矿物浮选晶体化学原理考试试卷

研 究 生 考 试 试 卷评分考试科目： 矿物浮选晶体化学原理 课程编号： 阅 卷 人： 考试日期： 姓 名： 闫秀秀 学 号： 1501469 注 意 事 项1考 前 研 究 生 将 上 述 项 目 填 写 清 楚2字 迹 要 清 楚，保 持 卷 面 清 洁3交 卷 时 请 将 本 试 卷 和 题 签 一 起 上 交东北大学研究生院一 矿物名称及英文名称 透闪石，tremolite 二 矿物组分化学组成,，在透闪石中是完全类质同象替代系列，按照成分中端元组分的含量把这系列分成几个矿种：含量在0-20%着定为透闪石，其含量在80%以上着定为铁阳起石，含量在22%-80%着定为阳起石。成分中还有少量的代替；代替。 表2 纯透闪石，阳起石化学分析结果： 2.1 物理性质 透闪石为白色或灰色，发荧光，玻璃光泽，纤维状者呈丝绢光泽，解理面沿完全，解理夹角；有时可见（100）裂开，断口呈次贝壳状。硬度5-6.相对密度3.02-3.44，随铁含量增加而增加。2.2 形态晶体细柱状，常见单形为斜方柱，平行双面，集合体常呈柱状，放射状，纤维状。有时可见致密隐晶的浅色块状。有时可见（100）聚片双晶。阳起石形态上以放射状集合体为特征。 图1 透闪石形态2.3 鉴定特征具有细长柱状或纤维状的晶态，良好的柱状解理。解理角度的不同，可以和辉石区别；颜色比较淡，可以和普通角闪石区别。2.4 成因产状透闪石可以是不纯灰岩或白云岩遭受接触变质的产物。在区域变质作用中，也可由不纯灰岩、基性岩或硬砂岩等变质形成。在热液蚀变过程中，也可形成阳起石，称阳起石化作用，接触变质产物，经常发育于石灰岩，白云岩与火成岩的接触带中；也产于结晶片岩中；2.5 主要用途 纺织工业，水泥工业，过滤剂，电木和绝缘材料等。2.6 著名产地 世界著名的产地有瑞土的ticino；奥地利的tyroi和意大利的piedmont奥地利tyrol的zillerthal和美国东部的appalachian山脉。其他的产地还有newzealand；mexico和中美洲等地。三 矿物晶格3.1晶格价键图或离子堆积图（采用MS软件模拟） 图2 使用MS绘制透闪石价键图晶格(含类质同象) 图3 矿物学晶体数据库提供的透闪石晶体结构图 3.2 XRD图及分析 图4 ICSD提供的透闪石XRD图 图5 矿物晶体学数据库提供的透闪石XRD图表3 透闪石XRD图谱分析OBSERVEDCALCULATEDDIFFERENCE2thetadhklWave#2thetad2thetad9.83069.02872702029.83069.0287620.0000-0.00003510.53328.425572110210.54008.4201070.00680.00546518.21784.876856-111218.21344.878020-0.0044-0.00116418.67464.758309200218.67144.759112-0.0032-0.00080319.70684.510808040219.69114.514381-0.0157-0.00357321.12374.210723220221.12714.2100540.0034 0.00066927.24313.275726240227.2471 3.275251 0.0040 0.00047528.5845 3.124752310228.5834 3.124874 -0.0011 -0.00012231.9037 2.806392330231.9001 2.806702 -0.0036 -0.00031132.7924 2.732239-331232.7861 2.732752 -0.0063 -0.00051333.1316 2.705002151233.1214 2.705809 -0.0102 -0.00080834.6221 2.591742061234.6138 2.592346 -0.0083 -0.00060435.4330 2.534194-202235.4475 2.533190 0.0145 0.00100436.5921 2.456443022236.6081 2.455401 0.0160 0.00104137.7557 2.383283350237.7508 2.383581 -0.0049 -0.00029838.5123 2.338133-351238.5182 2.337786 0.0059 0.00034738.7794 2.322623-421238.7780 2.322701 -0.0014 -0.00007845.3041 2.001809370245.3104 2.001546 0.0063 0.00026354.9284 1.671377023254.9192 1.671637 -0.0092 -0.00026055.6977 1.650083461255.7021 1.649963 0.0044 0.00011958.4990 1.577504-153258.5007 1.577462 0.0017 0.00004260.34821.533479-602260.3458 