氧化物-礦物學(xué)基礎(chǔ)和分選概論

礦物巖石學(xué)適用專業(yè)：礦物加工工程授課教師：岳增川遼寧工程技術(shù)大學(xué)（朝陽聯(lián)辦）

2第三章氧化物和氫氧化物大類需要掌握的礦物

剛玉,赤鐵礦,金紅石,錫石,軟錳礦，鈾礦，

石英，蛋白石，硅藻土鈦鐵礦,鉻鐵礦,磁鐵礦,黑鎢礦鋁土礦，褐鐵礦，

硬錳礦簡單氧化物礦物：一種陽離子

復(fù)雜氧化物礦物：陽離子2種或2種以上

氫氧化物礦物

：氫氧根離子3概述

氧化物和氫氧化物礦物是一系列金屬陽離子與O2-與OH-相化合的化合物。這類礦物的種數(shù)約在200種左右。它們占地殼總重量的17%左右，其中石英族礦物就占了12.6%，而鐵的氧化物和氫氧化物占了3.9%。化學(xué)成分陽離子主要是惰性氣體型離子(如Si、Al等)和過渡型離子(如Fe、Mn、Ti、Cr等),及少量銅型離子(如Cu、Sb、Bi等)。此外，在少數(shù)氧化物中還含有水分子。晶體化學(xué)特征

氧化物中以離子鍵為主，隨著離子電價的增加，共價鍵的成分趨向增多。另一方面,隨著從惰性氣體型、過渡型離子向銅型離子改變時，共價鍵性則趨向增強(qiáng)。氫氧化物的晶體結(jié)構(gòu)中，由(OH)-或(OH)-和O2-共同形成緊密堆積，晶體結(jié)構(gòu)主要是層狀或鏈狀，除離子鍵外，還往往存在氫鍵。由于氫鍵的存在，以及(OH)-的電價較O2-為低而導(dǎo)致陽離子與陰離子間鍵力的減弱，因此與相應(yīng)的氧化物比較，其比重和硬度都趨向減小。5

物理性質(zhì)氧化物的物理性質(zhì)以硬度最為突出，一般均在5.5以上，氫氧化物的硬度與其相應(yīng)的氧化物相比，硬度顯著降低。比重上，彼此相差很大。光學(xué)性質(zhì)方面，Mg、Al、Si等惰性氣體型離子組成的氧化物和氫氧化物，通常淺色或無色，半透明至透明，以玻璃光澤為主。而Fe、Mn、Cr等過渡型離子則呈深色或暗色，不透明至微透明，半金屬光澤。成因氧化物可形成于內(nèi)生、外生和變質(zhì)等作用下，絕大多數(shù)是多成因的。氫氧化物多是外生成因的，在區(qū)域變質(zhì)作用過程中，氫氧化物和含水的氧化物往往轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水的氧化物。某些變價元素，如Fe，在不同的氧化－還原條件下，易于相互轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌瑑r態(tài)的氧化物，可作為判斷氧化－還原條件的依據(jù)。6CupriteLocation:Arizona,USA赤銅礦Cu2O

(Cuprite)化學(xué)組成:

含Cu88.82%，常含自然Cu機(jī)械混入物。結(jié)構(gòu)特點:

等軸晶系。O離子位于單位晶胞的角頂和中心，Cu離子配置于相互錯開的1/8晶胞小立方體的四個中心，Cu和O的配位數(shù)分別是2和4。晶體形態(tài):

單晶體呈八面體形，有時呈針狀或發(fā)狀，集合體呈致密粒狀或土狀。物理性質(zhì):

暗紅色，條痕褐紅；金剛光澤或半金屬光澤，薄片微透明。硬度3.5~4；性脆；不完全解理。比重6.14。鑒定特征:

金剛光澤，褐紅條痕。分選：可硫化后當(dāng)做硫化礦進(jìn)行浮選

7Cuprite

Location:Namibia8剛玉Al2O3(Corundum)化學(xué)組成:Al2O3。有時含微量Fe、Ti或Cr等。結(jié)構(gòu)特點:三方晶系。O2-成立方最緊密堆積；而Al3+則在兩氧離子層之間，充填三分之二的八面體空隙，組成共面的Al-O6。晶體形態(tài):一般呈近似腰鼓狀晶形，常依菱面體(1011)，較少依（0001）成聚片雙晶。物理性質(zhì):

藍(lán)灰、黃灰色，含鐵者呈黑色；含鉻而呈紅色者，稱紅寶石(ruby)；含鈦而呈藍(lán)色者稱藍(lán)寶石(sapphire)；玻璃光澤。硬度9；無解理；常因聚片雙晶或細(xì)微包體產(chǎn)生(0001)或(1011)裂理。比重3.95~4.10。鑒定特征:

