方铅矿
1. 概述
方铅矿（Galena ）是一种比较常见的矿物，它是一种硫化物，其中金属（铅）与硫的比例为1：1。中国古称草节铅，早在商代甚至更早就能从铅矿石中炼出较纯净的铅。主要是热液成因的矿物，几乎总是与闪锌矿共生，在地表易风化成铅矾和白铅矿。方铅矿在变质岩和火山硫化物矿床中形成，往往与铜矿混合在一起。珊瑚礁石灰岩和白云灰岩中也会有方铅矿形成。是分布最广的铅矿物，提炼铅的最重要矿物原料。
2. 化学组成
化学式为PbS ，其中也可以包含至1%的银。理论组成(wB%) ：Pb86.60，S13.40。混入物以Ag 为最常见，其次为Cu 、Zn ，有时有Fe 、As 、Sb 、Bi 、Cd 、Tl 、In 、Se 等。Se 代替S , 可形成方铅矿－硒铅矿的完全类质同像系列。
3. 矿物晶格
3.1 晶格价键图或离子堆积图
图1 方铅矿离子堆积图
3.2 XRD图及分析
图2 方铅矿X 射线衍射图谱 表1 方铅矿 X 射线衍射数据
3.3 晶格参数等相应的描述
属等轴晶系，NaCl 型结构，立方面心格子。六八面体晶类，晶体常呈立方体、八面体状。主要单形：立方体a{100}，菱形十二面体d{110}，八面体o{111}，三角三八面体p{212}及其聚形。含Ag 高时晶面往往弯曲。常依(111)呈接触双晶，依(441)呈聚片双晶。集合体呈粒状或致密块状。
每个单胞包含4个PbS 分子，每个硫原子分别与6个相邻的铅原子配位，而每个铅原子也分别与6个相邻的硫原子配位，形成八面体构造。常见的解理面为
沿铅-硫键断裂的面，表面上的硫原子分别与5个铅原子配位，铅原子分别与5个硫原子配位。
有平行{100}三组完全解理。成分中含Bi 时常有平行{111}的裂开。硬度2~3。相对密度7.4~7.6。具弱导电性和良检波性。
表2 方铅矿ICSD
4. 矿物晶体化学
4.1晶格结点上粒子的化学性质
PbS 稳定性较大，受高热分解产生有毒硫化物烟气， 燃烧(分解) 产物有硫化氢、氧化硫、氧化铅。在1281℃下升华，不溶于水，不溶于碱，溶于酸，具有半导体性质。PbS 溶于盐酸反应式如下：
PbS + 2HCl → H 2S + PbCl2
PbS 制备方法: 1)铅与硫加热而制得；2) 可由硫化氢通入酸性硝酸铅溶液或由碳酸铅与硫加热而制得。 4.2粒子间作用力及价键分析
化学键为离子键与金属键的过渡类型。失去电子的铅离子Pb 2+和得到电子的硫离子S 2-，它们之间靠静电引力相互联系，从而形成离子键。
Pb 2+和S2-都是无色的离子，而PbS 是黑色的，这是由于Pb 2+的极化作用强，而 S 2-的变形性大，离子间的极化可以使原来离子的能级相互靠近，容易发生从阴离子到阳离子的电荷跃迁，所以 PbS 可以吸收一部分可见光来完成这种电荷跃迁，从而显现其互补色。
4.3矿物破碎后表面价键情况及表面化学性质
方铅矿表面的硫原子比铅原子活性大，说明S 原子将是方铅矿表面的活性点。 方铅矿的表面铅原子易被锰原子取代而形成锰杂质缺陷表面，其它杂质缺陷，虽然在常温常压下都不能自发形成，但是在成矿时往往会是高温高压且多金属硫
化矿相互镶嵌伴生的条件下，在自然界中方铅矿表面的Pb 原子常会被Cu 、Zn 、Ag 、Bi 、Mn 及Sb 取代而形成含杂质缺陷。铅空位和硫空位缺陷使方铅矿表面具有明显的表面态，所以反应活性增强。含硫空位的表面能带整体向低能方向移动，费米能级向导带靠近，改变了方铅矿的半导体类型(由直接带隙P 型转为直接带隙n 型) ，增强了方铅矿的导电性。而铅空位的存在没有改变方铅矿的导体类型。 氧在方铅矿表面吸附时，除氧分子以平躺于穴位且两个氧原子分别对着两个硫原子吸附在表面时的吸附能最低，吸附最稳定外，其他吸附方式：顶部硫位、顶部铅位、平行于S-Pb 键、平躺在穴位(处于铅原子之间) 以及垂直于穴位的氧分子吸附能都较高。 4.4矿物可选性
方铅矿主要成为为硫化铅，属易浮类硫化矿，方铅矿的选矿方法以浮选法和重选法为主，重选法适用于粗粒嵌布方铅矿的选矿，而浮选法则用于细粒浸染方铅矿的选矿。
重选法仅对粗，中粒嵌布方铅矿的选矿具有很好的效果，对于微细粒浸染的方铅矿选矿效率不佳。重选法主要是依据方铅矿与废石的较大的比重差进行的分选，方铅矿比重11.34，而废石比重2.3-3, 两者有较大的比重差，因此利用重选法处理粗，中粒嵌布方铅矿可取得非常理想的选矿效果。方铅矿重选设备主要是跳汰机，有时也用到摇床，但由于摇床处理量小，占地面积大，选矿效果也不如跳汰机理想，在方铅矿重选领域中已很少使用，基本已被跳汰机所代替，尤其是用于细粒矿选矿的锯齿波跳汰机的研发成功，使摇床彻底退出了方铅矿重选领域。 跳汰机处理方铅矿具有处理量大，回收率高，节能，环保等优势，对于大，中型方铅矿重选厂，跳汰机的使用可大幅度降低选矿成本，提高选矿效率。 方铅矿是很易用硫代化合物类捕收剂选的硫化矿物，但由于杂志的存在形式及数量，可浮性有较大差异。例如，方铅矿中如果含有银或铜可浮性增加，含有锌、锰或锑等可浮性下降。方铅矿在很宽的PH 值范围能与大多数的硫代化合物类捕收剂作用，黄药、黑药、硫氮及白药是它的有效捕收剂。柴油等中型油对细粒方铅矿有良好的捕收性。黑药的捕收性比黄药弱，但选择性好，对于含银的方铅矿特别适用。常用的PH 调整剂是石灰和碳酸钠，许多金属阳离子对方铅矿有抑制作用。例如Cr 与Al 对方铅矿有强烈的抑制作用。重铬酸盐是方铅矿的最重要抑制剂，被重铬酸盐抑制的方铅矿，用FeSO 4、盐酸处理，或在酸性中用NaCl 处理，可使它部分的活化。 参考文献：
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