硫铁矿概述以及黄铁矿磁黄铁矿的晶体结构
磁黄铁矿多型矿物学特征与分选行为差异
Series No.552June㊀2022㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀金㊀㊀属㊀㊀矿㊀㊀山METAL MINE㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀总第552期2022年第6期收稿日期㊀2022-01-12基金项目㊀国家自然科学基金项目(编号:51874219)㊂作者简介㊀沈洪涛(1997 ),男,硕士研究生㊂通信作者㊀罗立群(1968 ),男,高级工程师,博士,博士研究生导师㊂磁黄铁矿多型矿物学特征与分选行为差异沈洪涛1㊀罗立群1㊀陈镜文2(1.武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉430070;2.福州大学紫金地质与矿业学院,福建福州350108)摘㊀要㊀磁黄铁矿是一种分布广泛㊁常呈复杂多型产出的铁的硫化物矿物,往往作为与有用矿物紧密共生的含硫杂质矿物存在㊂不同多型的磁黄铁矿间的结构差异会导致可浮性发生变化,进而影响其浮选行为㊂通过分析磁黄铁矿的结构特征,总结了常见磁黄铁矿多型的矿物学参数,以及几种磁黄铁矿近似矿物的矿物学特性㊂结合磁黄铁矿的成分特性,分析了不同多型的磁黄铁矿的可选性差异,结果表明单斜(4C 型)磁黄铁矿更容易与黄药结合, 六方 (以5C 型为主)磁黄铁矿更容易被氧化,也更容易被Ca 2+抑制和被Cu 2+活化,当pH>4时,单斜磁黄铁矿较 六方 磁黄铁矿易浮,在较低和较高的pH 值下,单斜磁黄铁矿与 六方 磁黄铁矿可浮性均较差,这些性质可以为合理选择浮选药剂与分离流程提供参考㊂关键词㊀磁黄铁矿㊀陨硫铁㊀菱硫铁矿㊀可浮性㊀多型㊀第一性原理㊀㊀中图分类号㊀TD912㊀㊀㊀文献标志码㊀A㊀㊀㊀文章编号㊀1001-1250(2022)-06-107-08DOI ㊀10.19614/ki.jsks.202206017Mineralogical Characteristics and Separating Behavior of Different Polytypes of PyrrhotiteSHEN Hongtao 1㊀LUO Liqun 1㊀CHEN Jingwen 2(1.School of Resources and Environmental Engineering ,Wuhan University of Technology ,Wuhan 430070,China ;2.Zijin School of Geology and Mining ,Fuzhou University ,Fuzhou 350108,China )Abstract ㊀Pyrrhotite is a widely distributed iron sulfide mineral,which is usually outputing by complex polytypes.It oftenexists as a sulfur-containing impurity mineral closely associated with useful minerals.The structural difference between differentpolytypes of pyrrhotite leads to the change of floatability,which affects its flotation behavior.By analyzing the structural charac-teristics of pyrrhotite,summarized the mineralogical parameters of common polytypes of pyrrhotite and the mineralogical charac-teristics of several species related to bined with the composition characteristics of pyrrhotite,analyze the separa-ting ability differences of different polytypes of pyrrhotite,the result shows that monoclinic pyrrhotite(4C pyrrhotite)is easier to react with xanthate,while hexagonal pyrrhotite(mainly 5C pyrrhotite)is easier to be oxidized,inhibited by Ca 2+and also ac-tivated by Cu 2+.When pH >4,monoclinic pyrrhotite is easier to float than hexagonal pyrrhotite,and both monoclinic pyrrhotiteand hexagonal pyrrhotite have poor floatability at lower and higher pH values,these properties could provide a reference for therational selection of flotation reagents and separation process.Keywords ㊀pyrrhotite,troilite,smythite,floatability,polytypes,first principle㊀㊀磁黄铁矿是一种结构复杂的铁的硫化物矿物,其化学通式为Fe 1-x S,在三大岩类中广泛分布,主要存在于镁铁质火成岩中,也常在伟晶岩㊁高温热液脉㊁交代脉㊁沉积岩㊁变质岩中出现[1-7]㊂磁黄铁矿在矿石资源中十分常见,含硫量较高,且呈现多型化,易与磁铁矿㊁黄铜矿㊁镍黄铁矿等有用矿物紧密共生,但多被视为杂质矿物,故需寻求磁黄铁矿与其伴生有用矿物的有效分离方法[8-10]㊂磁黄铁矿晶体结构复杂,具有调制结构,由于原子结构中结构单元的堆积存在差异,磁黄铁矿根据单胞结构分为3C㊁4C㊁5C㊁6C㊁11C 等多型,且常与磁黄铁矿族中的端元矿物陨硫铁和菱硫铁矿一同出现在矿石中[11-16]㊂不同多型的磁黄铁矿与陨硫铁的鉴别困难,单一的表征手段往往难以确定矿石中磁黄铁矿族矿物类型,而不同多型的磁黄铁矿与陨硫铁在选别过程中的浮选行为㊁物化性质存在显著差异[17-19]㊂探讨磁黄铁矿多型的矿物学特征与浮选行为差异,对于制定分选流程和药剂制度具有重要的现实意义㊂㊃701㊃本文阐述了不同多型的磁黄铁矿特征㊁磁黄铁矿族矿物间的晶体结构特点以及它们的浮选性质差异,为研究含磁黄铁矿的矿石选别工艺提供参考㊂1㊀磁黄铁矿的矿物学特性1.1㊀磁黄铁矿的结构特征磁黄铁矿是一种极其复杂的Fe-S 层状矿物,其化学通式亦可写作Fe 2+1-x Fe 3+23x S㊂磁黄铁矿的晶体结构是红砷镍矿结构的变形,具有平移对称性,其中每个Fe 原子与6个S 原子配位形成[FeS 6]八面体,[SFe 6]则以三方柱配位的形式存在[20,21]㊂磁黄铁矿的结构中,部分Fe 2+被Fe 3+取代,为保持电中性,结构中部分Fe 2+缺失,导致磁黄铁矿沿垂直于平面层方向出现周期性Fe 空位,从而使磁黄铁矿产生超结构和多型,这样的缺席构造使得其成分与结构均与理想状态存在差异[22-23]㊂磁黄铁矿中还常常富含Ni㊁Co 