以其晶形，雙晶條紋和高硬度作為鑒定特征。9剛玉鐵礦中國鐵礦分布圖中國鐵礦主要分布在遼寧、內(nèi)蒙古、甘肅、陜西、河北、河南、山西、安徽、武漢、四川、山東、湖南、新疆等地。攀枝花鐵礦：攀枝花鐵礦位于四川省西南邊陲，探明儲量的釩鈦磁鐵礦達(dá)近百億噸，其中釩、鈦儲量分別占全國已探明儲量的87%和94.3%，分別居世界第三位和第一位，有“世界釩鈦之都”之稱。礦石中還伴生有鉻、鈧、鈷、鎳、鎵等多種有用礦物?，F(xiàn)攀枝花已成為我國西南地區(qū)最大的鐵礦石原料基地和全國最大的鈦原料基地，是全國四大鐵礦區(qū)之一。屬于內(nèi)生礦床中基性、超基性巖漿礦床類型。鏡鐵山鐵礦位于甘肅省嘉峪關(guān)市西南部祁連山、肅南裕固族自治縣境內(nèi)。北距嘉峪關(guān)市區(qū)78km的鐵路干線，途經(jīng)玉門東138km的公路干線，交通尚為便利。礦區(qū)內(nèi)有7個礦體，最長的可達(dá)2000余m。重晶石與鐵礦共生，礦石由菱鐵礦、鏡鐵礦、碧玉、重晶石和鐵白云石組成。大冶式鐵礦床：鐵礦床類型之一。位于湖北省大冶市西北單個礦體，長幾百米至千米，厚30～120米。礦石為致密塊狀，以磁鐵礦為主。淺部氧化帶或局部地段發(fā)育赤鐵礦。伴生有工業(yè)價值的黃銅礦和黃鐵礦。非金屬礦物，除矽卡巖礦物外，還有方解石、石英等。礦石含鐵品位中—高，含硫高，含磷低。山西式鐵礦礦床工業(yè)類型的一種。晉城市黑色金屬礦藏的主要類型。賦存于石炭系底部，包括本溪組及太原組鐵礦。礦石類型以赤褐鐵礦為主。礦體主要呈透鏡狀、囊狀、巢狀。已探明全市儲量為6245.78萬噸，礦產(chǎn)地43處，除城區(qū)外均有分布，郊區(qū)與陵川縣分布較多。埋藏淺，露頭好，大多數(shù)礦區(qū)可露采。鞍山式鐵礦床：大型鐵礦床類型之一。海相火山一沉積變質(zhì)型鐵礦床。產(chǎn)于遼寧省鞍山市、本溪市一帶。此類鐵礦雖較貧，但含硫、磷低，易采、選，為主要開采對象。礦體呈層狀、似層狀，主要為含鐵石英巖，個別地段也有含鐵角閃巖。礦石致密塊狀和條帶狀，一般條帶寬1～10毫米，由磁鐵礦、赤鐵礦、假象赤鐵礦、石英、角閃石及少量菱鐵礦、白云母等組成。礦石可分為角閃石—磁鐵礦—石英、磁鐵—石英、赤鐵—石英等組合。富鐵礦石以致密塊狀赤鐵礦、磁鐵礦為主,還有疏松狀磁鐵礦。鞍山式鐵礦，在中國絕大部分是貧礦。探明儲量占全國總儲量第一位。礦石大多易選。礦石開采量占全國鐵產(chǎn)量的52%。單質(zhì)鐵的制備一般采用冶煉法。以赤鐵礦（Fe2O3）和磁鐵礦（Fe3O4）為原料，與焦炭和助溶劑在熔礦爐內(nèi)反應(yīng)，焦炭燃燒產(chǎn)生二氧化碳（CO2），二氧化碳與過量的焦炭接觸就生成一氧化碳（CO），一氧化碳和礦石內(nèi)的氧化鐵作用就生成金屬鐵。加入CaCo3在高溫下生成CaO除去鐵礦石中的SiO2，生成CaSiO3（爐渣）。C+O?=點燃=CO?（提供熱量和CO?)CO?+C=高溫=2COFe?O?+3CO=高溫=2Fe+3CO?Fe?O?+4CO=高溫=3Fe+4CO?CaCO3=高溫+=CaO+CO2Sio2+Cao=CaSiO3工業(yè)制取磁鐵礦是人類最早利用的礦石之一，而且磁鐵礦選礦是鐵礦石選礦工作的主體。而同時，2000年以后，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，對原料的要求越來越高，許多單位和礦山圍繞“提鐵降硅”做了大量的研究開發(fā)工作，并采用各種不同的技術(shù)方案對選礦廠進(jìn)行了卓有成效的改造，取得了顯著效果，使我國磁鐵礦品位提高到了68.85%，SiO2由8%~9%降至4%。磁鐵礦FeFe2O4（magnetite）目前每年我國鐵精礦產(chǎn)量中磁選鐵精礦產(chǎn)量占3/4，所以處理好貧磁鐵礦石的選礦技術(shù)及工藝十分重要。我國鐵礦資源比較豐富，就儲量而言僅次于俄羅斯、加拿大、澳大利亞和巴西等國家。在鐵礦資源中，鞍山式鐵礦分布最廣，是我國最重要的鐵礦床，其儲量約占全國鐵礦石總儲量的一半以上，而且規(guī)模一般比較大，其礦石類型以磁鐵礦為主，是當(dāng)前國內(nèi)鐵礦選礦廠最主要的入選礦石類型。19化學(xué)組成:

FeFe2O4,常含Mg、Mn、Ti、V、Cr等元素。

結(jié)構(gòu)特點:

等軸晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬倒置

尖晶石型。即在它的結(jié)構(gòu)中半數(shù)的三價陽離子充填1/8的四面體空隙，另外半數(shù)的三價陽離子和二價陽離子一起充填1/2的八面體空隙。

晶體形態(tài):

單晶體常呈八面體，較少呈變形十二面體。物理性質(zhì):

鐵黑色；條痕黑色；半金屬光澤；不透明。硬度6；無解理；有時具(111)裂理；性脆。比重5.20。具強(qiáng)磁性。鑒定特征:

以其晶形，黑色條痕和可磁性可與其相似的礦物如赤鐵礦、鉻鐵礦等相區(qū)別。磁鐵礦FeFe2O4（magnetite）磁鐵礦分布廣，有多種成因。生于變質(zhì)礦床和內(nèi)生礦床中，巖漿成因礦床以瑞典基魯納為典型；火山作用有關(guān)的礦漿直接形成的以智利拉克鐵礦為典型；接觸變質(zhì)形成的鐵礦以中國大冶鐵礦為典型；含鐵沉積巖層經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成的鐵礦，品位低規(guī)模大，俄羅斯、北美、巴西、澳大利亞和中國遼寧鞍山等地都有大量產(chǎn)出。磁鐵礦是煉鐵的主要礦物原料，也是傳統(tǒng)的中藥材。23HematiteLocation:Brazil赤鐵礦Fe2O3(Hematite)化學(xué)組成:

Fe2O3。有時含TiO2、SiO2、Al2O3等混入物。結(jié)構(gòu)特點:

三方晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬剛玉型。晶體形態(tài):

