硫化物及其類似化合物礦物.ppt

硫化物是金屬或半金屬元素與硫結(jié)合而成的天然化合物。 硫化物礦物已發(fā)現(xiàn)有300多種，約由26種造礦元素所組成，絕大多數(shù)是熱液作用的產(chǎn)物；表生作用亦有產(chǎn)出。常形成具有工業(yè)意義的礦床,硫化物及其類似化合物礦物,化學(xué)組成 陰離子 自然界中硫元素在不同的氧化還原條件下，呈現(xiàn)不同氧化狀態(tài)：S2-S22-S0S4+S6+。 S2-, S22-組成硫化物 S0形成自然硫 S4+是SO2 S6+以SO42-存在于硫酸鹽中 硫化物中陰離子硫可以具有不同的價(jià)態(tài)，大部分硫以S2-的形式與陽(yáng)離子結(jié)合，亦可以對(duì)硫S22-的形式與陽(yáng)離子結(jié)合，還可以與半金屬元素As, Sb, Bi組成絡(luò)陰離子團(tuán)AsS33-、SbS33-等形式與陽(yáng)離子結(jié)合形成硫的類似化合物。,陽(yáng)離子 陽(yáng)離子主要是銅型離子以及靠近銅型離子一邊的過(guò)渡型離子。主要是Cu, Pb, Zn, Ag, Hg, Fe, Co, Ni等。 本類礦物類質(zhì)同像代替非常廣泛，在陽(yáng)離子或陰離子之間都可有類質(zhì)同象產(chǎn)生。陰離子S, Se, Te, As, Sb, Bi之間常發(fā)生完全的或不完全的類質(zhì)同像。特別是，在硫化物中一些稀有分散元素往往呈類質(zhì)同象混入物存在。例如，Re常在輝鉬礦中作為類質(zhì)同象混入物代替Mo，但它卻很少與硫組成獨(dú)立礦物。這些硫化物礦物可作為稀有金屬礦床綜合利用。因而具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。,晶體結(jié)構(gòu) 硫化物的晶體結(jié)構(gòu)?？煽醋髁螂x子作最緊密堆積，陽(yáng)離子位于四面體或八面體空隙，因此，金屬陽(yáng)離子的配位多面體很多是八面體和四面體或一些畸變的多面體 硫離子具有多鍵性：離子鍵 共價(jià)鍵 金屬鍵 由于陽(yáng)離子為親銅元素，極化能力強(qiáng)，電負(fù)性中等，而陰離子硫易被極化，電負(fù)性較小，因而陰陽(yáng)離子電負(fù)性差較小，致使硫化物的化學(xué)鍵體現(xiàn)著離子鍵向共價(jià)健的過(guò)渡，且以共價(jià)鍵為主，同時(shí)，由于S離子的半徑較大，因此又常常帶有金屬鍵的成分 簡(jiǎn)單硫化物對(duì)稱程度較高，多數(shù)為等軸晶系或六方晶系，少數(shù)為斜方、單斜晶系；對(duì)硫化物的對(duì)稱由于對(duì)硫離子的定向性而略有降低；組成復(fù)雜的硫鹽礦物對(duì)稱程度較低，主要是單斜和斜方晶系,形態(tài)及物理性質(zhì) 簡(jiǎn)單硫化物和對(duì)硫化物大多數(shù)晶形較好，特別是對(duì)硫化物完好晶形更為常見(jiàn)。硫鹽礦物自形性較差。硫化物主要呈粒狀或塊狀集合體出現(xiàn)。 大多數(shù)硫化物具有金屬色，金屬光澤，低透明度和強(qiáng)反射率，如方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦。少數(shù)呈非金屬色，金剛光澤，半透明，如閃鋅礦、辰砂、雄黃、雌黃等。 簡(jiǎn)單硫化物具有完好的解理，對(duì)硫化物解理不發(fā)育。簡(jiǎn)單硫化物和硫鹽的硬度低，一般24；具有層狀結(jié)構(gòu)的輝鉬礦、銅藍(lán)、雌黃等硬度較?。?2），而對(duì)硫化物由于陰離子為對(duì)硫、對(duì)砷或砷硫?qū)κ褂捕仍龈撸蛇_(dá)56.5。硫化物相對(duì)密度較大，一般在4以上，這是由于組成硫化物的多數(shù)金屬元素具有較大的原子量,成因及產(chǎn)狀 在內(nèi)生的巖漿作用的晚期，可形成Fe, Ni, Cu的硫化物，如基性超基性巖中的磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦組成的銅鎳硫化物礦床。 