等有价金属,有时Ni 含量超过贫镍矿石的Ni 品位[24-26],如金川Cu-Ni-PGE 矿床[25]㊁新疆喀拉通克Cu-Ni-PGE 矿床[26-27]和加拿大Sudbury Cu-Ni-PGE 矿床[18,28]㊂1.2㊀磁黄铁矿的多型磁黄铁矿根据单胞结构分为3C㊁4C㊁5C㊁6C㊁11C 等多型,即表示不同的最小亚晶胞沿c 轴的重复周期㊂各多型的化学组成符合通式Fe n-1S n ,各常见多型的矿物学参数见表1㊂其中n ȡ8,当n 为偶数时,其结构为(n /2)C 型;当n 为奇数时,其结构为n C 型,例如,n =8时,为较常见的4C 型磁黄铁矿,其理想化学式为Fe 7S 8;当n =10,11,12时,即为相对少见的5C㊁11C 与6C 型磁黄铁矿,其中C 表示红砷镍矿构型的单胞,即各磁黄铁矿多型中的亚晶胞[22,29-30]㊂3C 型磁黄铁矿较为特殊,其化学式与4C 型磁黄铁矿相同,均为Fe 7S 8,但具有较高的对称型,为三方晶系[31-35]㊂根据1984年由国际结晶学联合会无序㊁调制和多型结构命名特设委员会(IUCr-IMA)提出的多型结构命名法[36],这些多型符号中的 C 应更改为多型结构晶系对应首字母的大写形式(三斜晶系为 anorthic ,以字母 A 表示),其中三方晶系依六方布拉维格子与菱方布拉维格子分别用字母 T (即 trigonal )与字母 R (即 rhombohedral )表示㊂而在前人的研究中,使用传统的 n C 形式表示磁黄铁矿的多型仍为主流㊂在早期的研究中,由于研究手段的限制,5C 和6C 型磁黄铁矿被视为六方晶系,虽然现今他们已被证实属于单斜晶系,但在多数研究中仍被统括为六方磁黄铁矿;4C 型磁黄铁矿则用单斜磁黄铁矿代称㊂在MORIMOTO 等[34]的研究中,11C 型磁黄铁矿的空间群为C mca 或C 2ca ,这两种空间群符号为第64号空间群的不同写法,其中C 2ca 早已不再使用,在2006年由国际晶体学联盟给出的新版国际晶体学表中[37-39],空间群C mca 也被正式更改为C mce ;此外,早先的研究者使用F 2/d 子群描述4C 型磁黄铁矿,现已改用标准群C 2/c 描述[33];一些较早的研究还使用与C 2/c 等价的A 2/a 或B 2/b 描述其晶体结构,故给出的晶胞参数中a 和c ㊁b 和c 交换了数值㊂各磁黄铁矿多型的单胞示意图如图1所示㊂表1㊀磁黄铁矿常见多型的矿物学参数Table 1㊀Mineralogical data of common polytypes of pyrrhotite多型理想化学式铁含量/%晶系空间群晶胞参数a /nmb /nmc /nm β/(ʎ)产地参考文献3C Fe 7S 846.67三方P31210.68652(6)0.68652(6)1.7046(2)/人工合成[31]4C Fe 7S 846.67单斜C 2/c 1.19258(2)0.68822(1)1.29245(2)118.015(1)人工合成[33]5C Fe 9S 1047.37单斜P 210.68984(13)2.8695(5)0.68915(13)119.956(2)德国,Silberberg 矿[35]6CFe 11S 1247.83单斜Cc0.68973(15) 1.1954(3)1.7602(4)101.302(4)南非,Mponeng 矿[29]11C Fe 10S 1147.62斜方C mce0.3433(9)0.599(2)0.57432(5)/波兰,Michałkowa[32,34]图1㊀不同多型的磁黄铁矿的晶体结构Fig.1㊀Crystal structure of different polytypes ofpyrrhotite㊀㊀3C 型磁黄铁矿广泛分布于化石中,也常在可燃冰和甲烷释放的环境或历经淬火过程的含磁黄铁矿矿石中发现,但相关研究较少㊂NAKANO 等[31]于700ħ下使用干法合成了磁黄铁矿并于冰水中淬火,得到了3C 型磁黄铁矿并测定了其化学式及晶胞参数㊂3C 型磁黄铁矿与4C 型磁黄铁矿的理想化学式㊃801㊃总第552期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀金㊀㊀属㊀㊀矿㊀㊀山㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2022年第6期相同,均为Fe 7S 8,而3C 型磁黄铁矿具有更高的对称性,为三方晶系㊂HORNG 等[40]对采集自台湾省西南部近海可燃冰富集区的岩芯㊁台湾省西南部二仁溪泥岩剖面的海洋沉积物和意大利Valle Ricca 的海相泥岩中的3C 型磁黄铁矿进行了磁性测试,发现3C 型磁黄铁矿并不具有4C 型磁黄铁矿中清晰的Besnus 转变特征,即磁性在30~34K 时不连续变化,同时报道了3C 型磁黄铁矿在5~300K 之间均为铁磁性㊂3C 型磁黄铁矿的存在使得仅通过成分测试无法将低铁的磁黄铁矿归入低对称性的 单斜 类或高对称性的 六方 类,同时也显示了前人通过磁性区分磁黄铁矿多型的方法的局限性㊂2㊀磁黄铁矿的近似矿物磁黄铁矿族矿物为一系列具有红砷镍矿的铁的硫化物矿物,且对于化学通式Fe 1-x S,0ɤx ɤ0.17[41-42]㊂该族矿物除磁黄铁矿外,还有陨硫铁和菱硫铁矿,结构和成分均与磁黄铁矿相似,并具有类似的物化性质,在自然界中也往往一同产出㊂2.1㊀陨硫铁磁黄铁矿是非计量化学化合物,成分满足化学通式Fe 1-x S;当x =0时,化学式为FeS,即陨硫铁㊂陨硫铁为六方晶系,SKALA 等[43]测定了坠落于美国得克萨斯州Moore 县的Etter L5型球粒陨石和澳大利亚昆士兰州Georgetown 镇的Georgetown IAB 复合铁陨石中的陨硫铁,实测化学式分别为Fe 0.968S 和Fe 0.975S,属六方晶系,空间群为P 6-2c ,晶胞参数分别为a =0.59650nm㊁c =1.17570nm 和a =0.59650nm㊁c =1.17590nm㊂陨硫铁早先被视为磁黄铁矿的2H 或2C 多型,于1959年的国际矿物协会第一次会员会议上被确定为独立矿物种㊂陨硫铁虽为磁黄铁矿的端元矿物,且属于磁黄铁矿族,但与磁黄铁矿的结构有明显差别㊂陨硫铁理论上不具有缺席构造和超结构㊂在高于140ħ时,FeS 具有典型的红砷镍矿结构,而该结构在常温下不稳定,晶胞中的Fe 原子会发生位移而导致结构转变,从而形成陨硫铁[44]㊂陨硫铁的晶体结构如图2所示㊂图2㊀陨硫铁的晶体结构Fig.2㊀Crystal structure oftroilite㊀㊀陨硫铁并非仅出现于陨石中,在火成岩和碱性蛇绿岩硫化物矿床中也常有发现㊂李哲等[12]使用单晶衍射㊁电子探针和穆斯堡尔谱测定了攀西基性岩中的陨硫铁和与其伴生的5C 型磁黄铁矿;臧启家等[13]使用粉晶衍射和电子探针将辽宁宽甸和山东蓬莱碱性玄武岩中的磁黄铁矿与陨硫铁分离,得到了(Fe,Ni)0.988S ~(Fe,Ni)1.082S 的化学式区间,并发现部分具镍黄铁矿外壳的陨硫铁颗粒的中心部分贫铁,可达(Fe,Ni)0.863S,但未测定其物相;高文元[11]也在攀枝花钒钛磁铁矿中发现了与5C 型磁黄铁矿㊁镁尖晶石㊁钛铁矿㊁钛铁氧化物及硅酸盐伴生的陨硫铁,使用电子探针得到了(Fe,Ni)0.98S ~(Fe,Ni)1.02S 的化学式区间;ROSSETTI 等[15-16]则在Lanzo 超基性岩的卫星体 Poggio San Vittore 石棉矿中,发现并使用探针测试了与三方硫镍矿伴生的陨硫铁;TENAILLEAU等[14]使用ICP-MS 