1.533535 -0.0024 -0.000056rmse = 0.00006824809A =9.8423(8) B =18.058(3) C =5.2769(4)Alpha =90 Beta =104.74(1) Gamma =90Volume = 907.0(0)Wavelength #1 = 1.541838 Wavelength #2 = 1.540562Wavelength #3 = 1.544390MACHINE ERROR: -0.042Number of iterations = 03.3 晶格参数等相应的描述晶体结构：单斜晶系，二重双链状结构；空间群岛C32h -C2/m；晶胞参数随含Fe量增加而增加：透闪石a00.984nm，b01.805nm，c00.528nm，10422；Z2。M4位阳离子主要为Ca2+，少量Na+，由于离子半径大，配位数为8。斜方柱晶类，C2h-C2/m（L2PC）。 表4 透闪石晶格参数矿物名称化学名称化学式Z值空间群abcalphabetagammaTremoliteDicalcium Pentamagnesium Dihydroxide Catena-octasilicateCa2 Mg5 (O H)2 (Si8 O22)2C1 2/M19.81818.0475.27590104.6590a,b,c单位为埃，角度单位为度。形态：对称型2/M。细柱状，常见单形为斜方柱110和011，平行双面010。集合体常呈柱状、放射状、纤维状，有时可见致密隐晶的浅色块体。可见(100)聚片双晶。透闪石晶胞参数上表。4 矿物晶体化学 4.1 晶格结点上粒子的化学性质基本构造单元是SiO4四面体,每个Si均被四个O所包围。由于Si的化合价为+4价,配位数为4,它赋予每个O2-的电价为1,即等于O2-电价的一半,O2-另一半电价可以用来联系其它阳离子,也可以与另一硅氧四面体以共用角顶方式连结成各种形式的硅氧骨干，如下图所示。硅氧骨干可看成是由两个辉石单链联结而成的双链，以4个SiO4四面体为重复单位，记为Si4O116-。链与链之间存在着空隙，由A、X、Y类阳离子充填。顶对顶的双链间存在八面体空隙（有三种，分别以M1、M2、M3表示，主要由C类小半径阳离子Mg、Fe2+等充填形成配位八面体；硅氧四面体以底面对底面的双链间的空隙以M4表示，为B类阳离子占据，A类离子位于底面相对的双链中间，恰好在Si4O116-双链的“六方环”的中心附近的宽大而连续的空隙上，主要用来平衡晶体结构中的电价，故可被Na+, K+, H3O+所占据，亦可全部空着，如下图所示。 图6 透闪石硅氧骨干 图7 透闪石硅氧骨干双链 图8 透闪石硅氧骨干粒子分布 4.2粒子间作用力及价键分析SiO4四面体各以两个角顶与相邻的SiO4四面体共用形成沿c轴方向无限延伸的单链Si2O6，硅氧四面体内部为极性共价键，链与链之间借助阳离子联结起来。链内Si-O键主要为共价键，链外阳离子（M）与氧的化学键（M-O）键主要为离子键。双链结构硅酸盐矿物,其硅石链间也依靠Ca+、Mg+、Fe2+、Al3+、Na+等阳离子而联结,矿物带状构造中的两硅原子被铝所取代,它的阳离子平衡由碱和碱土金属及二价与三价铁和铝所补偿,矿物解离时,矿物晶格中氧与大半径阳离子联结的键发生断裂,同时链也发生断裂,故部分Si-O键断裂。 4.3矿物破碎后表面价键情况及表面化学性质双链硅酸盐矿物易沿链间结合处断裂为柱体或纤维状，应用矿物学理论认为，硅酸盐矿物破碎后的表面特性直接取决于其晶体的化学特性，不但与Si(Al)-O四面体排列方式有关，更与硅酸盐矿物中金属离子与氧的键合强度有直接关系。硅酸盐矿物破碎后表面往往存在大量与氧键合强度较小的金属离子，M-O键比Si-O键先断裂，Mn+吸引溶液中的配横离子如氢氧根离子，产生M(OH)mn-m。链状结构硅酸盐矿物解离时,充填或补偿电荷的大半径阳离子与矿物晶格中氧相联结的键易发生断裂,在水溶液中,这些阳离子与水中的H+发生交换,使H+吸附于矿物表面氧区,另外Si-O键断裂后所暴露出来的Si具有键合水中OH-的能力,且联结链的高价小半径阳离子很少暴露,因此链状结构硅酸盐矿物的零电点很低，矿物表面带有更高的负电荷,所以该类矿物用阴离子捕收剂浮选时,可浮性很差,而用阳离子捕收剂十二胺浮选时,矿物具有很好的可浮性。 4.4矿物可选性提示透闪石属于碱土金属硅酸盐矿物，在这一类别的硅酸盐矿物中，Si(Al)-O四面体骨架外金属离子都是碱土金属离子。当矿物解离后有高价金属阳离子暴露时,一方面高价金属阳离子可以与阴离子捕收剂形成静电和化学作用,另一方面,高价金属阳离子键合水溶液中的羟基,而使矿物表面荷负电；当矿物解离后,有大量充填和补偿电荷的大半径阳离子暴露时,这些阳离子易与水中的H+发生交换,而使H+吸附在矿物表面氧区,使矿物表面荷负电；当矿物解离后大量Si和0得到暴露时,由于Si能结合水中OH-,而O能结合水中的H+ ,使矿物表面荷负电；当矿物结构中部分Si4+被A13+取代时,也可使矿物带上负电荷，用阳离子捕收剂十二胺浮选时,矿物具有很好的可浮性，但是选择性较差。在强碱条件下，透闪石可被油酸捕收。以油酸钠为捕收剂时,硅酸盐矿物可浮性受矿物表面