單晶體常呈板狀，主要由板面與菱面體等所形成之聚形。集合體多樣，顯晶質(zhì)有片狀、鱗片狀或塊狀，隱晶質(zhì)有鮞狀、腎狀、粉末狀和土狀。具金屬光澤的片狀集合體稱鏡鐵礦；具金屬光澤的細(xì)鱗片狀集合體稱云母赤鐵礦；鮞狀或腎狀的稱鮞狀或腎狀赤鐵礦；粉末狀的稱鐵赭石。

物理性質(zhì):

顯晶質(zhì)的赤鐵礦呈鐵黑至鋼灰色。硬度5.5~6，土狀者顯著降低；性脆；無解理。比重5.0~5.3。鑒定特征:

櫻紅色條痕。在赤鐵礦的分選工藝方面，主要體現(xiàn)在赤鐵礦的強(qiáng)磁選—陰離子反浮選技術(shù)的應(yīng)用。我國紅礦資源儲量大，可選性差，主要分布在遼寧、河北、甘肅、安徽、內(nèi)蒙、河南、湖北、山西、貴州等地。紅礦選礦一直是我國選礦界的一大難題。20世紀(jì)50年代至70年代，主流技術(shù)是焙燒—磁選和單一浮選。精礦品位<59%，回收率僅46%左右。

2001年來，鞍鋼調(diào)軍臺選礦廠、齊大山選礦廠、東鞍山選礦廠和舞陽礦業(yè)公司成功地研究出連續(xù)磨礦—弱磁—強(qiáng)磁—陰離子反浮選、階段磨礦—粗細(xì)分選—重-磁-陰離子反浮選和階段磨礦—粗細(xì)分選—磁-重-陰離子反浮選全套工藝流程，并配套開發(fā)了新型高效陰離子捕收劑（RA系列和MZ系列）和相應(yīng)的藥劑制度，在國內(nèi)外首次成功地將陰離子反浮選技術(shù)工業(yè)應(yīng)用于赤鐵礦選礦。鞍鋼調(diào)軍臺選礦廠流程圖(原品29.5%,精品67.61%,收率79.65%)強(qiáng)齊大山選礦廠改造流程(原品29.64%,精品67.56%,收率76.01%)32化學(xué)組成:主要為針鐵礦即

a-FeO(OH)?；烊胛锝M份與針鐵礦成因有關(guān)。結(jié)構(gòu)特點:

正交晶系。晶體形態(tài):

單晶體少見，呈針狀或鱗片狀。常成腎狀、鐘乳狀、結(jié)核狀或土狀集合體。物理性質(zhì):

褐黃至褐紅色；條痕褐黃色；半金屬光澤；硬度5~5.5；解理平行{010}完全；參差狀斷口；性脆。比重4.28。鑒定特征:以其膠體形態(tài)和褐黃色條痕為特征。通常所謂的褐鐵礦(Limonite)，實際上并不是一個礦物種，而是以針鐵礦或水針鐵礦為主要組份，并包含數(shù)量不等的纖鐵礦、含水氧化硅、粘土等的混合物。

褐鐵礦（主要為針鐵礦a-FeO(OH)）（Goethite）褐鐵礦是主要的鐵礦物之一，它是以含水氧化鐵為主要成分的、褐色的天然多礦物混合物。但它的含鐵量并不高，是次要的鐵礦石。褐鐵礦呈多種色調(diào)的褐色，一般為鐘乳狀、葡萄狀、致密的或疏松的塊狀甚至土狀，也有像黃鐵礦那樣的晶體形狀（稱為假象）。褐鐵礦除了能提煉鐵外，還可用作顏料。黃土的顏色主要也是由于含有它們而形的。早先認(rèn)為褐鐵礦是成分為2Fe2O3·3H2O的一種獨立礦物，但X射線衍射分析表明，它們大部分是隱晶質(zhì)的針鐵礦，可混有纖鐵礦、赤鐵礦、石英、粘土等，含吸附水及毛管水，成分可變，但基本上為FeO(OH)·nH2O。物理性質(zhì)亦可變,但總是呈各種色調(diào)的褐色,條痕黃褐色。褐鐵礦礦石含鐵35%～40%，高者可達(dá)50%，有害雜質(zhì)S、P通常較高.我國探明褐鐵礦儲量12.3億t,占全國鐵礦儲量的2.3%.主要分布于云南、廣東、廣西、山東、貴州、江西、新疆和福建等省.

由于褐鐵礦中富含結(jié)晶水，因此采用物理選礦方法，鐵礦精礦品位很難達(dá)到60%.但與菱鐵礦相同，焙燒后因燒失較大而大幅度提高鐵精礦品位.褐鐵礦在磨礦過程中極易泥化，難以獲得較高的金屬回收率.錫礦錫與硫的化合物——硫化錫，它的顏色與金子相似，常用作金色顏料。二氧化錫是不溶于水的白色粉末，可用于制造搪瓷、白釉與乳白玻璃。1970年以來，人們把它用于防止空氣污染——汽車廢氣中常含有有毒的一氧化碳?xì)怏w，但在二氧化錫的催化下，在300℃時，可大部轉(zhuǎn)化為二氧化碳錫是一種質(zhì)地較軟的金屬，熔點較低，可塑性強(qiáng)。常用來制作工藝品和日用品。

廣泛應(yīng)用于包裝工程：做成錫管和錫箔，用在食品工業(yè)上，可以保證清潔無毒。如包裝糖果和香煙的錫箔，既防潮又好看。金屬錫的一個重要用途是用來制造鍍錫鐵皮。一張鐵皮一旦穿上錫的“外衣”之后，既能抗腐蝕，又能防毒。金屬錫主要用于制造合金。錫在我國古代常被用來制作青銅。錫和銅的比例為3：7。至于錫和鉛的合金，那是大家最熟悉不過的了，它就是通常的焊錫，在焊接金屬材料時是很有用的。直到20世紀(jì)70年代人們才發(fā)現(xiàn)錫也是人體不可缺少的微量元素之一，它對人們進(jìn)行各種生理活動和維護(hù)人體的健康有重要影響。41CassiteriteandQuartzLocation:Bolivia錫石SnO2(Cassiterite)化學(xué)組成:

SnO2。常含F(xiàn)e、Ti、Nb、Ta等元素。結(jié)構(gòu)特點:

四方晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬金紅石型。晶體形態(tài):

單晶體常呈由四方雙錐和四方柱所組成的雙錐柱狀聚形；以(101)為雙晶面之肘狀雙晶常見。

物理性質(zhì):純凈者無色，一般為黃棕色至深褐色；條痕白色至淡黃色；金剛光澤，斷口油脂光澤。硬度6~7；性脆；解理平等{110}不完全；貝殼狀斷口。比重6.8~7.0。

鑒定特征:

錫石的晶形和顏色很相似于金紅石、磷釔礦和鋯石，但其比重遠(yuǎn)較后三者為大。42Cassiterite(twinnedcrystals).