测定了产自美国加州Alta 铜矿中的陨硫铁,其Fe㊁S 的比例为1ʒ1,其伴生矿物为斜绿泥石㊂2.2㊀菱硫铁矿菱硫铁矿于1956年由ERD 等[45]在美国印第安纳州Bloomington 的方解石包裹体中发现,使用X 射线荧光光谱和X 射线衍射测试,证明这种硫化物矿物属于三方晶系,理想化学式为Fe 3S 4;1972年,TAY-LOR 等[46]发现该矿物中含有少量的镍,并认为Erd 等给出的化学式不正确,将其理想化学式重定义为(Fe,Ni)9S 11;国际矿物协会则给出了(Fe,Ni)3+x S 4(xʈ0~0.3)的化学式通式㊂菱硫铁矿与陨硫铁同为红砷镍矿型结构,较4C型磁黄铁矿有更高的对称性,属三方晶系,空间群R 3-m ,a =0.347nm,c =3.45nm㊂属磁黄铁矿族,但并非磁黄铁矿的多型㊂菱硫铁矿的晶体结构如图3所示[45]㊂图3㊀菱硫铁矿的晶体结构Fig.3㊀Crystal structure ofsmythite㊀㊀菱硫铁矿常与4C 型磁黄铁矿紧密共生,具有强磁性,多见于低温热液硫化物矿床㊁火成岩和沉积岩中㊂王学明等[47]通过光学显微镜和电子探针,在陕西煎茶岭金矿的矿石中,发现了菱硫铁矿;KANO 等[48]在甘肃省金川铜镍矿的矿石中,也发现菱硫铁矿与紫硫镍铁矿作为镍黄铁矿的蚀变产物出现㊂㊃901㊃㊀㊀㊀沈洪涛等:磁黄铁矿多型矿物学特征与分选行为差异㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2022年第6期磁黄铁矿及其相似矿物相图如图4所示[46]图4㊀菱硫铁矿-磁黄铁矿-陨硫铁相图Fig.4㊀Phase diagram of smythite-pyrrhotite-troilite3㊀磁黄铁矿的成分特征与磁性差异3.1㊀磁黄铁矿的成分特征对于磁黄铁矿的化学式通式Fe1-x S中x的取值,前人的工作中给出了不同的极大值,如0.223㊁0.20㊁0.17㊁0.125等[49-53]㊂王濮等所编著的‘系统矿物学“[22]中给出的x的极大值为0.223,即Fe7S9,这一化学式不符合磁黄铁矿的结构式,且符合这一极值的磁黄铁矿尚未被发现㊂由Taylor等重定义的菱硫铁矿化学式为(Fe,Ni)9S11,依磁黄铁矿的化学式通式, x的计算值为0.182;而国际矿物协会给出的(Fe, Ni)3+x S4(0<x<0.3)的化学式通式,转换为磁黄铁矿的化学式通式后,x的极小值为0.175,极大值为0.250㊂由于‘系统矿物学“中并未提及菱硫铁矿,王濮等可能将菱硫铁矿作为磁黄铁矿的一个多型而非独立的矿物种从而给出了0.223的极大值,在现代矿物学系统下,这一极值已不适用于对磁黄铁矿进行成分描述㊂对于x为0.20的极大值取值,这一数值由Charles Palache等所著的‘Danaᶄs System of Mineralo-gy“[54]给出,显然,该极大值亦不符合现代矿物学体系㊂而x为0.17这一极大值取值,由Anthony等编著的‘Handbook of Mineralogy“[1]给出,是对于菱硫铁矿化学式上界临界点的近似取值㊂当磁黄铁矿化学式中的x取0.167即1/6时,可得到化学式Fe5S6;而低温形成的亚稳态磁黄铁矿多型,如3T/3C型,其理想化学式仍为Fe7S8㊂可以认为,Fe5S6的化学式无法满足磁黄铁矿结构的稳定限值㊂一些研究确实给出了较大的x值,如杨阳等[55]给出了Fe0.838S的测试值,即x值为0.162,并将化学式近似为Fe5S6,这是因为作者忽略了磁黄铁矿中以铁族元素为主的杂质元素对Fe2+的类质同象取代,而在化学式计算时忽略了这些杂质元素,若将Ni2+和Co2+等杂质元素纳入其化学式,则可得到新化学式(Fe0.838Me0.016)Σ=0.854 (S0.999As0.001)Σ=1.000,其中Me=Co㊁Ni㊁Cu㊁Zn㊁Mo㊁Pb,则x值为0.146㊂3.2㊀不同多型磁黄铁矿的磁性差异前人在研究中对磁黄铁矿多型类型的表征手段通常非常有限,选矿领域通常将4C型磁黄铁矿视为单斜磁黄铁矿,或称为磁性磁黄铁矿,而3C㊁5C㊁6C㊁11C型等具有更高对称性的磁黄铁矿视为 六方 磁黄铁矿,或称为无磁性磁黄铁矿[18,56-58]㊂不同多型磁黄铁矿间的磁性差异是由成分变化引起的㊂从4C 型单斜磁黄铁矿到理想的六方结构的陨硫铁,随着x 值的降低,晶胞中空位减少,结构对称性上升,磁黄铁矿从铁磁性降低至反铁磁性,即从强磁性向无磁性过渡,而不同多型的磁黄铁矿常常出现在同一矿石中[18,56,58-59],相互紧密共生;另一方面,少量的4C型磁黄铁矿因磁性较弱而残留在磁选尾矿中,而以3C 型磁黄铁矿为代表的一些 六方 磁黄铁矿却又具有磁性,不稳定的磁性特征使磁选难以作为选别磁黄铁矿的主要分离手段[60-62]㊂在粉晶X射线衍射图谱中,磁性较强的3C型磁黄铁矿与5C型㊁6C型㊁11C 型磁黄铁矿一样,在2θ(CuKa)为42ʎ~45ʎ的区间内均仅有一个衍射峰,故仅通过粉晶X射线衍射图谱中特征衍射峰个数无法对磁黄铁矿的多型进行判别,亦无法判断样品的磁性特征[18,56-58]㊂4㊀不同多型磁黄铁矿的浮选特性差异鉴于不同多型的磁黄铁矿间磁性波动大,涉及磁黄铁矿的选别中通常采用浮选来分离磁黄铁矿及各伴生矿物㊂由于晶体结构的变化,不同磁黄铁矿的反应活性呈现显著的不一致㊂在选矿过程中,这些不一致的特性主要集中在不同多型磁黄铁矿的氧化速率㊁与以黄药为主捕收剂的亲和性㊁以Cu2+为主活化剂对磁黄铁矿的活化效果㊁以石灰为主抑制剂的抑制效果和pH值对不同条件下磁黄铁矿可浮性的影响㊂4.1㊀不同多型磁黄铁矿的反应活性ZHAO等[19]采用第一性原理的平面波基超软赝势法对单斜和六方磁黄铁矿(以理想构型即陨硫铁建模)的电子结构进行了模拟计算㊂对于单斜磁黄铁矿,其费米能级附近的态密度主要由Fe的3d轨道贡献;而对于六方磁黄铁矿,其费米能级附近的态密度则主要由Fe的3d㊁3p和S的3s轨道贡献,以及少部分来自S的4s轨道贡献,且其态密度较单斜磁黄铁矿更大,反应活性更高㊂根据电子密度图,单斜磁黄铁矿中的S Fe键中具有明显的电子云重叠,而㊃011㊃总第552期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀金㊀㊀属㊀㊀矿㊀㊀山㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2022年第6期Fe Fe键中则未发生电子云重叠;在六方磁黄铁矿中,S Fe键中也没有发生电子云重叠,结合Mulliken布居,单斜磁黄铁矿中的S Fe键具有显著的共价性,六方磁黄铁矿中的S Fe键则无共价性而为离子性,离子键较共价键更容易断裂,这与六方磁黄铁矿反应活性更高的结论相符㊂4.2㊀不同多型磁黄铁矿与黄药的结合差异ZHAO等[19]和陈建华等[63]均采用第一性原理的平面波基超软赝势法对不同多型磁黄铁矿㊁黄药及氧气的前线轨道进行了计算㊂当磁黄铁矿与黄药进行反应时,黄药为电子给体,磁黄铁矿为电子受体,其能隙|ΔE|=E磁LUMO-E黄药HOMO,对于单斜磁黄铁矿,其E单磁LUMO=-5.18eV,|ΔE|值为0.22eV,而对于六方磁黄铁矿E六磁LUMO=-5.05eV,|ΔE|值为0.35eV,由于与单斜磁黄铁矿反应的|ΔE|值更小,表明其更容易与黄药结合,但由于磁黄铁矿易氧化而在表面形成可溶性薄膜,不利于双黄药的吸附㊂BECKER等[18]对加拿大Sudbury Copper Cliff北区㊁Sudbury Gertrude 西区㊁博兹瓦纳Tati