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含氧盐矿物-磷酸盐

作者: 发布者:颜世永 责任编辑: 发布时间:2021-06-28 浏览次数:745

磷酸盐矿物是金属阳离子与磷酸根相化合而成的含氧盐矿物。本类矿物的种数较多,有763种,但它们中除少数矿物(如磷灰石等)在自然界中有广泛分布并可形成有工业价值的矿床外,大多数都为量极少。

化学组成

本类矿物中,与磷酸根化合的阳离子主要是Ca2+Al3+Fe2+Fe3+Mn2+Cu2+Pb2+TR等。此外,还常存在铀酰[UO2]2+络阳离子。阴离子部分除[PO4]3-外,常存在附加阴离子(OH)-F-Cl-O2-等。同时,有半数左右的矿物含H2O分子。

晶体化学特征

在磷酸盐矿物中,络阴离子[PO4]3-与半径较大的三价阳离子如TR3+结合成无水化合物,如磷钇矿Y[PO4];二价阳离子也以半径较大的Ca2+Pb2+等所组成的化合物为最稳定,矿物的种别也较多,但往往带有附加阴离子,如磷灰石Ca5[PO4]3(F,Cl,OH);半径较小的二价阳离子如Fe2+Mn2+Cu2+等与之结合时,则往往形成含水化合物,如蓝铁矿Fe3[PO4]2·8H2O;一价阳离子如Na+Li+等一般与Al3+一起参与组成矿物,如磷锂铝石LiAl[PO4](F,OH)。此外,存在[UO2]2+的矿物,均是含水化合物,如铜铀云母Cu[UO2]2[PO4]2·12H2O。常见Ca2+ +Th4 +2TR3+Na+ +Y3+2Ca2+等类质同像置换。

物理性质

本类矿物由于成分比较复杂,种类也较多,在物理性质方面的变化范围也较大。大多数矿物具有低的或中等的硬度,只有无水磷酸盐矿物可有较高的硬度,但最高亦没有大于6.5。密度的变化范围很大,如水磷铍石Be2[PO4](OH)·4H2O只有1.81g/cm3,而磷氯铅矿则高达7.14g/cm3。含铁、锰、铜、铀等的矿物,均出现较为鲜艳的颜色。

在地壳中,磷几乎都形成了磷酸盐矿物。外生成因的磷酸盐矿物种数比内生成因的多。内生成因主要为岩浆作用和伟晶作用,也有接触交代和热液作用;外生成因的是由复杂的生物化学作用所形成,或者是由内生成因的磷酸盐矿物经变化后所形成的次生矿物。

主要矿物描述

磷灰石( apatite) Ca5[PO4]3(F,OH)

[化学组成] 成分中的Ca可被稀土元素(主要是Ce)和微量元素Sr作不完全类质同像替代。稀土含量一般不超于5%。按照附加阴离子的不同,磷灰石可分以下亚种:

氟磷灰石 (fluorapatite) Ca5[PO4]3F

氯磷灰石 (chlorapatite) Ca5[PO4]3Cl

羟磷灰石 (hydroxylapatite) Ca5[PO4]3(OH)

碳磷灰石 (carbonate-apatite) Ca5[PO4,CO3(OH)]3(F,OH)

其中氟磷灰石最常见,它就是一般所指的磷灰石。碳磷灰石由于有[CO3]2-代替[PO4]3- ,出现了剩余的负电荷,为此,[CO3]2-OH-F-结合在一起,以离子团形式进入晶格,然而当1[CO3]2-代替1[PO4]3-时,只有0.4[CO3]2-OH-F-结合,故Ca2+可被K+Na+等代替,以达到电价平衡。

[晶体结构] 六方晶系;;a0=0.938~0.943nmc0=0.686~0.688nmZ=2

[形态]常呈柱状、 短柱状、厚板状或板状晶形。集合体呈粒状、致密块状。

[物理性质]无杂 质者为无色透明,但常呈浅绿色、黄绿色、褐红色、浅紫色,沉积岩中形成的磷灰石因含有机质染成深灰至黑色;玻璃光泽,断口呈油脂光泽。解理{001}不发育;断口不平坦。硬度5。相对密度3.18 -3.21。加热后常可出现磷光。性脆。

[成因及产状]在沉积岩、沉积变质岩及碱性岩中可形成巨大的有工业价值的矿床。在各种岩浆岩及花岗伟晶岩中呈副矿物。

生物化学作用形成的磷矿,主要由鸟粪或动物骨骼堆积形成,它主要由羟磷灰石组成,如我国西沙群岛,鸟粪堆积形成的磷矿可厚达2m

此外,人体胆结石和尿路结石可含有少量的碳磷灰石和羟磷灰石。

[鉴定特征] 当晶体较大时,晶形、颜色、光泽、硬度均可作为鉴定特征。若为细分散状态则需依靠化学鉴定:以钼酸铵粉末置于矿物上,加一滴硝酸,则生成黄色磷钼酸铵沉淀,此为试磷的有效方法(注意:当有碳酸盐和有机质在时常出现蓝色沉淀)

[主要用途]提取磷的原料。含稀土元素时可综合利用。



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