硅酸盐作业

1、研究硅酸盐矿物分选的意义是什么？

答：①硅酸盐矿物在各类矿物中的地位极为重要。首先，硅酸盐矿物种类繁多，目前已知的有548种，约占已知矿物种类的24%左右。在常见的矿物中约有40%是硅酸盐矿物，据估算地壳中大约有90%是硅酸盐矿物。因此硅酸盐矿物化学成分复杂、结构复杂、种类繁多，是矿物加工的重要对象。

②硅酸盐矿物是重要的工业基础原料。硅酸盐矿物经过精选及特殊加工，它们可以成为具有独特性能的结构材料和功能材料。如蓝晶石(耐火材料)、石棉(保温材料)、云母(绝缘材料)

③许多稀有金属以硅酸盐矿物的形态赋存于自然界。如锂辉石(Li)，锆石(Zr)，绿柱石(Be)

④硅酸盐矿物是主要造岩矿物，存在于各种矿石中。各种矿物加工方法中都涉及到对硅酸盐矿物的分离问题。

在大多数情况下，硅酸盐矿物总是作为脉石矿物与有用矿物共生的。因此，几乎所有的浮选工艺都涉及到有用矿物同硅酸盐脉石矿物进行浮选分离。此外，某些氧化物(如石英、金红石)与硅酸盐矿物浮选性质相近，某些有用的硅酸盐矿物(例如绿柱石、锂辉石、云母等)与硅酸盐脉石矿物的浮游性也相近，因而某些硅酸盐矿物和氧化物的浮选被列为世界性的浮选难题。在浮选实践中对某些硅酸盐矿物能否实现有效的选择性抑制和活化，是浮选工艺成败的关键。可见，系统地研究各类硅酸盐矿物的浮选行为，无论对硫化矿或非硫化矿的浮选理论与工业实践均有十分重要的意义。

2、硅酸盐矿物硅氧骨干可分为哪几种？各有何特点？

硅酸盐矿物硅氧骨干可分为：岛状硅氧骨干、环状硅氧骨干、链状硅氧骨干、层状硅氧骨干、架状硅氧骨干。

1）岛状硅氧骨干

单四面体：[SiO4]4-（正硅酸盐）

特点：[SiO4]间不连接，四个角顶均为活性氧，可与其它阳离子连接。

双四面体：[Si2O7]6-（聚硅酸盐）

特点：两四面体共一个角顶，有六个活性氧，可与其它阳离子连接。

单四面体与双四面体共存：

特点：有很多种形式，各有其特点。

具有岛状骨干矿物的特点：

[SiO4]四面体一般不直接相联，而靠其他阳离子来联结，硅氧骨干中[SiO4]一般不被或很少被[AlO4]四面体替代。该类矿物结构比较紧密，硅氧骨干内部以共价键为主，而硅氧骨干

与其他阳离子之间以离子键为主。

2）环状硅氧骨干

基本结构单元为[SiO4]四面体共角顶相连而成封闭环，分单层环和双层环。

单层环：三环、四环、六环、九环和斧石环等

双层环：双三环、双四环、双六环等。

特点：环内每一个四面体均以两个角顶分别与分别与相邻的两个四面体相连，环与环之间由其它金属阳离子相连接，环的大空隙处常为水分子、OH-和较大阳离子占据。

3）链状硅氧骨干

为[SiO4]四面体共两个或三个角顶连接而成的沿一维方向无限延伸的链，分单链、双链和似管状链。

单链是[SiO4]四面体共两个角顶相连接，每个硅氧四面体都有两个活性氧与阳离子相连接。单链分简单二元链(辉石链[Si2O6])、简单三元链(硅灰石链[Si3O9])、简单五元链(蔷薇辉石链[Si5O15])和简单七元链(锰辉石链[Si7O21])

