Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






СТРУКТУРНЫЕ И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛОВ



Неоднородность поверхности минералов

Характерной особенностью минералов, связанной с их генезисом (происхождением), структурой и во многом определяющих результаты взаимодействия минералов с водой и флотационными реагентами, является неоднородность их поверхности.

Основой неоднородности поверхности минералов являются уже указанные ранее различия в уровнях свободной поверхностной энергии у различных граней одного и того же кристалла, которые по этой причине могут обладать и различной способностью адсорбировать различные соединения из раствора. Адсорбционная активность поверхностных атомов (ионов) минерала также различна и зависит от их положения на поверхности. Атомы (ионы), входящие в состав минерала и расположенные в различных участках поверхности, обладают разной способностью взаимодействовать с реагентами. В соответствии с этими представлениями установлено, что при взаимодействии кристаллических тел с растворами реакция начиналась на наиболее активных участках поверхности, а затем уже распространялась на другие менее активные участки.

Минералообразование является комплексом многочисленных и малоизученных сложных физических и физико-химических процессов, последовательность, природа и длительность которых в конечном счете определяют все наиболее существенные как объемные, так и поверхностные свойства минерала. Распределение структурных элементов в кристаллических решетках далеко не отвечает той классической картине, которая характеризуется строго последовательным расположением в решетке кристалла атомов или ионов.

Важен тот факт, что практически в кристаллической решетке всегда имеются нарушения стехиометрического состава элементов, характеризуемого формулой минерала. На отдельных участках поверхности кристалла могут наблюдаться стехиометрические избытки как металла, так и металлоида.

Реальные кристаллы отличаются от идеальных рядом отклонений, которые принято называть дефектами кристаллической решетки. В решетке реального кристалла можно обнаружить незанятые места атомов, атомы, расположенные между узлами кристаллической решетки, и другие дефекты.
Примеси и дефекты кристаллической решетки минерала в значительной степени определяют его электрические и адсорбционные свойства.

Междуузельные ионы металла и пустые металлоидные узлы являются электроположительными дефектами и местами наиболее благоприятными для химического закрепления анионов реагента, в то время как междуузельные металлоидные ионы и пустые металлические узлы представляют электроотрицательные дефекты, обладающие противоположными свойствами.



Стехиометрический избыток металлоидов означает преобладание электроотрицательных дефектов, препятствующих химическому закреплению анионов реагента, а при избытке металла имеет место преобладание электроположительных дефектов, благоприятное для закрепления минералом анионов реагента. Электроположительные дефекты являются центрами притяжения электронов, электроотрицательные – центрами отталкивания электронов. Наряду с рассмотренными видами неоднородности поверхности минералов следует иметь в виду еще и неоднородность, связанную с микрорельефом (выступы, впадины и тому подобное) минеральной поверхности.

В процессе взаимодействия минералов с реагентами и другими компонентами жидкой фазы пульпы большую роль играют примеси, присутствующие в минерале и изменяющие в той или иной степени электронное состояние его кристаллической решетки.

Кроме того в процессе минералообразования весьма распространено явление изоморфизма. Изоморфными веществами называются такие, атомы или ионы которых могут взаимозамещаться в кристаллических решетках, образуя твердые растворы.

Изоморфные замещения в кристаллической решетке минералов

Обязательным условием для осуществления изоморфного замещения является близость размеров замещаемых ионов или атомов, характеризуемых величиной ионных или атомных радиусов. Однако могут замещаться и группы разных ионов группами других ионов при условии равенства зарядов.

Замещение ионов происходит особенно легко, если радиусы ионов мало отличаются друг от друга, причем в ряде случаев различие в величинах радиусов могут доходить до 15% и даже несколько больше. Исключения из этого правила редки. Чаще всего замещаются ионы одинаковой валентности.



При изоморфном замещении ионов кристаллическая решетка формально остается без существенных изменений. Однако вхождение в решетку вместо ионов меньшей валентности ионов более высокой валентности приводит к изменению тех свойств минералов, которые непосредственно связаны с энергией кристаллической решетки, поскольку последняя при этом возрастает: увеличивается твердость и снижается растворимость по сравнению с первоначальным ее значением. При сравнительно редко наблюдаемом замещении иона более высокой валентности ионом меньшей валентности первоначальные свойства минерала изменяются в противоположном направлении.

Влияние совместного нахождения минералов в руде на результаты воздействия на них воды и кислорода

Изменения состава и структуры таких минералов, как сульфиды, могут произойти благодаря воздействию на них кислорода и воды.

Скорость окисления и растворения сульфидов в значительной степени изменяется, если они присутствуют совместно.

Это объясняется не только воздействием продуктов окисления и растворения одних сульфидов на другие, но и другими причинами.

Схема изменения сульфидных минералов в общем виде следующая. Наиболее активно в первой стадии сульфиды подвергаются воздействию кислорода и воды. Благодаря этому происходят не только глубокие изменения состава и структуры первоначальных сульфидов, но и образуется, например, при окислении пирита и медных сульфидов серная кислота, сернокислое железо и медный купорос, которые в свою очередь являются мощными источниками воздействия на сульфиды.

Воздействие медного купороса на многие сульфидные минералы способно резко изменить их флотационные свойства (например, сфалерита).

 

Лекция 4

План лекции:

1. Поверхностные явления [1 с.18-25]

2. Взаимодействие на границе раздела твердое – жидкое – газ [1 с.33-37, 3 с.161-163]

3. Термодинамический и кинетический анализ вероятности прилипания частицы минерала к пузырьку воздуха [3 с.150-154]

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2018 год. Все права принадлежат их авторам!