Location:XianghualingCassiteriteMine,HunanProvince,China錫石含錫78.6%，是最常見的錫礦物，也是錫的最主要的礦石礦物。錫石主要產(chǎn)在花崗巖類侵入體內(nèi)部或近巖體圍巖的熱液脈中，由于它硬度高，比重大，抗化學(xué)風(fēng)化力強(qiáng)，故常富集成砂礦，稱為砂錫。錫石大部分采自砂礦。中國、馬來西亞、印度尼西亞、玻利維亞、前蘇聯(lián)、泰國等是錫石的主要出產(chǎn)國。中國的產(chǎn)地主要分布于云南、廣西及南嶺一帶，其中以廣西南丹大廠規(guī)模最大。云南個舊錫礦開采歷史悠久，有中國“錫都”之稱通常所謂的鋁土礦(bauxite)，實際上并不是一個礦物種，而是以極細(xì)的三水鋁石、一水硬鋁石或一水軟鋁石為主要組份，并包含數(shù)量不等的高嶺石、蛋白石、赤鐵礦、針鐵礦等而成的混合物。鋁土礦是生產(chǎn)金屬鋁的最佳原料，也是最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，其用量占世界鋁土礦總產(chǎn)量的90%以上。鋁成為僅次于鋼鐵的第二重要金屬鋁土礦在非金屬方面的用量所占比重雖小，但用途卻十分廣泛。鋁土礦的非金屬用途主要是作耐火材料、研磨材料、化學(xué)制品及高鋁水泥的原料。

鋁土礦據(jù)美國礦業(yè)局《MineralCommoditySummaries》1996年資料，全世界鋁土礦儲量為230億t，儲量基礎(chǔ)為280億t，其中鋁土礦資源比較豐富的國家有：澳大利亞(儲量基礎(chǔ)79億t)、幾內(nèi)亞(儲量基礎(chǔ)59億t)、巴西(儲量基礎(chǔ)29億t)、牙買加(儲量基礎(chǔ)20億t)、印度(儲量基礎(chǔ)12億t)、匈牙利(儲量基礎(chǔ)9億t)。整體上來看，中國鋁土礦資源較為豐富，鋁土礦保有基礎(chǔ)儲量在世界上居第七位，儲量在世界上居第八位。截至到2006年保有的資源儲量為27.76億噸，其中儲量5.42億噸，基礎(chǔ)儲量7.42億噸，資源量20.35億噸，主要分布在山西、河南、廣西、貴州4省區(qū)，其資源儲量占全國的90.9%，其中山西占41.6%、貴州占17.1%、河南16.7%、廣西占15.5%。鋁土的分布：47三水鋁石Al(OH)3

（Gibbsite）化學(xué)組成:Al(OH)3。常有少量的Fe和Ga可以置換鋁。結(jié)構(gòu)特點:

單斜晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬層狀類似水鎂石結(jié)構(gòu),但鋁離子充填于每兩層相鄰的羥離子之間的2/3八面體空隙；組成配位八面體的結(jié)構(gòu)層。結(jié)構(gòu)層內(nèi)屬離子鍵，結(jié)構(gòu)層間以氫鍵相維系。晶體形態(tài):

單晶體少見。通常呈結(jié)核狀、豆?fàn)罨螂[晶質(zhì)塊體。

物理性質(zhì):

白色，常帶灰、綠和褐色；玻璃珍珠光澤。硬度2.5~3；解理平行{001}極完全。比重2.35。鑒定特征:

以其極完全解理、低硬度、小比重為鑒定特征。案例一：重慶某高硫鋁土礦石選礦該高硫鋁土礦石中主要礦物為一水硬鋁石、綠泥石，其次為一水軟鋁石、高嶺石、黃鐵礦，絹云母、菱鐵礦、黃銅礦、方解石、金紅石等。礦石中以一水硬鋁石形式存在的鋁占礦石總鋁的80%左右。由表中可看出，礦石中Al2O3品位較高，達(dá)57.46%，鋁硅比為4.73，硫含量為2.40%，礦石屬沉積型一水硬鋁石高硫鋁土礦。鋁土礦制鋁的方法：鋁土礦制備純?nèi)X石：燒結(jié)法和拜耳法三氧化二鋁提鋁：電解法鈦金屬的性質(zhì)與用途輕且強(qiáng)度高，耐高溫。純鈦是銀白色的金屬，它具有許多優(yōu)良性能。鈦的密度為4.54g/立方厘米，比鋼輕43%，比久負(fù)盛名的輕金屬鎂稍重一些。機(jī)械強(qiáng)度卻與鋼相差不多，比鋁大兩倍，比鎂大五倍。鈦耐高溫，熔點1942K，比黃金高近1000K，比鋼高近500K。耐腐蝕鈦屬于化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬。加熱時能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金屬作用。但在常溫下，鈦表面易生成一層極薄的致密的氧化物保護(hù)膜，可以抵抗強(qiáng)酸甚至王水的作用，表現(xiàn)出強(qiáng)的抗腐蝕性。因此，一般金屬在酸、堿、鹽的溶液中變得千瘡百孔而鈦卻安然無恙。鈦礦易形成合金液態(tài)鈦幾乎能溶解所有的金屬，因此可以和多種金屬形成合金。鈦加入鋼中制得的鈦鋼堅韌而富有彈性。鈦與金屬Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金屬間化合物。適合制作飛行器和潛水器，適用于國防工業(yè)鈦合金制成飛機(jī)比其它金屬制成同樣重的飛機(jī)多載旅客100多人。制成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇增加80%。同時，鈦無磁性，不會被水雷發(fā)現(xiàn)，具有很好的反監(jiān)護(hù)作用。鈦金屬的性質(zhì)與用途適用于醫(yī)療行業(yè)鈦具有“親生物”性。在人體內(nèi)，能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，對任何殺菌方法都適應(yīng)。因此被廣泛用于制醫(yī)療器械，制人造髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、脅關(guān)節(jié)、頭蓋骨，主動心瓣、骨骼固定夾。當(dāng)新的肌肉纖維環(huán)包在這些“鈦骨”上時，這些鈦骨就開始維系著人體的正常活動。維系人的機(jī)體正常運轉(zhuǎn)鈦在人體中分布廣泛，正常人體中的含量為每70kg體重不超過15mg，其作用尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細(xì)胞，使免疫力增強(qiáng)這一作用已被證實。鈦金屬的性質(zhì)與用途鈦白粉的主要應(yīng)用領(lǐng)域：涂料、塑料、油墨、造紙，其中涂料占60%，塑料占20%、造紙占14%，其它（含化妝品、化纖、電子、陶瓷、搪瓷、焊條、合金、玻璃等領(lǐng)域）占6%涂料行業(yè)是鈦白粉的最大用戶，用鈦白粉制造的涂料，色彩鮮艷，遮蓋力高，著色力強(qiáng)，增強(qiáng)漆膜的機(jī)械強(qiáng)度和附著力，防止裂紋，防止紫外線和水分透過，延長漆膜壽命。塑料行業(yè)是第二大用戶，在塑料中加入鈦白粉，可以提高塑料制品的耐熱性、耐光性、耐候性，增強(qiáng)制品的機(jī)械強(qiáng)度，延長使用壽命。

造紙行業(yè)是鈦白粉第三大用戶，作為紙張?zhí)盍希饕迷诟呒壖垙埡捅⌒图垙堉?。在紙張中加入鈦白粉，可使紙張具有較好的白度，光澤好，強(qiáng)度高，薄而光滑，印刷時不穿透，質(zhì)量輕。鈦白粉在高級油墨、紡織、化學(xué)纖維行業(yè)、搪瓷行業(yè)、陶瓷行業(yè)也有著廣泛用途中國的鈦礦資源分布中國鈦資源總量9.65億噸，居世界之首，占世界探明儲量的38.85%。主要集中在四川、云南、廣東、廣西及海南、河北、陜西、山西等地，其中攀西（攀枝花西昌）地區(qū)是中國最大的鈦資源基地，鈦資源量為8．7億噸。其中釩鈦磁鐵礦型鈦礦主要有攀西、承德、朝陽等地。金紅石巖礦主要礦床分布在湖北省棗陽的大阜山；山西省代縣的碾子溝；河南省新縣的楊沖；山東省萊西縣的劉家莊。57鈦鐵礦FeTiO3

(Ilmenite)化學(xué)組成:

FeTiO3。常含類質(zhì)同象混入物Mg和Mn。常含有細(xì)鱗片狀赤鐵礦包體。

結(jié)構(gòu)特點:

三方晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬剛玉型。與剛玉不同之處在于鋁的位置相間地被鐵和鈦所代替。

晶體形態(tài):

單晶體少見，偶有呈厚板狀，通常成不規(guī)則細(xì)粒。

物理性質(zhì):鋼灰至黑色；條痕黑色，含赤鐵礦者帶褐色；半金屬光澤；不透明。硬度5~6；無解理，次貝殼狀斷口。比重4.72。微具磁性。鑒定特征:鈦鐵礦可依其晶形、條痕和弱磁性與其相似的赤鐵礦、磁鐵礦相區(qū)別。釩鈦磁鐵礦礦(Ilmenite)釩鈦磁鐵礦是一種以鐵、釩、鈦為主，伴生多種有價元素(如鉻、銅、鉆、鎳、銑、嫁和鉑族元素等)的多元共生鐵礦，由于鐵鈦緊密共生，釩以類質(zhì)同象的形式賦存于鈦磁鐵礦中，因此，通常稱為釩鈦磁鐵礦。一般釩鈦磁鐵礦含TiO21%一15%，V2O50.1%一2%。我國釩鈦磁鐵礦床分布廣泛，儲量豐富，儲量和開采量居全國鐵礦的第三位，已探明儲量98.3億噸，遠(yuǎn)景儲量達(dá)300億噸以上，主要分布在四川攀西（攀枝花-西昌）地區(qū)、河北承德地區(qū)、陜西漢中地區(qū)、湖北鄖陽、襄陽地區(qū)、廣東興寧及山西代縣等地區(qū)。命名：磁鐵礦中當(dāng)Ti4+

代替Fe3+

，其中TiO2小于25%時稱含鈦磁鐵礦，TiO2大于等于25%者稱鈦磁鐵礦。含釩鈦較多時，則稱釩鈦磁鐵礦。含鉻者稱鉻磁鐵礦。鈦磁鐵礦實際上是磁鐵礦、鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石及少量鈦鐵礦片晶所組成的復(fù)合礦物相。鈦鐵晶石化學(xué)式為2FeO·TiO2,片晶微細(xì),厚度小于0.5um,長達(dá)20um,在鈦磁鐵礦中體積分?jǐn)?shù)為25%~30%,沿磁鐵礦(100)切面上呈兩組固溶體分解連晶。由化學(xué)物相分析可知,鈦磁鐵礦顆粒中以鈦鐵晶石形式存在的TiO2占82%~89%。案例一：云南玉溪釩鈦磁鐵礦分選原理案例二：黑龍江某難選釩鈦磁鐵礦選礦試驗鈦鐵礦的濕法冶金工業(yè)上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法制取二氧化鈦，再由二氧化鈦制取金屬鈦。濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦（精礦），發(fā)生下面的化學(xué)反應(yīng)：FeTiO3+3H2SO4