双链由两个单链相互联结而成，二个二元链共用氧原子连接就形成闪石链，两上三元链共用氧原子连接就形成了硬硅钙石链。

闪石链可看作是两个辉石链共角顶连接而成的直线形双链，链与链之间通过活性氧与阳离子连接。

具有链状骨干矿物的特点：

连接链的主要阳离子有Ca2+、Na+、Fe2+、Mg2+、Al3+、Mn2+、K+、Ba2+、Li+等，这些阳离子的配位多面体同链的类型之间具有相互制约的关系，尤其是大阳离子的配位多面体，对硅氧骨干往往起着支配作用。矿物中常见附加阴离子OH-、F-、Cl-等，其硅氧骨干中的Si4+常被少量的Al3+所替代，故常有低电价、大半径的阳离子来补偿电荷，但一般Al3+替代Si4+的量少于1/3。

4）层状硅氧骨干

每个硅氧四面体均以三个角顶分别与相邻的三个硅氧四面体相连接，组成在二维空间无限延伸的层。层状骨干类型多样，有六方网层、鱼眼石层、钡铁钛石层、黄长石层、星叶石层、水硅钙石层等。除[SiO4]成层状排列外，[MgO6]或[AlO6]八面体亦呈层状排列。八面体层中的阳离子有Al3+、Mg2+、Fe2+、Fe3+和Ti4+等，在单位晶胞中的数目不同，在四面体层和八面层的相互匹配中，[SiO4]四面体所组成的六方环范围内有三个八面体与之相适应。如果在这三个八面体的中心位置被三价离子(如Al3+)充填，即在半个晶胞中含有两个充填离子，

则这种结构称为二八面体型结构，如果这三个八面体的中心位置均被二价离子(如Mg2+)占据时，即半个晶胞中含有三个充填阳离子，则这种结构称为三八面体型结构。同时存在这两种结构时称过渡结构。

层状硅酸盐矿物中[SiO4]四面体层与[AlO6](或[MgO6])八面体层通常组合在一起，形成构造单元层。当一个四面体层和一个八面体层组合时，称1:1型(即TO型)，如高岭石结构；当两个四面体层与一个八面体层组合时，八面层体便夹在两个四面体的中间形成夹心式的构造单元层，即2:1型(即TOT型)，如滑石(或白云母)结构。

根据层状硅酸盐矿物中面、片、层之间的关系、重叠的情况可分成四种型式，即高岭石型、叶蜡石型、云母型和绿泥石型。还有多水高岭石型和蒙脱石混层结构存在。

特点：层状结构硅酸盐矿物解离时一般朝键力较弱的层间发生断裂，即有完全的{100}解理。该类结构矿物化学组成和结构复杂，故解离后表面特性也较为复杂。一般来说，结构中常有Si4+被Al3+取代，使结构中正电荷短缺，故结构层间有大半径、小电价的阳离子充填来补偿电荷。解离后层面上暴露大半径离子，而在端面上暴露铝、氧和硅离子，层面与端面性质不同，通常情况下层面占优势，故表面离子溶解后导致表面具有很强的键合羟基的能力，亲水性强，负电性强，零电点低。

5）架状硅氧骨干

每个硅氧四面体共四个角顶连接而成的三维空间中无限扩展的骨架。其中的每个氧与两个硅相联系，因此所有的氧均是惰性的。骨架中当部分Si4+被Al3+取代时，形成[AlO4]四面体，这时正电荷的不足由大半径金属阳离子补偿。

特点：架状结构硅酸盐矿物中由于化学成分的差异，如各矿物中Si和O搭配数目的不同、Al3+取代Si4+的数目不同、阳离子种类和数目不同，以及是否存在附加阴离子(Cl-、SO42-、CO32-、F-、OH-等)或者含有结晶水等，此外，还由于[SiO4]间的排列方式不同，故四面体在三度空间不同方向上的排列密度可以不同，故架状结构夺酸盐矿物有许多不同的矿物。该类矿物解离时，必定造成大量的Si-O和Al-O键断裂。如对于长石类矿物，补偿表面的Na+和K+阳离子迅速溶解，留下荷负电的晶格和活泼的SiOH及SiO-区。故该类矿物的零电点很低，表面负电性很强，表面亲水性强。

3、简述石榴石、橄榄石和异极矿的晶体结构特点。

石榴子石：石榴子石为岛状硅氧骨干的硅酸盐矿物，其化学成分为X3Y2(Z3O4)，X可以是Ca、Mg、Fe或Mn等二价元素，Y可以是Al、Fe或Cr等三价元素，Z则是Si和少量的Al。