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合而成的天然化合物。 硫化物礦物已發(fā)現有300多種，約由26種造礦元素所組成，絕大多數是熱液作用的產物；表生作用亦有產出。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態(tài)，大部分硫以S2-的形式與陽離子結合，亦可以對硫S22-的形式與陽離子結合，還可以與半金屬元素As, Sb, Bi組成絡陰離子團AsS33-、SbS33-等形式與陽離子結合形成硫的類似化合物。,陽離子 陽離子主要是銅型離子以及靠近銅型離子一邊的過渡型離子。主要是Cu, Pb, Zn, Ag, Hg, Fe, Co, Ni等。 本類礦物類質同像代替非常廣泛，在陽離子或陰離子之間都可有類質同象產生。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同像。特別是，在硫化物中一些稀有分散元素往往呈類質同象混入物存在。例如，Re常在輝鉬礦中作為類質同象混入物代替Mo，但它卻很少與硫組成獨立礦物。這些硫化物礦物可作為稀有金屬礦床綜合利用。因而具有重要的經濟價值。,晶體結構 硫化物的晶體結構常可看作硫離子作最緊密堆積，陽離子位于四面體或八面體空隙，因此，金屬陽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 共價鍵 金屬鍵 由于陽離子為親銅元素，極化能力強，電負性中等，而陰離子硫易被極化，電負性較小，因而陰陽離子電負性差較小，致使硫化物的化學鍵體現著離子鍵向共價健的過渡，且以共價鍵為主，同時，由于S離子的半徑較大，因此又常常帶有金屬鍵的成分 簡單硫化物對稱程度較高，多數為等軸晶系或六方晶系，少數為斜方、單斜晶系；對硫化物的對稱由于對硫離子的定向性而略有降低；組成復雜的硫鹽礦物對稱程度較低，主要是單斜和斜方晶系,形態(tài)及物理性質 簡單硫化物和對硫化物大多數晶形較好，特別是對硫化物完好晶形更為常見。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。 大多數硫化物具有金屬色，金屬光澤，低透明度和強反射率，如方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦。少數呈非金屬色，金剛光澤，半透明，如閃鋅礦、辰砂、雄黃、雌黃等。 簡單硫化物具有完好的解理，對硫化物解理不發(fā)育。簡單硫化物和硫鹽的硬度低，一般24；具有層狀結構的輝鉬礦、銅藍、雌黃等硬度較?。?2），而對硫化物由于陰離子為對硫、對砷或砷硫對使硬度增高，可達56.5。硫化物相對密度較大，一般在4以上，這是由于組成硫化物的多數金屬元素具有較大的原子量,成因及產狀 在內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物。在硫化物礦物的形成過程中，熱液介質中的H2S起著重要的作用。通常認為溫度約在400C，熱液形成時硫在熱液中呈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，與不同金屬元素結構而形成各種不同的硫化物組成。 高溫熱液階段主要形成輝鉬礦、輝鉍礦、磁黃鐵礦、毒砂等 中溫熱液階段形成黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦 低溫熱液階段形成雄黃、雌黃、輝銻礦、辰砂等,分 類,簡單硫化物：陰離子硫呈S2-與陽離子（包括銅型和過渡型離子，如Cu, Pb, Zn, Ag, Hg, Fe, Co, Ni）結合而成，如方鉛礦（PbS）、閃鋅礦（ZnS）、辰砂（HgS）等 對硫化物：陰離子呈啞鈴狀對硫S22-，對砷As22-，以及AsS2-、SbS2-等與陽離子（主要是Fe, Co, Ni等過渡型離子）結合而成，如毒砂（FeAsS）、黃鐵礦（FeS2）等 硫鹽：硫與半金屬元素As, Sb, Bi結合組成絡陰離子團AsS33-、SbS33-等形式，然后再與陽離子（主要是Cu, Ag, Pb三種銅型離子）結合而成較復雜的化合物。如黝銅礦砷黝銅礦（Cu12Sb4S13Cu12As4S13），硫砷銀礦（Ag3AsS3），硫銻銀礦（Ag3SbS3）,根據陰離子特點分為三類,常見礦物介紹,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。相對密度7.4-7.6,方鉛礦（galena) PbS,晶體結構：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。陰陽離子的配位數均為6，化學鍵為離子鍵到金屬鍵的過渡類型,SS,S,Pb,閃鋅礦（sphalerite) ZnS,形態(tài)及物性：粒狀。顏色由無色到淺黃、棕褐至黑色，隨成分中含Fe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。相對密度3.94.2,不導電。,晶體結構：閃鋅礦結構為S離子作立方最緊密堆積，Zn2+離子充填了它的半數四面體空隙。面網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,晶體結構 黃銅礦有三種同質多像變體： 高溫等軸晶系變體，在550C以上無序閃鋅礦型結構 當溫度在550213C時，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、紫、褐色的錆色膜，條痕綠黑色，金屬光澤。無解理。摩氏硬度34，性脆，比重4.14.3。 黃銅礦易被誤認為黃鐵礦和自然金，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。在地表風化作用下，黃銅礦常變?yōu)榫G色的孔雀石和藍色的藍銅礦,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，相對密度4.514.66,晶體結構：鏈狀結構，由SbS3三方錐聯成鋸齒狀的鏈沿c軸延伸，兩個鏈聯接成(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，鏈帶間以分子鍵相鏈（鏈內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,晶體結構：輝鉬礦為層狀結構，SMoS層平行0001。層內離子聯結緊密。MoS0.235nm，為共價鍵金屬鍵；層內為分子鍵，聯結力明顯減弱。Mo為六次配位，充填于半數由六個S組成的三方柱體中心，柱間彼此共棱連結成層。整個結構可視為以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重要的類質同像混入物是Re，高可達2%。輝鉬礦具2H和3R型多型變體，據統(tǒng)計，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、粒狀或結核狀。淺黃（銅黃）色，條痕綠黑色，強金屬光澤，不透明，無解理，參差狀斷口。摩氏硬度較大，達6-6.5，小刀刻不動。比重4.9-5.2。在地表條件下易風化為褐鐵礦,形態(tài)與物性,成分中通常含鈷、鎳和硒,晶體結構：是NaCl型結構的 衍生結構，S原子組成啞鈴狀的 對硫S22-位于Cl的位置，Fe 位于Na的位置。對硫S22-的軸 向與相當晶胞1/8的小立方體的對角線方向相同，但彼此并不相交。啞鈴狀對硫S22-中，SS間距為0.210nm，小于二倍S離子半徑之和0.35nm，為共價鍵。相應的金屬陽離子Fe2+與對硫間距離縮短，結構上趨于緊密。,立方體狀黃鐵礦,毒砂(Arsenopyrite) FeAsS,毒砂的化學成分為FeAsS，晶體屬單斜或三斜晶系的硫化物礦物，中國古代稱為白砒石。 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，還可以用來提取鈷。 毒砂常產于高溫熱液礦床、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熱液礦床中。雌黃還可以用來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)時飲用,12AsS + 3O2= 4As2S3 +2As2O3 雄黃 氧氣 雌黃 砒霜,辰砂又稱丹砂、朱砂，化學成分為HgS，晶體屬三方晶系的硫化物礦物。 顏色常呈紅色，