絕大部分硫化物是熱液作用的產(chǎn)物。在硫化物礦物的形成過(guò)程中，熱液介質(zhì)中的H2S起著重要的作用。通常認(rèn)為溫度約在400C，熱液形成時(shí)硫在熱液中呈H2S氣態(tài)分子狀態(tài)，隨著溫度降低，熱液中硫的溶解度增大，并由于溶解分子的增多，有利于電離，當(dāng)在一定溫度壓力條件下，熱液中S2-的濃度增大到一定程度時(shí)，與不同金屬元素結(jié)構(gòu)而形成各種不同的硫化物組成。 高溫?zé)嵋弘A段主要形成輝鉬礦、輝鉍礦、磁黃鐵礦、毒砂等 中溫?zé)嵋弘A段形成黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦 低溫?zé)嵋弘A段形成雄黃、雌黃、輝銻礦、辰砂等,分 類,簡(jiǎn)單硫化物：陰離子硫呈S2-與陽(yáng)離子（包括銅型和過(guò)渡型離子，如Cu, Pb, Zn, Ag, Hg, Fe, Co, Ni）結(jié)合而成，如方鉛礦（PbS）、閃鋅礦（ZnS）、辰砂（HgS）等 對(duì)硫化物：陰離子呈啞鈴狀對(duì)硫S22-，對(duì)砷As22-，以及AsS2-、SbS2-等與陽(yáng)離子（主要是Fe, Co, Ni等過(guò)渡型離子）結(jié)合而成，如毒砂（FeAsS）、黃鐵礦（FeS2）等 硫鹽：硫與半金屬元素As, Sb, Bi結(jié)合組成絡(luò)陰離子團(tuán)AsS33-、SbS33-等形式，然后再與陽(yáng)離子（主要是Cu, Ag, Pb三種銅型離子）結(jié)合而成較復(fù)雜的化合物。如黝銅礦砷黝銅礦（Cu12Sb4S13Cu12As4S13），硫砷銀礦（Ag3AsS3），硫銻銀礦（Ag3SbS3）,根據(jù)陰離子特點(diǎn)分為三類,常見(jiàn)礦物介紹,形態(tài)及物性：晶體常呈立方體、八面體。鉛灰色，條痕黑色，金屬光澤。100三組完全解理。硬度23。相對(duì)密度7.4-7.6,方鉛礦（galena) PbS,晶體結(jié)構(gòu)：硫離子呈立方最緊密堆積，鉛離子充填在所有八面體空隙中。陰陽(yáng)離子的配位數(shù)均為6，化學(xué)鍵為離子鍵到金屬鍵的過(guò)渡類型,SS,S,Pb,閃鋅礦（sphalerite) ZnS,形態(tài)及物性：粒狀。顏色由無(wú)色到淺黃、棕褐至黑色，隨成分中含F(xiàn)e量的增加而變深。松脂光澤至半金屬光澤；透明至半透明。具平行110的六組完全解理。硬度3.54。相對(duì)密度3.94.2,不導(dǎo)電。,晶體結(jié)構(gòu)：閃鋅礦結(jié)構(gòu)為S離子作立方最緊密堆積，Zn2+離子充填了它的半數(shù)四面體空隙。面網(wǎng)110為Zn2+離子和S2+離子的電性中和面，完全解理沿此方向發(fā)生。Fe類質(zhì)同像代替Zn使晶胞增大，a0(nm)從0.540（純ZnS）至0.545（Fe 26.2%）,黃銅礦(chalcopyrite) CuFeS2,晶體結(jié)構(gòu) 黃銅礦有三種同質(zhì)多像變體： 高溫等軸晶系變體，在550C以上無(wú)序閃鋅礦型結(jié)構(gòu) 當(dāng)溫度在550213C時(shí)，為有序四方晶系變體,形態(tài)和物性,黃銅色，表面常有斑駁的藍(lán)、紫、褐色的錆色膜，條痕綠黑色，金屬光澤。無(wú)解理。摩氏硬度34，性脆，比重4.14.3。 黃銅礦易被誤認(rèn)為黃鐵礦和自然金，但以其更黃的顏色和較低的硬度與黃鐵礦相區(qū)別，以其綠黑色的條痕、性脆及溶于硝酸與自然金相區(qū)別。在地表風(fēng)化作用下，黃銅礦常變?yōu)榫G色的孔雀石和藍(lán)色的藍(lán)銅礦,黃銅礦與水晶,輝銻礦 (antimonite) Sb2S3,形態(tài)及物性：呈柱狀、針狀、束狀、放射狀集合體和柱狀晶簇。鉛灰色或鋼灰色。金屬光澤，不透明。