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黄铜矿的化学性质
晶体化学:理论组成(wB%):Cu 34.56,Fe 30.52,S 34.92。通常含有Ag、Au、Tl、Se、Te,大多为机械混入物;有时含Ge、Ga、In、Se、Ni、Ti、铂族元素等。
结构与形态:四方晶系,a0=0.524nm,c0=1.032nm;Z=4。晶体结构与闪锌矿、黝锡矿(Cu2FeSnS4)相似。黄铜矿、黝锡矿晶胞相当于闪锌矿单位晶胞的两倍,构成四方体心格子。在三种矿物的配位四面体中心都分布着阴离子S,在角顶则分布着不同的阳离子。由于三者的结构相似,因而在高温下可以互溶;而当温度降低时,由于离子半径相差较大,固溶体发生离溶。故常在闪锌矿中发现黄铜矿和黝锡矿小包裹体。
四方偏三角面体晶类,D2d-42m (Li42L22P)。晶体较少见。常见单形:四方四面体p{112}、-p 、r{332}、d{118},四方双锥z{201}。双晶以(112)为双晶面或以[112]为双晶轴成简单双晶。可与黝锡矿或闪锌矿规则连生。主要呈致密块状或粒状集合体。
用途:在冶炼铜矿过程中存在重要反应
2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2
2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2 ↑
黄铜矿族
本族矿物为黄铜矿、黄锡矿等。黄铜矿和黄锡矿均有两种同质多像变体:低温四方晶系和高温等轴晶系变体,二者的转变温度:黄铜矿是550℃,黄锡矿是420℃。高温变体其阳离子在结构中呈无序分布,具闪锌矿型结构。低温四方晶系变体,阳离子在结构中呈有序分布,因而与高温变体比较,其对称性降低。这两者的高温等轴晶系变体均能与闪锌矿无限混溶,而在低温下发生固溶体的出溶。
黄铜矿Chalcopyrite—CuFeS2
晶体参数 四方晶系;对称型
。空间群
;a0=0.343nm,c0=0.569nm;Z=2。
成分与结构 Cu 34.56%,Fe 30.52%,S 34.92%。当形成温度高于200℃时,其成分与理想化学式比较,S不足,即(Cu+Fe):S1。含有Mn、As、Sb、Ag、Zn、In和Bi等混入物。晶体结构视为两个闪锌矿晶胞叠加,即构成黄铜矿的单位晶胞。每一金属离子(Cu和Fe)的位置均相当于闪锌矿中锌离子的位置,被四个硫离子包围形成四面体配位。而每个硫离子亦被四个金属离子(2Cu+2Fe)所包围,因此阴阳离子的配位数均为4(图8-9)。所有配位四面体的方位都是相同的。反映在形态上呈四方四面体晶形。
图8-9 黄铜矿的晶体结构
(据陈武等,1985)
形态 晶形呈四方四面体,但不常见。{112}晶面上常出现生长条纹(图8-10),但在
晶面上却很少出现,且二者光泽也不同。通常为致密块状或粒状。
图8-10 黄铜矿的晶形
矿物学导论(第二版)
(据Berry等,1983,修改)
物理性质 黄铜色,但往往带有暗黄或斑状锖色;条痕绿黑色;金属光泽。硬度3~4;密度4.1~4.3g/cm3。具有导电性。
鉴定特征 黄铜矿以更黄的颜色、较低的硬度区别于黄铁矿;与自然金的区别在于绿黑色的条痕、性脆及溶于硝酸。
次生变化 氧化带中,黄铜矿易于氧化分解,转变为易溶于水的硫酸铜,然后与含碳酸的水溶液作用形成孔雀石、蓝铜矿。如果与含硅酸的水溶液作用则形成硅孔雀石。在气候干燥条件下的氧化带中能保留各种含铜硫酸盐矿物。在含铜硫化物矿床的次生富集带中,黄铜矿被次生斑铜矿、辉铜矿和铜蓝所交代。
