷变号（图3）。图3 电气石的热电性 矿物晶体的热电性主要存在于无对称中心、具有极性轴（性质均不相同的惟一方向）的矿物晶体中。如电气石、方硼石、异极矿等。 矿物晶体的热电性已在红外探测中得到应用。我的煤炭网>新闻>综合信息>选矿知识>影响强磁性矿物磁性的因素有(矿物质的光学性质)