Phoenix和南非Nkomati块状硫化物矿体的磁黄铁矿进行了研究,其中Sudbury Gertrude西区与博兹瓦纳Tati Phoenix的磁黄铁矿为4C型磁性磁黄铁矿,加拿大Sudbury Copper Cliff北区的则为5C型无磁性磁黄铁矿,南非Nkomati块状硫化物矿体的磁黄铁矿则为4C型与5C型磁黄铁矿的混合矿石㊂加拿大Sudbury Copper Cliff北区的5C 型磁黄铁矿不添加捕收剂浮选时,在pH=7和10的条件下,摄氧量均较低,回收率较高,分别约35%和27%,而其他多型的磁黄铁矿不添加捕收剂浮选时,在pH值分别为7和10的条件下,回收率分别不超过8%和4%;而添加0.4ˑ10-5mol/L的Cu2+和1.0ˑ10-5mol/L丙基钠黄药后,当pH=7时,除加拿大Sudbury Gertrude的4C型磁黄铁矿回收率小幅提高外,其他类型的磁黄铁矿回收率均显著增加,而pH=10时,仅有摄氧量最高的4C型博兹瓦纳Tati Phoenix磁黄铁矿回收率有较为明显提升㊂4.3㊀Cu2+对含磁黄铁矿石的活化由于磁黄铁矿属于金属导体,其带隙极其接近于0,即E磁LUMOʈE磁HOMO,当磁黄铁矿与氧气反应时,磁黄铁矿为电子给体,氧气为电子受体,其能隙|ΔE|= E氧气LUMO-E磁HOMO,其中E氧气LUMO的值为-4.610 eV[63],而对于E磁HOMO,单斜磁黄铁矿略小于六方磁黄铁矿,则与氧气反应时,单斜磁黄铁矿的|ΔE|要大于六方磁黄铁矿的|ΔE|值,即六方磁黄铁矿更容易被氧化㊂同样的,当Cu2+在磁黄铁矿表面吸附时,磁黄铁矿为电子给体,而Cu2+为电子受体,其能隙|ΔE|=E CuLUMO-E磁HOMO,由于E单磁HOMO<E六磁HOMO,则|ΔE单磁|>|ΔE六磁|,Cu2+对六方磁黄铁矿的活化效果更为明显㊂推导结果与洪秋阳等[17]添加2ˑ10-4mol/L的Cu2+对磁黄铁矿进行活化浮选得到的实验结果一致, 六方 磁黄铁矿和单斜磁黄铁矿的浮选回收率随矿浆pH值的变化趋势相似,Cu2+对 六方 和单斜磁黄铁矿的活化效果均随pH值的提高而降低,且经Cu2+活化的 六方 磁黄铁矿的回收率提高较单斜磁黄铁矿更为显著㊂实验结果显示,在中性和酸性时,活化后的 六方 磁黄铁矿的回收率可提高约14~16个百分点,而活化后的单斜磁黄铁矿回收率则提高了约9 ~16个百分点;pHȡ9时,Cu2+的活化效果明显下降,活化后的 六方 磁黄铁矿的回收率提高了约3~7个百分点,活化后的单斜磁黄铁矿的回收率提高了2~6个百分点,且当pH>4时,经Cu2+活化的单斜磁黄铁矿均比活化后的 六方 磁黄铁矿可浮性好;而HE 等[64]使用1ˑ10-4mol/L的Cu2+,再分别使用1ˑ10-4 mol/L的丁基钠黄药㊁乙硫氮和丁基黑药作为捕收剂时考察Cu2+对不同多型磁黄铁矿的活化效果,当pH <7时,Cu2+活化后的单斜和 六方 磁黄铁矿的回收率都明显提高,但pH>7时,Cu2+对六方磁黄铁矿回收率的影响十分有限㊂4.4㊀石灰对含磁黄铁矿石的抑制石灰是含磁黄铁矿石中最常使用的抑制剂之一,卜显忠等[65]使用SEM-EDS㊁ICP-MS和XPS分析表明:Ca2+可以在被氧化的磁黄铁矿表面形成亲水的CaSO4薄膜并阻碍Cu2+在磁黄铁矿表面吸附形成CuS疏水薄膜㊂ZHAO等[19]认为,石灰作为抑制剂的抑制组分为Ca(OH)+,据此采用第一性原理的平面波基超软赝势法进行计算㊂在六方磁黄铁矿中,其HOMO轨道中Fe原子的轨道系数为0.7448,远大于S原子的轨道系数(0.0002),而单斜磁黄铁矿中HOMO轨道的Fe原子的轨道系数与S原子的轨道系数相近,分别为0.1252和0.1064㊂Ca(OH)+是电子受体,容易与带负电的亲核HOMO轨道发生反应㊂所以在HOMO轨道中,金属原子的出现对这一反应有益,由于单斜磁黄铁矿中S的轨道系数与Fe的轨道系数接近,S阻碍了单斜磁黄铁矿与Ca(OH)+的反应,从而使得单斜磁黄铁矿对石灰的敏感程度较低,而六方磁黄铁矿对石灰较为敏感㊂在ZHAO 等[19]的实验中,随着石灰添加量的增加, 六方 磁黄铁矿的回收率明显下降,而单斜磁黄铁矿的回收率则相对稳定;当石灰添加量达2.5ˑ10-3mol/L时,相较于未添加抑制剂时, 六方 磁黄铁矿的回收率下降了约20%,而单斜磁黄铁矿的回收率则仍在80%附近波动㊂洪秋阳等[17]使用丁基黄药作为捕收剂的情㊃111㊃㊀㊀㊀沈洪涛等:磁黄铁矿多型矿物学特征与分选行为差异㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2022年第6期况下考察石灰作为抑制剂对单斜和六方磁黄铁矿可浮性的影响时,也得到了相似的结果㊂模拟计算与实验结果均表明 六方 磁黄铁矿更容易被石灰抑制㊂5㊀结㊀论(1)磁黄铁矿是常见的含硫杂质矿物,由于晶体结构中Fe3+对Fe2+的取代而形成缺席构造,形成以4C和5C型磁黄铁矿为主的多型结构,相对少见的3C型磁黄铁矿在海洋沉积矿床和有淬火过程的矿床中也有发现㊂(2)磁黄铁矿族的端元矿物陨硫铁在火成侵入岩和碱性蛇绿岩硫化物矿床中常有出现,而并非仅在陨石中发现;菱硫铁矿常在低温热液矿床中被发现㊂陨硫铁和菱硫铁矿均常与磁黄铁矿伴生㊂(3)在磁黄铁矿通式中,x的最大值约为0.15,较为合理㊂在磁黄铁矿的化学式计算中,应考虑Co㊁Ni等杂质元素,否则会导致所得x值偏低㊂(4)磁黄铁矿的磁性随晶体中Fe缺失比例的降低而下降,但由于3C型磁黄铁矿与4C型磁黄铁矿化学式相同且磁性均较强,故仅成分测试不足以区分3C与4C多型㊂在粉晶X射线衍射图谱中,除4C型磁黄铁矿外,各多型磁黄铁矿均仅有一个特征衍射峰,故仅通过粉晶X射线衍射结果对样品的磁性进行判断有一定的局限性㊂(5)通过第一性原理计算,六方磁黄铁矿较单斜磁黄铁矿更容易被氧气氧化,在浮选过程中,六方磁黄铁矿也更容易被石灰或Ca2+抑制,Cu2+对六方磁黄铁矿的活化效果也更为明显,尤其是在酸性条件中,但在pH>4时,活化后的六方磁黄铁矿的可浮性也较单斜磁黄铁矿差㊂而单斜磁黄铁矿更容易与黄药结合,但由于磁黄铁矿易氧化而在表面形成可溶性薄膜,阻碍了双黄药的吸附㊂在pH<4时,六方磁黄铁矿较单斜磁黄铁矿易浮,但在pH偏低和偏高时,不同磁黄铁矿的浮选回收率都显著降低㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀ANTHONY J W,BIDEAUX R A,BLADH K W,et al.Volume I-El-ements,Sulfides,Sulfosalts.Mineral Data Publishing[M].Handbook of Mineralogy.Tucson;Mineral Data Publishing.2003:1-588. 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黄铁矿是地壳中分布最广的一种硫化物矿物
黄铁矿是地壳中分布最广的一种硫化物矿物，主要成分是二硫化亚铁（FeS2），纯黄铁矿中含有46.67%的铁和
53.33%的硫，工业上称其为硫铁矿。
经常呈立方体、五角
十二面体等晶形或块状集合体，见于多种成因的矿石和岩
石中。
而煤层中的黄铁矿往往成结核状产出。
因其浅黄铜
的颜色和明亮的金属光泽，常被误认为是黄金，故又称为
“愚人金”。
在煤田勘探过程中,通过对黄铁矿结核层和煤层中的黄铁矿进行测试,结果表明黄铁矿结核层中的黄铁矿密度(4 9)远大于煤层中的黄铁矿的密度(3 2 ) ,并且在强度、磁性方面前者都明显强于后者。
二者同属沉积作用下的结晶矿物,其生成过程中的环境因素是造成物理性质差异的主要因素.