==Ti(SO4)2+FeSO4+3H2OFeTiO3+2H2SO4==TiOSO4+FeSO4+2H2OFeO+H2SO4

==FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4

==Fe2(SO4)3+3H2O為了除去雜質(zhì)Fe2(SO4)3，加入鐵屑，F(xiàn)e3+

還原為Fe2+，然后將溶液冷卻至273K以下，使得FeSO4·7H2O（綠礬）作為副產(chǎn)品結(jié)晶析出。Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉淀，反應(yīng)是：Ti(SO4)2+H2O==TiOSO4+H2SO4TiOSO4+2H2O==H2TiO3+H2SO4鍛燒偏鈦酸即制得二氧化鈦：H2TiO3==TiO2+H2O68金紅石TiO2(Rutile)

本族化合物屬AX2型，主要包括金紅石、錫石和軟錳礦。它們的晶體結(jié)構(gòu)均屬金紅石型。另外還包括TiO2的其余兩個同質(zhì)多象變體銳鈦礦和板鈦礦。化學(xué)組成:

TiO2,常含F(xiàn)e、Nb、Ta、Cr、Sn等。結(jié)構(gòu)特點:四方晶系。表現(xiàn)為氧離子近似成六方緊密堆積，而鈦離子位于變形八面體空隙中，構(gòu)成Ti-O6八面體配位。鈦離子配位數(shù)為6，氧離子配位數(shù)為3。Ti-O6配位八面體沿c軸成鏈狀排列，鏈間由配位八面體共頂相連。晶體形態(tài):

單晶體呈短柱狀、長柱狀或針狀。

物理性質(zhì):

通常褐紅色；條痕淺褐色；金剛光澤；微透明。硬度6；性脆；解理平等{110}中等。比重4.2~4.3。

鑒定特征:以其四方柱形、雙晶、顏色為特征。金紅石巖礦主要礦床分布在湖北省棗陽的大阜山；山西省代縣的碾子溝；河南省新縣的楊沖；山東省萊西縣的劉家莊。其中湖北省金紅石（TiO2）表內(nèi)儲量（534.43萬t）占全國同類儲量（750.86萬t）的71.2%，山西?。?54.79萬t）占20.6%，陜西省（44.4萬t）占5.9%。銳鈦礦板鈦礦鈦金屬的制備工業(yè)上制金屬鈦采用金屬熱還原法還原四氯化鈦。將TiO2（或天然的金紅石）和炭粉混合加熱至1000～1100K，進(jìn)行氯化處理，并使生成的TiCl4，蒸氣冷凝。TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO在1070K用熔融的鎂在氬氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦：TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti這種海綿鈦經(jīng)過粉碎、放入真空電弧爐里熔煉，最后制成各種鈦材。也可以通過反應(yīng)：Ti+2CI2=TiCI4得到的TiCI4經(jīng)過高溫（1250℃左右）情況下分解：TiCI4=Ti+2CI2由此得到純鈦棒。山西某金紅石礦選礦試驗研究錳礦冶金工業(yè)中主要用來制作高錳鋼：鋼中含錳2.5—3.5%低錳鋼脆得像玻璃一樣，一敲就碎。但含錳13%以上的高錳鋼，則變得既堅硬又富有韌性。高錳鋼加熱到淡橙色時，變得十分柔軟，很易進(jìn)行各種加工。另外，它沒有磁性，不會被磁鐵所吸引。如今，人們大量用錳鋼制造鋼磨、滾珠軸承、推土機(jī)與掘土機(jī)的鏟斗等經(jīng)常受磨的構(gòu)件，以及鐵錳錳軌、橋梁等。在軍事上，用高錳鋼制造鋼盔、坦克鋼甲、穿甲彈的彈頭等。煉制錳鋼時，是把含錳達(dá)60一70%的軟錫礦和鐵礦一起混合冶煉而成的。鈦金屬的性質(zhì)與用途二氧化錳則廣泛用作催化劑：在實驗室中二氧化錳常用作催化劑使用（把二氧化錳加入雙氧水中分解氧氣，還有把二氧化錳混合氯酸鉀一起加熱）。中國錳礦資源分布圖77PyrolusiteLocation:NewMexico,USA軟錳礦MnO2(Pyrolusite)化學(xué)組成:

常含F(xiàn)e2O3、SiO2等機(jī)械混入物，常含H2O。結(jié)構(gòu)特點:四方晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬金紅石型。晶體形態(tài):單晶體少見，結(jié)晶完善的長柱狀晶體稱黝錳礦。常呈腎狀、結(jié)核狀、塊狀和土狀集合體。有些成樹枝狀分布。物理性質(zhì):黑色，條痕黑色，半金屬光澤至暗淡；不透明；硬度顯晶質(zhì)可達(dá)6，而隱晶質(zhì)僅為2；性脆；解理平等{110}完全；比重5。

鑒定特征:

黑色，條痕黑色、性脆、晶質(zhì)者有完全的柱面解理、隱晶質(zhì)者硬度低而易污手。78化學(xué)組成:

BaMn2+Mn4+9O20·3H2O,成分變化很大。其中所含的水，類似于沸石水的性質(zhì)，在500℃以前可以逐步放出。其化學(xué)式尚未能最后確定。結(jié)構(gòu)特點:

單斜晶系，或正交晶系。晶體結(jié)構(gòu)是由Mn-O6配位八面體組成的雙鏈和三鏈相連接，圍成中空的通道。鏈和通道平行于b軸延伸。Ba2+和H2O分子位于通道之中。

晶體形態(tài):

通常成葡萄狀、鐘乳狀、樹枝狀或土狀集合體。單晶體極為罕見。

物理性質(zhì):

灰黑至黑色；條痕褐黑至黑色；半金屬光澤至暗淡。硬度5~6；性脆。比重4.71。鑒定特征:

以膠體形態(tài)，黑色條痕和硬度較高為鑒定特征。硬錳礦BaMn2+Mn4+9O20·3H2O（Psilomelane）硬錳礦錳礦選礦工藝：錳冶金：電解法:工業(yè)上可以用通直流電電解硫酸錳溶液的方法制備金屬錳。這種方法成本較高，但成品純度好。鋁熱法:鋁熱法是采用鋁作還原劑，利用還原氧化錳釋放的化學(xué)熱進(jìn)行冶煉的一種鋁熱反應(yīng)生產(chǎn)金屬錳方法。電硅熱法:硅還原法，在電爐中進(jìn)行。84石英石英的用途1）冶金工業(yè)：主要用于制造耐火材料——硅磚，冶煉硅質(zhì)合金（硅鐵、硅錳、硅鉻）和作熔劑。

2）玻璃工業(yè)：是制造玻璃的主要原料。

3）建筑工業(yè)：可作重要的建筑基石。4）化學(xué)工業(yè)：硅石可制作各種硅化物和硅酸鹽及硝酸鹽，質(zhì)佳者可作耐酸性的硫酸塔中的充填物。也可制造水玻璃、硅膠、干燥劑，石油精煉催化劑。制造外墻涂料，馬路畫線漆等。

5）研磨業(yè)：石英巖和石英砂巖可制作磨石、油石、砂紙及碳酸硅等研磨材料；石英砂也多用來鋸石料、磨光玻璃、磨金屬制品及石器制品的表面，石英也用于琢磨珠寶。

6）其它工業(yè)：可作搪瓷和陶瓷原料。質(zhì)純者廣泛用于無線電工業(yè)、超聲波技術(shù)及現(xiàn)代國防和尖端技術(shù)，純的石英巖具有旋光性和透過紫外線性能，可制造各種光學(xué)儀器和醫(yī)療用的石英燈等，也是制造金剛砂（碳化硅）的基本原料。細(xì)石英砂可作過濾用。中國玻璃硅質(zhì)原料分布87斯石英四方Stishovite柯石英單斜Coesite低溫石英三方α-Quartz高溫石英六方β-Quartz凱石英四方低溫鱗石英單斜或斜方α-Tridymite

中溫鱗石英六方β1-Tridymite高溫鱗石英六方β2-Tridymite低溫方石英四方α-Cristobalite

高溫方石英等軸β-Cristobalite二氧化硅Glass纖維硅石斜方moganite焦石英無序蛋白石Opal-AN有序蛋白石Opal-A微晶蛋白石Opal-CT石英的同質(zhì)多象體88SiO2同質(zhì)多像變體相圖90b-石英a-石英91Stishovite–斯石英Cristobalite--方石英92QuartzGrossularGarnet,Quartz,Calcite.

Location:Russia柯石英93Quartz

Location:Mexico94石英的重晶石假象QuartzpseudomorphafterBarite

Location:Colorado,USA95含釬鐵礦包裹體的紫水晶LepidocrociteinclusionsinAmethystQuartz

Location:Namibia96Quartz.

Location:Arkansas,USA97晶洞中的石英晶簇98Quartzvar.ChalcedonyAgate

Location:

Siberia,Russia99Opal蛋白石，貓眼石，歐珀

Location:Australia元素電子轉(zhuǎn)移與能帶躍遷石英帶色的原因色素離子色心暈色、變彩、錆色帶色礦物顆粒和氣泡你知道么？石英（紫色、煙黃色、煙褐色、玫瑰色煙灰色黑色）石英因粒度、顏色、包裹體等的不同而有許多變種。無色透明的石英稱為水晶，紫色水晶俗稱紫晶，煙黃色、煙褐色至近黑色的俗稱茶晶、煙晶或墨晶，玫瑰紅色的俗稱芙蓉石；呈腎狀、鐘乳狀的隱晶質(zhì)石英稱石髓，具不同顏色同心條帶構(gòu)造的晶腺叫瑪瑙，瑪瑙晶腺內(nèi)部有明顯可見的液態(tài)包裹體的俗稱瑪瑙水膽，細(xì)粒微晶組成的灰色至黑色隱晶質(zhì)石英稱燧石，俗稱火石。104隱晶質(zhì)的石英稱石髓(玉髓chalcedony),具有不同顏色條帶的或花紋相間分布的石髓稱為瑪瑙(agate)。 物理性質(zhì):

純凈的α-石英無色透明，因含微量色素離子或細(xì)分散包裹體，或存在色心而呈各種顏色，并使透明度降低；玻璃光澤，斷口呈油脂光澤。硬度7；無解理；貝殼狀斷口。比重2.65。具壓電性。β-石英通常呈灰白色、乳白色；玻璃光澤，斷口油脂光澤。比重2.53。在常溫常壓下均已轉(zhuǎn)變?yōu)棣?石英，此時其比重增大至2.65。鑒定特征:

α-石英以其晶形、無解理、貝殼狀斷口、硬度為其特征。如由β-石英轉(zhuǎn)變而成，則仍保持六方雙錐的假象。分選案例：內(nèi)蒙某石英礦選礦試驗Uv/mg：對應(yīng)單位重量樣品在某個溫度下所造成的熱電偶的電位差。分選結(jié)果：化學(xué)成分：硅藻土的化學(xué)成分主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等和有機(jī)質(zhì)。物理性質(zhì)：硅藻土的密度1.9—2.3g/cm3,堆密度0.34—0.65g/cm3,比表面積40—65m/g,孔體積0.45—0.98m3,吸水率是自身體積的2—4倍，熔點1650C—1750℃，在電子顯微鏡下可以觀察到特殊多孔的構(gòu)造。