成因与产状 黄铜矿形成于多种地质条件下。在铜镍硫化物岩浆矿床中,与磁黄铁矿、镍黄铁矿共生。斑岩铜矿中,与斑铜矿、辉钼矿等共生。还产于各种热液成因铜矿床中,以及某些沉积成因(包括火山沉积成因)的层状铜矿床中。
我国黄铜矿的主要产地集中在长江中下游地区、川滇地区、山西南部的中条山地区、甘肃的河西走廊及西藏等。
主要用途 提炼铜的主要矿物原料。
工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS 2 ,杂质不溶于水和酸)为原料,制备蓝色晶体G,其化学式为[Cu(NH 3 )
(1)2CuFeS 2 +O 2 Cu 2 S+2FeS+SO 2
(2)CuO或合理答案;将Fe 2+ 氧化为Fe 3+
(3)10 -5 ;用洁净的玻璃棒蘸取待测液点在pH试纸的中央,并与比色卡比色
(4)降低晶体溶解度,有利于晶体析出
(1)黄铜矿在空气中焙烧能生成铁和铜的低价硫化物,即Cu 2 S和2FeS,由S元素守恒,S元素有多余,与O 2 结合为SO 2 。
(2)含中含有氧Fe 2+ ,加入双氧水的目的就是把Fe 2+ 氧化为Fe 3+ ,B溶液含Cu 2+ 和Fe 3+ ,为了除去Fe 3+ ,可以降低溶液的pH至3.2到6.4之间,试剂X的化学式为CuO或Cu(OH) 2 或CuCO 3 或Cu 2 (OH) 2 CO 3 等;
(3)试剂Y是氨水,0.1 mol/L时pH=11,c(OH )≈c(NH 4 + )=10 -3 ;NH 3 ·H 2 O的电离常数为K= ;
(4)用pH试纸测该溶液pH值的方法是用洁净的玻璃棒蘸取待测液点在pH试纸的中央,并与比色卡比色;在溶液N中加入乙醇的目的是降低晶体溶解度,有利于晶体析出。
黄铜矿比重
摩氏硬度3~4,小刀可以刻破,性脆,比重4.1~4.3。
黄铜矿(chalcopyrite)是 一种铜铁硫化物矿物。化学式:CuFeS2,常含微量的金、银等。正方晶系,晶体相对少见,为四面体状;多呈不规则粒状及致密块状集合体,也有肾状、葡萄状集合体。黄铜黄色,时有斑状锖色。
条痕为微带绿的黑色。黄铜矿是一种较常见的铜矿物,几乎可形成于不同的环境下。但主要是热液作用和接触交代作用的产物,常可形成具一定规模的矿床。产地遍布世界各地。在工业上,它是炼钢的主要原料。
在宝石学领域,它很少被单独利用,偶尔用作黄铁矿的代用品。另它常参与一些彩石、砚石和玉石的组成。
黄铜矿存在于火山成因的块状硫化物矿床和沉积喷流矿床中,由热液循环过程中铜的沉积形成。黄铜矿通过流体输送浓缩在这种环境中。
斑岩铜矿床是由岩浆上升和结晶过程中花岗岩中铜的浓缩形成的。这种环境中的黄铜矿是由岩浆系统内的浓缩产生的。
黄铜矿是Kambalda 型科马提质镍矿床中的一种副矿物,由硫化物饱和的超镁铁质熔岩中的不混溶硫化物液体形成。在这种环境下,黄铜矿是由硫化物液体从不混溶的硅酸盐液体中剥离铜而形成的。
鉴定
黄铜矿经常与黄铁矿和黄金混淆,因为这三种矿物都具有淡黄色和金属光泽。有助于区分这些矿物的一些重要矿物特征是硬度和条纹。黄铜矿比黄铁矿软得多,可以用刀划伤,而黄铁矿不能用刀划伤。
]然而,黄铜矿比金硬,如果纯金,可以被铜划伤。黄铜矿具有独特的黑色条纹,其中带有绿色斑点。黄铁矿有黑色条纹,黄金有黄色条纹。
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