煤层中黄铁矿的形态主要有莓球状、团块状、结核状及解理裂隙充填状.黄铁矿是地壳中分布最广的一种硫化物矿物,主要成分是二硫化亚铁（FeS2）,纯黄铁矿中含有46.67%的铁和53.33%的硫,工业上称其为硫铁矿.经常呈立方体、五角十二面体等晶形或块状集合体,见于多种成因的矿石和岩石中；而煤层中的黄铁矿往往成结核状产出.因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光泽,常被误认为是黄金,故又称为“愚人金”.黄铁矿是提取硫、制造硫酸的主要矿物原料；其特殊的形态色泽,有观赏价值,是一种古宝石；
另外,还具有药用价值.黄铁矿是分布最广泛的硫化物矿物,在各类岩石中都可出现.。
黄铁矿描述
黄铁矿描述黄铁矿，又称黄铁矾，是一种常见的铁矿石。
它的化学式为FeS2，是由铁和硫组成的化合物。
黄铁矿是一种重要的矿石资源，被广泛用于工业生产和能源开发。
黄铁矿的形态多样，常见的有晶体、块状和颗粒状等。
其中晶体形态的黄铁矿又称为黄铁矾石。
黄铁矿的颜色通常为金黄色，呈金属光泽，硬度较低。
它的比重为4.9-5.2，熔点约为1200°C。
黄铁矿是一种重要的铁矿石，被广泛用于铁的冶炼和制造。
它是一种含铁量较高的矿石，理论上可以直接用于冶炼铁。
但由于黄铁矿中含有硫，所以在冶炼过程中会产生大量的硫化物气体，对环境造成污染。
因此，通常在冶炼过程中，需要通过热炉还原的方式将黄铁矿中的硫去除，得到纯净的铁。
除了用于冶炼铁，黄铁矿还可以作为一种重要的能源资源。
黄铁矿中的硫可以通过燃烧与氧气结合，产生二氧化硫的烟气。
二氧化硫是一种重要的化工原料，可以用于制造硫酸等化学品，同时也是一种重要的环境污染物，需要进行处理和控制。
黄铁矿还具有一定的工艺用途。
由于其颜色鲜艳，金属光泽，硬度适中，黄铁矿可以用作宝石和装饰材料。
人们可以将黄铁矿加工成各种各样的首饰和工艺品，用于装饰和收藏。
黄铁矿的产地非常广泛，全球各地都有分布。
在中国，黄铁矿的主要产地有山东、河南、湖南等地。
这些地方的黄铁矿资源丰富，开采量大，为中国的工业生产和能源开发提供了重要支持。
然而，黄铁矿的开采和利用也面临一些问题。
首先，黄铁矿的开采对环境造成了一定的破坏。
由于黄铁矿一般分布在地下，所以开采需要进行地下开挖，这对地表和地下水资源造成了一定的影响。
其次，黄铁矿中的硫化物气体对环境造成了污染。
在冶炼过程中，硫化物气体会产生酸雨，对大气和水体造成损害。
为了解决这些问题，人们需要采取有效的环保措施，减少对环境的影响。
黄铁矿是一种重要的铁矿石资源，被广泛用于工业生产和能源开发。
它具有丰富的应用前景，但也面临一些环境问题。
我们应该加强对黄铁矿资源的开发和利用，同时注重环境保护，实现可持续发展。
硫矿石的化学性质和加工方法
硬度：硬度较低Байду номын сангаас 易于破碎
熔点：熔点较 高，约为
1100-1200℃
导电性：导电性较 差，不导电
密度：密度较大， 约为2.5-
3.0g/cm^3
磁性：无磁性，不 具有磁性。
硫矿石的化学性质
硫矿石的主要成分 是硫，还含有少量 的铁、铝、钙等元 素
硫矿石的化学性质 活泼，易与其他物 质反应
硫矿石在空气中燃 烧产生二氧化硫， 具有刺激性气味
尾矿的再利用：提 取有用元素，制作 建筑材料等
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硫矿石的化学性质和 加工方法
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目录 /目录
01
硫矿石的化学 性质
02
硫矿石的加工 方法
01 硫矿石的化学性质
硫矿石的组成成分
主要成分：硫磺
杂质成分：铁、铝、 钙、镁等
硫矿石的种类：黄 铁矿、赤铁矿、磁 铁矿等
硫矿石的物理性质 ：颜色、硬度、密 度等
硫矿石的物理性质
颜色：一般为黄色 或淡黄色
辉钼矿：主要成分为 MoS2，是硫矿石的主要 类型之一
02 硫矿石的加工方法
破碎
破碎目的：将硫矿石 破碎成更小的颗粒，
以便于后续加工
破碎设备：破碎机、 磨粉机、筛分机等
破碎方法：机械破碎、 化学破碎、物理破碎
等
破碎效果：提高硫矿 石的利用率，降低加 工成本，提高产品质
量
磨矿
磨矿是硫矿石加工 的重要环节
脱水方法：自然干燥、机械脱水、热力脱水等 脱泥方法：重力脱泥、磁选脱泥、浮选脱泥等 脱水与脱泥的目的：提高硫矿石的品质和纯度 脱水与脱泥的影响因素：硫矿石的种类、粒度、水分等
尾矿处理
硫矿物资源介绍
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
硫矿物资源介绍
硫矿是一种基本化工原料。
在自然界，硫是分布广泛、亲合力非常强的非金属元素，它以自然硫、硫化氢、金属硫化物及硫酸盐等多种形式存在，并形成各类硫矿床。
中国硫资源十分丰富，储量排在世界前列。
中国在目前及今后相当一段时期内，仍将以硫铁矿和伴生硫铁矿为主要硫源。
国外硫当前主要来自天然气、石油和自然硫。
硫矿的直接应用是生产硫磺和硫酸，二者的用途非常广泛。
大部分硫酸用来生产各类化肥，硫的应用领域还在不断扩大。
一、矿物原料自然硫
自然界中含硫矿物分布非常广泛，种类也很多，以单质硫和化合态硫两种形式出现，硫的主要工业矿物和化合物有：自然硫、黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、有机硫、硫化氢及有色金属硫化物中的硫。
单质硫有三种同质多复相体－α硫、β硫和γ硫。
在自然条件下，只有α硫最为稳定，称为自然硫。
化合态硫中可作为硫矿石的矿物主要有：黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿等，其中含硫量达53.4%的黄铁矿分布最为广泛，是中国最重要的硫矿石，而白铁矿和磁黄铁矿含硫量较低，分布局限，工业意义不大。
明矾石、重晶石、石膏等硫酸盐类矿物仅在某些硫源缺乏的少数国家和地区作硫矿资源加以利用，中国还未加以利用。
二、主要硫矿物的性质
（一）自然硫
自然硫是指斜方晶系的α硫。
分子式为S，理论含硫量为100%，此。
黄铁矿的特征
黄铁矿的特征1. 引言黄铁矿是一种重要的矿石，在工业生产和冶炼过程中起着重要的作用。
本文将详细介绍黄铁矿的特征，包括其化学成分、物理性质、矿石特征以及应用领域等方面。
2. 化学成分黄铁矿的化学成分主要由FeS2组成，即含有铁和硫元素。
其化学式为FeS2，其中铁的相对分子质量为55.85，硫的相对分子质量为32.06。