硅藻土的顏色為白色、灰白色、灰色和淺灰褐色等，有細(xì)膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸水性和滲透性強(qiáng)的物性。硅藻土通常呈淺黃色或淺灰色，質(zhì)軟，多孔而輕，硅藻土來源：硅藻土一般是由統(tǒng)稱為硅藻的單細(xì)胞藻類死亡以后的硅酸鹽遺骸形成的，其本質(zhì)是含水的非晶質(zhì)SiO2。硅藻在淡水和咸水中均可生存，種類很多，一般可分為“中心目”硅藻和“羽紋目”硅藻，每一目中，又有許多“屬”，相當(dāng)復(fù)雜。天然硅藻土的主要成分是SiO2，優(yōu)質(zhì)者色白，SiO2含量常超過70%。單體硅藻無色透明，硅藻土的顏色取決于粘土礦物及有機(jī)質(zhì)等，不同礦源硅藻土的成分不同。硅藻土，是被稱之為硅藻的單細(xì)胞植物死亡后經(jīng)過1至2萬年左右的堆積期，形成的一種化石性的硅藻堆積土礦床。硅藻是最早在地球上出現(xiàn)的原生生物之一，生存在海水或者湖水中。用途：工業(yè)上常用來作為保溫材料、過濾材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脫色劑及硅藻土助濾劑，催化劑載體等。例如工業(yè)釩催化劑的活性組分是V2O5，助催化劑為堿金屬硫酸鹽，載體為精制硅藻土。1、農(nóng)業(yè)：硅藻土可成為高效肥料，促使農(nóng)作物生長、改良土壤等方面作用。在土壤中能起到保濕、疏松土質(zhì)、延長藥效肥效時間，助長農(nóng)作物生長效果。2、硅藻土應(yīng)在水泥中作添加劑，在生產(chǎn)水泥中加5%硅藻土，可提高搞強(qiáng)度2MP，水泥中SiO2變活性，可作為搶險水泥作用。3、塑料業(yè)：生活塑料制品、建筑塑料制品、農(nóng)用塑料、窗門塑料、各種塑料管道、其它輕重工業(yè)塑料中制品。4、造紙業(yè)：辦公用紙、工業(yè)用紙等各種紙張；應(yīng)用硅藻土優(yōu)點：體質(zhì)輕軟，細(xì)度在120目至1200目范圍內(nèi)，硅藻土加入能使紙張平滑，重量輕，強(qiáng)度好，減少因濕度變化而引起伸縮，在卷煙紙中可調(diào)節(jié)燃燒率，無任何毒性副作用，在濾紙中可提高濾液澄清度，并使濾速加快。5、油漆涂料業(yè)：家具、辦公用油漆、建筑涂料、機(jī)械、家電油漆、油印墨、瀝表、汽車油漆等各種油漆涂料填料；6、飼料業(yè)：豬、雞、鴨、鵝、魚類、鳥類、水產(chǎn)等各種飼料的添加劑。加入飼料中能均勻分散，并與飼料顆粒粘結(jié)混合，不易分離析出，畜禽食后促使消化，并能把畜禽腸胃道的細(xì)菌吸附后排出體外，增強(qiáng)體質(zhì)，起到強(qiáng)筋健骨作用，水產(chǎn)類投放在魚塘池內(nèi)水質(zhì)變清，透氣性好，提高水產(chǎn)成活率。7、硅藻土應(yīng)用在涂料、油漆、污水處理等行業(yè)。

用硅藻土生產(chǎn)的室內(nèi)外涂料、裝修材料除了不會散發(fā)出對人體有害的化學(xué)物質(zhì)外，還有改善居住環(huán)境的作用。首先，可以自動調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度。硅藻土的主要成分是硅酸質(zhì)，用它生產(chǎn)的室內(nèi)外涂料、壁材具有超纖維、多孔質(zhì)等特性，其超微細(xì)孔比木炭還要多出5000到6000倍。在室內(nèi)的濕度上升時，硅藻土壁材上的超微細(xì)孔能夠自動吸收空氣中的水份，將其儲存起來。如果室內(nèi)空氣中的水份減少、濕度下降，硅藻土壁材就能夠?qū)Υ嬖诔⒓?xì)孔中的水份釋放出來。其次，硅藻土壁材還具有消除異味的功能，保持室內(nèi)清潔。研究和實驗結(jié)果表明，硅藻土能起到除臭劑的作用。如果在硅藻土中添加氧化鈦制成復(fù)合材料，能夠長時間消除異味和吸收、分解有害化學(xué)物質(zhì)，并能夠長期保持室內(nèi)墻面清潔，即使家中有吸煙者，墻壁也不會發(fā)黃。第三，研究報告認(rèn)為，硅藻土裝修材料還能夠吸收和分解引起人過敏的物質(zhì)，產(chǎn)生醫(yī)療效果。硅藻土壁材對水分的吸收和釋放能夠產(chǎn)生瀑布效果，將水分子分解成正負(fù)離子。由于水分子被包裹，形成正負(fù)離子群，然后以水分子為載體，在空氣中四處浮游，擁有殺菌能力。在空氣中到處浮游的正負(fù)離子群遇到了過敏物質(zhì)以及其他細(xì)菌、霉菌等有害物質(zhì)，就能立即將其進(jìn)行包圍和隔離。然后，正負(fù)離子群中性能最活躍的氫氧根離子與這些有害物質(zhì)進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，最后將它們徹底分解成水分子等無害物。中國硅藻土的分布吉林某硅藻土分選案例吉林某硅藻土深選及精選案例鈾礦很多鈾礦石色澤絢麗、外形奇幻、極具觀賞性，但卻具有強(qiáng)放射性。晶質(zhì)鈾礦（uraninite）：

理想的化學(xué)成分為UO2。晶質(zhì)鈾礦具強(qiáng)放射性，化學(xué)成分中總是含有少量的鉛、鐳和氦，其中鉛和氦是鈾、釷放射性蛻變的最終穩(wěn)定產(chǎn)物。鐳和地球上的氦都首先是在晶質(zhì)鈾礦中發(fā)現(xiàn)的。方鈾礦：晶質(zhì)鈾礦中螢石型結(jié)構(gòu)的礦物，晶形以立方體或八面體為主，但少見；一般成細(xì)粒狀產(chǎn)出。黑色，條痕棕黑色。半金屬光澤，風(fēng)化面光澤暗淡。貝殼狀斷口。摩氏硬度約5.5。比重7.5～10.0。綠鈾礦：化學(xué)成分Cu[UO2(OH)4]，加熱時會釋放水分。三斜晶系平行雙面晶