选矿学全套课件.pptx

選礦學第一篇礦石學基礎§1-1晶體結晶學與晶體化學基礎1晶體1.1晶體及其基本性質?古代，無論中外都把具有規則多面體形態的水晶稱為晶體。後來擴展為用晶體稱呼那些天然就具有規則多面體形態的固體,如食鹽、水晶，方解石、黃鐵礦、綠柱石等。晶體：是內部質點在三維空間呈週期性重複排列的固體。或者說晶體是具有格子構造的固體。1.2非晶體與晶體相對應的是非晶體。其特點是內部結構不具有格子構造。廣義上包括氣體、液體和一部分固體物質，如玻璃、琥珀、松香、樹脂、瀝青、大部分塑膠等。內部質點不作規則排列，不具格子構造的物質，稱為非晶質或非晶質體。1.3空間格子的幾何要素1.3.1結點結點是空間格子中的點，它們代表晶體結構中的相當點。實際晶體中在結點的位置上可為同種質點所佔據。1.3.2行列結點在直線上的排列即構成行列(圖I-1-6)。空間格子中任意兩個結點聯結起來就是一條行列的方向。行列中相鄰結點間的距離稱為該行列的結點間距(如圖I-1-6中的a)。1.3.3面網結點在平面上的分佈即構成面網。空間格子中不在同一行列上的任意三個結點就可以決定一個面網的方向，或者說任意兩個相交的行列就可決定一個面網。面網上單位面積內結點的密度稱為面網密度。1.3.4平行六面體從三維空間來看，空間格子可以劃出一個最小重複單位，那就是平行六面體。1.4建立坐標系——格子常數对于一个单位平行六面体，以交于一点、不在一个平面上的三个棱作为三个坐标轴，棱长a、b、c為座標刻度，彼此的夾角為α、β、γ。即可表示出它的形狀。a、b、c及α、β、γ合稱為格子常數，對於實際晶體則稱之為晶胞參數。1.5晶體的基本性質1.5.1自限性自限性是指晶體在適當條件下可以自發地形成幾何多面體的性質。由圖1-5-1中可以看出晶體為平的晶面所包圍，晶面相交成直的晶棱，晶棱會聚成尖的角頂。圖1-5-1晶面、晶棱、角頂與圖1-5-2藍晶石晶體的硬度面網、行列、結點的關係示意圖AA-BB方向硬度不同1.5.2均一性?因為晶體是具有格子構造的固體，在同一晶體的各個不同部分，質點的分佈是一樣的，所以晶體的各個部分的物理性質與化學性質也是相同的，這就是晶體的均一性。1.5.3異向性晶體結構中不同方向上的質點種類和排列方式不同，導致晶體的各種物理和化學性質隨方向不同而異，這就是晶體的異向性。例如：藍晶石的硬度，石墨的導電性等隨方向的差異很大。1.5.4對稱性晶體具異向性，但這並不排斥在某些特定的方向上具有“相同的性質”。在晶體的外形上，也常有相等的晶面、晶棱和角頂重複出現。1.5.5最小內能在相同的熱力學條件下，晶體與同種物質的非晶質體、液體、氣體相比較，其內能最小。1.5.6穩定性晶體具有最小內能，因而結晶態是一個相對穩定的狀態。這種穩定性可由質點的運動狀態來說明：§1-2晶體生長的基本規律與布拉維法則1.1結晶作用方式晶體是在物相轉變的情況下形成的。1.2由液相轉變為固相1.3.1 從熔體中結晶當溫度低於熔點時，晶體開始析出，即只有當熔體過冷卻時晶體才能發生。如水低於0℃時結晶成冰；金屬熔體冷卻到熔點以下結晶成金屬晶體。1.3.2 從溶液中結晶溶液達到過飽和時析出晶體。1)溫度降低，如岩漿期後熱液隨著遠離岩漿源，漸次析出礦物晶體；2)水分蒸發，如天然鹽湖鹽類結晶；3)化學反應，生成難溶物質。1.4 由氣相轉變為固相條件：有足夠低的蒸氣壓。火山口附近常直接生成硫、碘或氯化鈉的晶體；雪花由水蒸氣冷卻直接結晶而成。1.5 由固相再結晶為固相1.5.1 同質多象轉變指某種晶體在熱力學條件改變時，轉變為另一種在新條件下穩定的晶體，而轉變前後的成分相同，但晶體結構不同。如SiO2，溫度達573℃以上由低溫石英轉變為晶體結構不同的高溫石英。1.5.2 原礦物晶粒逐漸變大1.5.3 固溶體分解在一定溫度下固溶體可以分離成為幾種獨立礦物。例如一定比例的閃鋅礦(ZnS)和黃銅礦(CuFeS2)在高溫時組成均一相固溶體，而在低溫時就分離成為兩種獨立礦物。1.5.4 變晶礦物在定向壓力下溶解，在垂直於壓力方向上再結晶，形成一向或二向延伸的變質礦物，稱為“變晶”。如角閃石、雲母等。在變質岩中發育成斑狀晶體稱為“變斑晶”。1.5.5 由固態非晶質結晶火山熔岩迅速冷凝固結為非晶質的火山玻璃，經過千百年演變可逐漸轉變為結晶質。1.6.1晶體的形成晶體(crystal)生成的一般過程：先生成晶核，再逐漸長大。從液相或氣相中生長有三個階段：①介質達到過飽和、過冷卻階段；②成核階段；③生長階段。1.6.2晶核的形成若介質體系的質點