黄铁矿是一种黄色的矿石，因此得名。
3. 物理性质黄铁矿具有一系列的物理性质，包括颜色、硬度、密度、熔点等。
3.1 颜色黄铁矿的颜色主要为黄色，有时也呈金黄色或黄铜色。
这是由于其化学成分中的硫元素的存在所致。
3.2 硬度黄铁矿的硬度为6-6.5，属于莫氏硬度标尺上的中等硬度。
这使得黄铁矿在实际应用中具有一定的耐磨性和耐腐蚀性。
3.3 密度黄铁矿的密度为4.9-5.2 g/cm³，较为密实。
这使得黄铁矿在矿石的分选和冶炼过程中具有一定的优势。
3.4 熔点黄铁矿的熔点较高，约为1190℃。
这使得黄铁矿在冶炼过程中需要较高的温度才能熔化。
4. 矿石特征黄铁矿作为一种重要的矿石，在自然界中广泛存在。
它常常与其他矿物共生，形成矿石矿床。
4.1 矿石形态黄铁矿的矿石形态多样，常见的有晶体、块状、颗粒状等。
晶体形态多为立方体或十二面体，有时也呈现出菱形或六角形的晶体形态。
4.2 矿石产地黄铁矿的产地非常广泛，全球各地均有分布。
在中国，黄铁矿主要分布在山东、河南、湖南等地。
4.3 矿石用途黄铁矿具有重要的工业价值，广泛应用于冶金、化工、建材等领域。
其中，黄铁矿作为一种重要的铁矿石，在冶金行业中被广泛用于生产铁和合金。
5. 应用领域黄铁矿的应用领域非常广泛，主要包括以下几个方面：5.1 冶金工业黄铁矿是重要的铁矿石之一，被广泛应用于冶金工业中。
通过冶炼黄铁矿，可以生产出高纯度的铁，用于制造钢铁产品。
5.2 化工工业黄铁矿中的硫元素可以用于生产硫酸等化工产品。
此外，黄铁矿还可以作为催化剂的成分，用于化学反应中。
硫及硫铁矿分析
硫及硫铁矿分析硫铁矿包括黄铁矿、白铁矿及磁黄铁矿。
硫是地壳中分布很广的元素之一，大多以硫化物状态存在。
自然硫也有分布，但质纯者则较少见，一般常夹杂有泥质及有机质。
在硫化矿物中，常见的有黄铁矿FeS2、白铁矿FeS2、磁黄铁矿FenSn+1等。
黄铁矿和白铁矿两者结晶不同，为同质异象体，含硫高达53.4％。
磁黄铁矿含硫达39-40％。
自然硫有时夹杂有硒、碲和砷，其中硒和砷为有害杂质。
硫铁矿常与铜、铅、锌等硫化矿床共生、含有少量金、锶、钴、镍、铂、硒和砷等。
伴生的氟与砷为有害杂质。
硫及硫铁矿广泛用来生产硫磺及硫酸。
是造纸工业的原料，橡胶工业中可作为硬化剂，农药中可用作去草剂和杀虫剂。
其他如人造纤维、医药等方面应用也较广泛。
硫的工业要求：边界品位为≥8％，工业品位为≥12％，有害组分Pb+Zn应≤1％、F应≤0.03-0.05％、As应≤0.5％，因为这些元素对硫酸的生产有影响。
硫铁矿的分析项目，除硫以外，有时需要测定砷、氟等有害杂质，对可综合利用的元素也应注意综合分析。
硫铁矿样品的加工，只须通过100筛目。
试样应在60°烘干，以减小样品的氧化。
自然硫样品不能用机械加工。
一、试样的分解硫的测定项目一般分为三种：（1）总硫量（即硫化物硫和硫酸盐硫），（2）硫酸盐硫，（3）硫化物硫（由总硫量中减去硫酸盐硫计算得到）。
测定总硫量时，可用下列几种方法分解试样：(1)在氧化剂（如硝酸钾、高锰酸钾、氯酸钾或过氧化钠等）存在下，用碳酸钠熔融。
用这种方法熔融，不仅硫化物可以分解，硫酸盐如硫酸钡、硫酸铭也可完全分解，而且游离硫不致损失。
但二氧化硅和锡将进入溶掖。
（2）碳酸钠和氧化锌（氧化镁、高锰酸钾）半熔。
此法优点可除去大部分硅酸，但硫酸钡分解不完全，有大量锡存在时部分进入溶液，干扰测定。
（3）用盐酸和硝酸分解试样，此法适用于分解硫化物矿物。
（4）用硝酸—氯酸钾分解试样。
二、分离方法总硫量的测定，常用硫酸钡重量法。
黄铁矿
黄铁矿因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光泽，常被误认为是黄金，故又称为“愚人金”。
黄铁矿是铁的二硫化物。
纯黄铁矿中含有46.67%的铁和53.33%的硫。
一般将黄铁矿作为生产硫磺和硫酸的原料，而不是用作提炼铁的原料，因为提炼铁有更好的铁矿石。
黄铁矿分布广泛，在很多矿石和岩石中包括煤中都可以见到它们的影子。
一般为黄铜色立方体样子。
黄铁矿风化后会变成褐铁矿或黄钾铁矾。
黄铁矿化学成分是FeS2，晶体属等轴晶系的硫化物矿物。
成分中通常含钴、镍和硒，具有NaCl型晶体结构。
常有完好的晶形，呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形。
立方体晶面上有与晶棱平行的条纹，各晶面上的条纹相互垂直。
集合体呈致密块状、粒状或结核状。
浅黄（铜黄）色，条痕绿黑色，强金属光泽，不透明，无解理，参差状断口。
摩氏硬度较大，达6-6.5，小刀刻不动。
比重4.9―5.2。
在地表条件下易风化为褐铁矿。
如何识别“愚人金”和真正的黄金呢？只要拿它在不带釉的白瓷板上一划，一看划出的条痕（即留在白瓷板上的粉末），就会真假分明了。
金矿的条痕是金黄色的，黄铁矿的条痕是绿黑色的。
另外，用手掂一下，手感特别重的是黄金，因为自然金的比重是15.6―18.3，而黄铁矿只有4.9―5.2。
黄铁矿是分布最广泛的硫化物矿物，在各类岩石中都可出现。
黄铁矿是提取硫和制造硫酸的主要原料，它还是一种非常廉价的古宝石。
在英国维多利亚女王时代（公元1837—1901年），人们都喜欢饰用这种具有特殊形态和观赏价值的宝石。
它除了用于磨制宝石外，还可以做珠宝玉器和其它工艺品的底座。
世界著名产地有西班牙里奥廷托、捷克、斯洛伐克和美国。
中国黄铁矿的储量居世界前列，著名产地有广东英德和云浮、安徽马鞍山、甘肃白银厂等。
晶体化学理论组成(wB%)：Fe 46.55，S 53.45。
常有Co、Ni类质同像代替Fe，形成FeS2—CoS2和FeS2—NiS2系列。
随Co、Ni代替Fe的含量增加，晶胞增大，硬度降低，颜色变浅。
黄铁矿 (Pyrite) FeS2
黄铁矿 (Pyrite) FeS2黄铁矿化学成分是FeS2，晶体属等轴晶系的硫化物矿物。
成分中通常含钴、镍和硒，具有NaCl型晶体结构。
常有完好的晶形，呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形。
立方体晶面上有与晶棱平行的条纹，各晶面上的条纹相互垂直。
集合体呈致密块状、粒状或结核状。
浅黄（铜黄）色，条痕绿黑色，强金属光泽，不透明，无解理，参差状断口。
摩氏硬度较大，达6-6.5，小刀刻不动。
比重4.9―5.2。
在地表条件下易风化为褐铁矿。
如何识别“愚人金”和真正的黄金呢？只要拿它在不带釉的白瓷板上一划，一看划出的条痕（即留在白瓷板上的粉末），就会真假分明了。
