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明矾石族

本族矿物是含(OH)-的复杂硫酸盐。其化学通式可用AB3[SO4]2(OH)6来表示,其中A代表一价的K+、Na+、(NH4)+,B代表三价的Al3+和Fe3+。其主要矿物是明矾石和黄钾铁矾。

明矾石Alunite—KAl3[SO4]2(OH)6

晶体参数 三方晶系;对称型3m。空间群R3m;a0=0.696nm,c0=1.735nm;Z=3。

成分与结构 K2O 11.37%,Al2O336.92%,SO338.66%,H2O 13.05%。晶体结构与黄钾铁矾等型。

形态 通常呈致密块状、细粒状、土状集合体。

物理性质 白色,常带浅灰、浅黄或浅红色调;玻璃光泽。硬度3.5~4;解理平行{0001}中等;断口呈贝壳状。密度2.6~2.9g/cm3。

鉴定特征 明矾石外表不易鉴定。以加HCl不起作用可区别于碳酸盐矿物。

成因与产状 明矾石是中酸性火山岩低温热液蚀变的产物,这种作用通常称为明矾石化。此外,黄铁矿分解所形成的硫酸盐溶液与含钾岩石作用也可形成明矾石。我国明矾石的产地有浙江苍南矾山、安徽庐江、福建福鼎等,其中尤以矾山最为著名,有我国“矾都”之称。

主要用途 用以生产明矾和制造钾肥。

黄钾铁矾Jarosite—KFe3[SO4]2(OH)6

晶体参数 三方晶系;对称型3m。空间群R3m;a0=0.721nm,c0=1.703nm;Z=3。

成分与结构 K2O 9.41%,Fe2O347.83%,SO331.97%,H2O 10.79%。晶体结构中(图11-22),K+分布在菱面体晶胞的8个角顶上,Fe3+位于两个K+中间。两个[SO4]2-四面体在平行C轴方向上位于两个K+之间的1/3和2/3位置上。这两个[SO4]2-四面体的角顶相对,而其底面则分别朝向上、下的K+。(OH)-平行(0001)成层分布于[SO4]2-四面体层和Fe3+层之间。K+与周围三个[SO4]2-中的6个02-和其上、下的6个(OH)-相连接,其配位数为12。Fe3+与邻近的两个[SO4]2-四面体中的2个O2-和4个(OH)-相连接,其配位数为6。其结构决定了黄钾铁矾呈{0001}板状和平行{0001}的解理。

图11-22 黄钾铁矾的晶体结构

(据陈武等,1985)

形态 晶体罕见,呈假立方体状的菱面体或{0001}厚板状。集合体常呈皮壳状、土状、致密块状或结核状。

物理性质 黄色至深褐色;条痕淡黄色;玻璃光泽。硬度2.5~3.5;解理平行{0001}中等至完全。密度2.91~3.26g/cm3。

鉴定特征 外观与褐铁矿难以区分。需用化学方法鉴别。将黄钾铁矾溶于HCl中,在溶液中加入少许Ba Cl2溶液,生成白色的Ba SO4沉淀。

主要用途 黄钾铁矾煅烧后,可作为研磨粉(Fe2O3)原料。