解理平行010完全，解理面上常有橫紋（聚片雙晶紋）；硬度22.5，相對(duì)密度4.514.66,晶體結(jié)構(gòu)：鏈狀結(jié)構(gòu)，由SbS3三方錐聯(lián)成鋸齒狀的鏈沿c軸延伸，兩個(gè)鏈聯(lián)接成(Sb4S6)n的鏈帶，平行（010）排列成層。Sb-S之間以離子鍵金屬鍵相聯(lián)，鏈帶間以分子鍵相鏈（鏈內(nèi)S-Sb距離為0.25nm，鏈間S-Sb距離為0.32nm），因此具010完全解理,輝鉬礦 (molybdenite) MoS2,晶體結(jié)構(gòu)：輝鉬礦為層狀結(jié)構(gòu)，SMoS層平行0001。層內(nèi)離子聯(lián)結(jié)緊密。MoS0.235nm，為共價(jià)鍵金屬鍵；層內(nèi)為分子鍵，聯(lián)結(jié)力明顯減弱。Mo為六次配位，充填于半數(shù)由六個(gè)S組成的三方柱體中心，柱間彼此共棱連結(jié)成層。整個(gè)結(jié)構(gòu)可視為以Mo為中心的三方柱層，與空心八面體層相間排列而成，層間間距為0.315nm。,化學(xué)成分：自然界的輝鉬礦成分幾乎都近于理論值。但在輝鉬礦中常存在一個(gè)重要的類質(zhì)同像混入物是Re，高可達(dá)2%。輝鉬礦具2H和3R型多型變體，據(jù)統(tǒng)計(jì)，Re主要賦存在3R和2H+3R混合型的輝鉬礦中，而在2H型輝鉬礦中含量較少,形態(tài)和物性：亮鉛灰色，具0001極完全解理，板狀、片狀晶形,黃鐵礦(pyrite) FeS2,常有完好的晶形，呈立方體、八面體、五角十二面體及其聚形。立方體晶面上有與晶棱平行的條紋，各晶面上的條紋相互垂直。集合體呈致密塊狀、粒狀或結(jié)核狀。淺黃（銅黃）色，條痕綠黑色，強(qiáng)金屬光澤，不透明，無(wú)解理，參差狀斷口。摩氏硬度較大，達(dá)6-6.5，小刀刻不動(dòng)。比重4.9-5.2。在地表?xiàng)l件下易風(fēng)化為褐鐵礦,形態(tài)與物性,成分中通常含鈷、鎳和硒,晶體結(jié)構(gòu)：是NaCl型結(jié)構(gòu)的 衍生結(jié)構(gòu)，S原子組成啞鈴狀的 對(duì)硫S22-位于Cl的位置，F(xiàn)e 位于Na的位置。對(duì)硫S22-的軸 向與相當(dāng)晶胞1/8的小立方體的對(duì)角線方向相同，但彼此并不相交。啞鈴狀對(duì)硫S22-中，SS間距為0.210nm，小于二倍S離子半徑之和0.35nm，為共價(jià)鍵。相應(yīng)的金屬陽(yáng)離子Fe2+與對(duì)硫間距離縮短，結(jié)構(gòu)上趨于緊密。,立方體狀黃鐵礦,毒砂(Arsenopyrite) FeAsS,毒砂的化學(xué)成分為FeAsS，晶體屬單斜或三斜晶系的硫化物礦物，中國(guó)古代稱為白砒石。 單晶體常呈柱狀，集合體往往為粒狀或致密塊狀。其主要物理性質(zhì)是：錫白色，條痕灰黑色，金屬光澤，摩氏硬度5.5-6.0，比重6.2。錘擊它，發(fā)出蒜臭味,毒砂是分布最廣的一種硫砷化物，常含類質(zhì)同象混入物鈷，所以毒砂除可以作為提取砷及制造砷化物的原料外，還可以用來(lái)提取鈷。 毒砂常產(chǎn)于高溫?zé)嵋旱V床、偉晶巖及交代礦床中，在鎢錫礦脈中與黑鎢礦、錫石共生,雌黃(Orpiment)As2S3和雄黃(realgar) AsS,雄黃常呈桔紅色，條痕淺桔紅色，晶面為金剛光澤，斷口顯油脂光澤，透明到半透明。具多組解理，晶體形態(tài)多為短柱狀。硬度1.52，比重3.43.6。,雌黃常呈檸檬黃色，條痕鮮黃色，金剛光澤至油脂光澤，透明。晶體形態(tài)常呈短柱狀、板狀或片狀。有一組極完全解理。硬度12，比重3.43.5。,雄黃與雌黃、辰砂和輝銻礦緊密共生于低溫?zé)嵋旱V床中。雌黃還可以用來(lái)制成顏料或做退色劑，是提取砷和硫的重要礦物。雄黃也可以制農(nóng)藥、染料，提取硫，制造硫酸，中醫(yī)可以入藥，民間用它做雄黃酒，在端午節(jié)時(shí)飲用,12AsS + 3O2= 4As2S3 +2As2O3 雄黃 氧氣 雌黃 砒霜,辰砂又稱丹砂、朱砂，化學(xué)成分為HgS，晶體屬三方晶系的硫化物礦物。 顏色常呈紅色，