金矿的条痕是金黄色的，黄铁矿的条痕是绿黑色的。
另外，用手掂一下，手感特别重的是黄金，因为自然金的比重是15.6―18.3，而黄铁矿只有4.9―5.2。
黄铁矿是分布最广泛的硫化物矿物，在各类岩石中都可出现。
黄铁矿是提取硫和制造硫酸的主要原料，它还是一种非常廉价的古宝石。
在英国维多利亚女王时代（公元1837—1901年），人们都喜欢饰用这种具有特殊形态和观赏价值的宝石。
它除了用于磨制宝石外，还可以做珠宝玉器和其它工艺品的底座。
世界著名产地有西班牙里奥廷托、捷克、斯洛伐克和美国。
中国黄铁矿的储量居世界前列，著名产地有广东英德和云浮、安徽马鞍山、甘肃白银厂等。
品名:硫化亚铁拼音:liuhuayatie英文名称：ferroussulfide说明:FeS深棕色或黑色晶体。
成块状、条状或粉状。
密度4.74。
熔点1193℃。
不溶于水，溶于酸时产生硫化氢。
主要用以制取硫化氢。
可将铁与硫共熔而得。
硫化亚铁为黑褐色六方晶体，难溶于水。
可由硫和铁在高真空石英封管内共熔而得，这样制得的硫化亚铁作为化学试剂成本较高，而化学纯试剂硫化亚铁含杂质较多。
化学试剂的贮存纵然密封也要和空气接触，在空气中有微量水分存在下，硫化亚铁逐渐氧化成四氧化三铁和硫，化学方程式如下：12FeS+8O2水12S+4Fe3O4。
磁铁矿的晶体结构
磁铁矿的晶体结构姓名：***班级：资勘09A学号：***********7内容摘要：磁铁矿在矿物学上属于复杂氧化物,有强磁性。
本文试图根据磁铁矿晶体的微观结构探讨它的最简化学式Fe3O4。
磁铁矿的晶体结构在晶体结构上,磁铁矿属于倒置尖晶石型。
尖晶石(或正常尖晶石)在结晶化学上属于AB2O4型多元离子晶体,其中A为二价金属离子,B 为三价金属离子。
氧离子O~(2-)成立方最紧密堆积,二价阳离子 A 充填1/8四面体空隙,三价阳离子B 充填1/2八面体空隙。
这种结构表现出配位四面体和八面体有角顶的连接。
正文:在晶体结构上，磁铁矿属于倒置尖晶石型，在结晶化学上属于AB2O4型多元离子晶体，其中A为二价金属离子，B为三价金属离子，晶胞如图1所示。
氧负离子O2-成立方最紧密堆积，二价阳离子A充填1/8四面体空隙，三价阳离子B充填1/2八面体空隙。
这种结构表现出配位四面体和八面体又顶角的连接，如图2所示。
磁铁矿的晶体结构与正常尖晶石结构有一点差别，即而家铁离子充填半数八面体空隙，三价铁离子充填剩下的半数八面体空隙和全部四面体空隙，形成倒置尖晶石型晶体结构。
根据晶体场理论，过渡元素离子在晶体中收到配位体的静电作用，原来兼并的d轨道发生能级分裂，即产生晶体场效应（如图3）。
一个过渡元素离子从d轨道未分裂状态进入晶体场发生能级分裂后，它的总静电能一般比原来要低。
这个能量的改变值叫做晶体场稳定化能。
对于一个给定的过渡元素离子而言，它在八面体场中的晶体场稳定化能值总是大于在四面体中的值。
由于这两者的差所得出的每摩尔能量成为八面体位置优先能。
它代表位于八面体结晶场中的一个离子与它处于四面体结晶场中时的情况比能量上的降低，也就是稳定程度的增高。
尖晶石型结构可以设想成由AO4四面体和B4O4立方体交替排列的八个部分组成（图4）。
在四个小立方体a中含有4个A离子和16个氧离子；而四个小立方体b中含有16个B离子和16个氧离子；外面为由A离子组成的面心立方点阵包围起来。
黄铁矿
黄铁矿在潮湿环境下成为硫酸亚铁（水绿矾，FeSO4），发生的主要化学反应方程式： 2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4。
天然黄铁矿在地表条件下容易被风化成褐铁矿。 黄铁矿在氮气流中的热天平、差热分析记录图黄铁矿在焙烧过程中从400℃左右开始发生热分解，每摩尔 FeS2大约放出1摩尔单质硫。游离的单质硫立即与空气中的氧进行反应变成二氧化硫气体。这种热分解反应一般 以下式表示：FeS2→FeS1+x+0.5(1-x)S2。 黄铁矿在焙烧时会发生复杂的氧化-还原反应，可能的反应机制有（热化学方程式，热效应为500℃情况下）： ①FeS2+O2＝0.5Fe2O3+2SO2，ΔH=-833.8kJ ②FeS2+O2＝Fe3O4+2SO2，ΔH=-792.9kJ； 随着SO2的生成，同时可能发生的反应和相应650℃下的热效应为： ③Fe2O3+2SO2+0.5O2＝2FeSO4，ΔH=-428.4kJ ④Fe2O3+3SO2+1.5O2＝Fe2(SO4)3，ΔH=-854kJ。
文化特色
黄铁矿英文名称源于希腊字“pry”，意思为“火”，因为用锤子敲击黄铁矿会产生火星。 闪着火花的黄铁矿
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黄铁矿外观
分布范围
中国许多省区都有黄铁矿产出，如湖南、湖北、浙江，陕西、安徽、广东等，较为重要的产地有广东云浮、 英德，安徽马鞍山，甘肃白银厂和湖南来阳等。
除中国以外，西班牙、美国、墨西哥、玻利维亚、秘鲁、意大利、英国、法国、德国、瑞士、瑞典等国也有 具有观赏价值的黄铁矿晶体产出。
鉴别鉴定
黄铁矿-自然金
自然金黄铁矿的浅黄铜色，本身具有的强金属光泽给人带来光亮闪烁的视觉体验，常被人们误认为是黄金， 故又称为“愚人金”。为了区分黄铁矿和自然金，可以利用钢针或小刀进行刻划，钢针或小刀刻划自然金能够在 其表面划出明亮沟痕（因自然金硬度相对较低所致）；而黄铁矿硬度较高，钢针或小刀无法将其刻划。先民们也 曾利用牙咬的方法来辨别真伪，人的牙齿可以咬得动自然金但咬不烂，而人的牙齿咬不动黄铁矿。其次，自然金 的条痕颜色为黄色至红黄色，而黄铁矿、黄铜矿等相似矿物的条痕颜色为绿黑色，这也作为它们的区别特征之一。 再次，黄铁矿、黄铜矿性脆，敲击后碎裂，而自然金具有强的延展性，受力作用后会发生塑性变形而不会破 裂。
黄铁矿单体形态
黄铁矿单体形态
黄铁矿是一种常见的铁矿石，其化学式为FeS2，属于硫化物矿物。
黄铁矿单体形态可以分为立方体、八面体、十二面体、二十面体等多种形态。
其中，立方体是最常见的形态，通常呈现为多面体状，具有六个面、八个角和十二个棱。
八面体和十二面体形态的黄铁矿单体较为罕见，具有八个面和十二个面，分别呈现为多面体状。
此外，还有一些特殊形态的黄铁矿单体，如菱形、菱面体、沙漏形等。
这些单体形态的不同主要取决于黄铁矿晶体的生长条件和生长速率。
在矿物学研究中，黄铁矿单体形态的研究对于了解矿物的结构和性质等方面具有重要意义。
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黄铁矿标型特征及其应用
黄铁矿标型特征及其应用黄铁矿是一种常见的铁矿石，具有广泛的应用领域。
在矿业和冶金工业中，黄铁矿的标型特征对矿物学家进行矿物分析、解析黄铁矿的物化性质、提高生产效率和降低成本具有重要意义。
黄铁矿的标型特征黄铁矿化学式为FeS2，呈立方晶系，为矢铁矿族矿物，其主要特征有：1.晶体形态：黄铁矿晶体形态的多样性是由于其晶格的先决因素。
黄铁矿具有多个晶面，包括四、脸和棱面，晶形主要为立方体和八面体，以及其组合。
这种多晶形特征使得黄铁矿成为矿物学家研究的重点。
2.物理特性：黄铁矿的硬度为6-6.5，比重为4.95-5.10g/cm3，熔点为1190摄氏度，具有良好的电导性能和半导性质。
此外，黄铁矿在阳光下呈金黄色，呈半金属光泽，于空气中易氧化，磁性稍微较弱。
3.化学特性：黄铁矿与盐酸反应，生成可溶性的FeCl2和S，也与浓硫酸反应，生成SO2和FeSO4, 可用于制备其他铁化合物。
黄铁矿可以进行高温氧化反应，生成SO2和Fe2O3，有助于分离黄铁矿中的非矿物质。
黄铁矿的应用黄铁矿广泛应用于以下几个领域：1.冶金领域：黄铁矿是冶金工业中一项重要的铁矿石，可用于提取金属铁和其他非金属元素，如硫、碳、氢等。
黄铁矿通过热还原反应，在高温下被还原为铁和硫化氢。
提取的金属铁可用于制造其他铁合金。
2.电子领域：由于黄铁矿具有良好的半导性能，被广泛应用于电子领域。
例如，黄铁矿可以用于制备发光二极管（LED）和太阳能电池等光电器件，并且能有效减少使用印刷电路板（PCB）的成本和开发时间。
3.环境领域：黄铁矿作为化学原料，可用于催化生物氧化反应，处理工业废水，降低有害物质含量，并为环保领域提供保障。
4.地质研究领域：由于黄铁矿具有多晶形的特点, 特别是许多高含成的方解石，在显微镜下更容易显微观察和识别。
矿物学家和地质学家可以根据黄铁矿来判断地质构造及其发展过程。
结语总之，黄铁矿作为非常重要的铁矿石，其标型特征对冶金工业等领域的发展具有重要意义，同时也为矿物学研究提供了宝贵的材料。
黄铁矿
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
黄铁矿
愚人金--黄铁矿当你漫步在一片荒野时，可曾有时候被其中的点点金光所吸引?相信不少人被这些闪耀着黄金光芒的小颗粒戏耍过，连著名的英国探险
家约翰史密斯船长也不能免俗。
在17 世纪初，约翰史密斯船长送了一整船含
有这种金色颗粒的岩石到伦敦，作为探索弗吉尼亚州奇克哈默尼河的战利品，但伦敦方面给出的检测结果却令人失望这只是一堆毫无价值的愚人金而已。
约翰史密斯航行图黄铁矿，英文名：Pyrite。
正如它的名称，愚人金的化学成分是二硫化亚铁，与黄金一点儿关系也没有，但是它金黄的颜色，以及像黄金一样的闪亮金属光泽，使得一般人稍不小心就会被它所蒙蔽。
愚人金【化学组成】
FeS2。
Fe 含量为46.55%，S 含量为53.45%。
常见的Co 和Ni 呈类质同象代换Fe;As，Se，Te 代换S。
【晶体结构】
等轴晶系;岛状-NaCl 型结构的衍生结构。
【形态】
对称型m3;粒状自形晶常见。
晶面上常见平行的{100}和{210}的聚形纹，两
相邻晶面上的条纹相互垂直。
集合体常呈粒状、块状、结核状和草莓状等。
其中生物被黄铁矿矿化后形成的化石其形态非常漂亮。
【物理性质】
浅黄铜色，黄褐锖色;绿黑色条痕;强金属光泽，不透明。
无解理;断口参差状; 硬度：6-6.5。
相对密度：4.9-5.2。
性脆。
电的半导体，有的变种具有检波性。
【成因产状】
产于与基性-超基性岩有关的铜镍硫化物矿床、矽卡岩矿床、各种热液矿床及。
磁黄铁矿焙烧特点与生产实践
磁黄铁矿焙烧特点与生产实践盛叶彬【期刊名称】《《硫酸工业》》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】4页(P15-18)【关键词】磁黄铁矿; 焙烧; 特点; 设计; 生产实践; 改进措施【作者】盛叶彬【作者单位】铜陵有色金属集团股份有限公司铜冠冶化分公司安徽铜陵244001【正文语种】中文【中图分类】TQ111.161 原料成分自然界中硫、铁化合物一般称为硫铁矿，主要包含黄铁矿、白铁矿和磁黄铁矿等。
70%～90%的硫铁矿是二硫化铁(FeS2)，它有两种结晶变体：黄铁矿、白铁矿，但自然界中白铁矿含量很少，大部分是黄铁矿，故时常把黄铁矿称为硫铁矿，分子式FeS2。
相对于黄铁矿，磁黄铁矿则有不同的硫、铁比率，通常以Fex-1Sx表示，最常见的是Fe7S8。
与黄铁矿六方晶系不同的是，磁黄铁矿结晶结构一般被看作是硫在二硫化铁中的固熔体。
由于磁黄铁矿的硫在二硫化铁中的固熔性，与普通黄铁矿相比，其在制酸焙烧时便呈现出其相对难烧的诸多特点，因而其焙烧设计与普通黄铁矿相比，有其不同之处。
铜陵有色金属集团股份有限公司铜冠冶化分公司800 kt/a硫铁矿制酸装置所使用的原料为铜陵有色冬瓜山矿副产的硫精砂，其特点主要在于粒度细、磁黄铁矿含量高，其中的硫物相及粒度分布见表1、表2。
表1 硫物相分布类别黄铁矿磁黄铁矿硫酸盐其他硫总硫w(S),%17.1119.010.241.2437.6占有率,%45.550.560.643.3100表2 粒度组成分布粒级/mm质量占比,%累计质量占比,%+0.0743.573.57-0.074～+0.04518.2721.84-0.045～+0.02744.3966.23-0.027～+0.01321.2287.45-0.01312.55100合计100根据表1、表2数据，铜冠冶化分公司800 kt/a硫铁矿制酸装置原料为高磁黄铁矿。
该装置现已投产10年时间，装置投产以来，围绕如何结合磁黄铁矿特性及焙烧特点做好装置的设计及生产运行，公司做了大量的工作。
黄铁矿化学分子式
黄铁矿化学分子式
黄铁矿是一种重要的矿物，它的化学分子式是FeS2，也叫作黄铁矿石。
它的名称来自于它的黄色和铁的元素成分。
黄铁矿在地球表层分布广泛，是一种常见的硫化矿物，广泛存在于火山岩、地层沉积、岩石裂缝和金属矿床中。
黄铁矿的化学分子式FeS2，意味着它是由铁离子和硫离子组成的。
一个FeS2分子中有一个铁离子和两个硫离子。
在它的晶体结构中，每个铁离子周围会围绕着6个硫离子，而每个硫离子周围也会围绕着3个铁离子。
黄铁矿是一种金属硫化物矿物，它是重要的工业原料之一。
因为黄铁矿中含有大量的铁离子，所以它常常被用于铁合金、钢铁等的生产中。
此外，黄铁矿也是一种重要的燃料矿物，人们可以从黄铁矿中提取出硫酸铁、硫磺等制品。
另外，黄铁矿也被广泛应用于化学、冶金、建筑等方面。