1.【矿物名称及英文名称】

    锂辉石，称α-锂辉石 spodumene，又称工业味精，玻璃光泽，属于辉石的一种，多产于花岗伟晶岩中，有时可形成粗大晶体，锂辉石是工业上提炼锂元素的优质矿源，但色彩优美且晶体透明的锂辉石（翠绿锂辉石、紫锂辉石）则用作宝石材料，通常宝石级的锂辉石重量都能超过1克拉，超过5克拉的锂辉石也并不罕见。

2.【矿物组分化学组成】

    LiAl(SiO3)2或Li2O•Al2O₃•4SiO₂，理论含锂量3.75%(氧化锂8.04%)。化学组成较稳定，常有少量Fe3+、Mn代替6次配位的Al，Na代替Li；可含有稀有元素、稀土元素和Cs的混入物，以及Ga、Cr、V、Co、Ni、Cu、Sn等微量元素。

3.【矿物晶格】

    理论组成(wB%)：Li2O 8.07，Al2O3 27.44，SiO2 .49。单斜晶系，a0=9.463Å，b0=8.392Å，c0=5.218Å，β=110。11'；Z=4。属C2型结构，与C2/c型结构基本类似。M2主要为Li，有时有少量Na。M2-O平均间距2.211Å。M1主要为Al，有时有少量Fe3+。M1-O平均间距1.919 Å，O-O平均间距2.710 Å。[SiO4]链在结构中只有一种，与C2/c型结构不同的是，[SiO4]四面体链是由两种结晶学不同的[SiO4]四面体所组成，呈S扭转。[SiO4]四面体之Si-O平均间距0.1618nm，O-O平均间距2.0 Å。[SiO4]链之链角为170.5。

（1）晶格价键图或离子堆积图

锂辉石离子棍棒图

锂辉石离子堆积图

（2）X-射线衍射分析（XRD)图及结果

图2.1 锂辉石 X 射线衍射图谱

图2.2 锂辉石 X 射线衍射图谱

表2 锂辉石 X 射线衍射数据

表3 锂辉石ICSD

B.轴双面晶类，C2-2（L2）。常呈柱状晶体，柱面常具纵纹。有时可见巨大晶体（长达16m）。主要单形：平行双面a{100}、b{010}，斜方柱m{110}、n{021}、o{221}、c{001}。双晶依(100)生成。集合体呈(100)发育的板柱状、棒状或致密隐晶块状。

C.解理{110}完全，夹角87；具{100}、{010}裂开。硬度6.5~7。相对密度3.03~3.22。偏光镜下：无色。二轴晶(+)，2V=55~80。Ng=1.662~1.679，Nm=1.655~1.669，Np=1.8~1.663。多色性弱。翠铬锂辉石：Np绿色，Ng无色；紫锂辉石：Np紫色，Ng无色。一般Na代替Li时Np降低，Ng不受影响，重折率增大。

D.晶格具体参数：

4.【矿物晶体化学】

（1）晶格结点上粒子的化学性质：

    锂辉石化学成分和晶体结构比较固定，因而其基本性质比较稳定。锂辉石系LiAl(SiO3)2共有三个变体，分别α-锂辉石、β-锂辉石和γ-锂辉石。α-锂辉石在地质学上通常称锂辉石，是低温稳定变体。β-锂辉石是稳定的高温变体。γ-锂辉石高温亚稳态变体，进一步受热将转变为β-锂辉石。β-锂辉石的结构中允许SiO2进入晶格，形成β-锂辉石固溶体，其反应式可用下式表示：

Li2O·Al2O3·4SiO2 + nSiO2 → Li2O·Al2O3·(n+4)SiO2  (n ≤4)

         β-锂辉石       游离硅     β-锂辉石固溶体

晶体在加热或被紫外线照射时会改变颜色，在阳光作用下也会失去光泽。焙烧至1000℃左右时迅速转变为β型锂辉石，并具热裂性质。β-锂辉石属四方晶系，与凯石英（keatite）成类质同像。锂辉石在约700℃经细研磨和长时间加热即开始发生转变。锂辉石—β-锂辉石的转变是不可逆的。锂辉石在375~500℃、0.57MPa压力下可以人工合成。温度低于375℃，在中低压力下合成LiAl[Si2O6]•H2O，天然者称为透锂铝石（bikitaite）。另一高温同质多像变体属六方晶系，与β-石英等结构。

（2）粒子间作用力及价键分析：

    在锂辉石的晶体结构中，硅以四配位的形式与氧形成[SiO4]四面体,并以共顶氧的方式沿c轴方向连接成无限延伸的[SiO4]四面体链。铝以六配位的形式与氧形成[AlO6]八面体，并以共棱方式也沿c轴方向连接成无限延伸的“之”字形链。每两个[SiO4]四面体链与一个[AlO6]八面体链形成2:1型的“I”形杆。各“I”形杆之间靠锂并借助于氧连接起来，形成锂辉石的晶体结构。由于类质同像的置换，因此有时有少量的Fe3+取代Al3+也占据M1位置。

    锂辉石晶体结构中Si-O键主要为共价键，键强较大，而Li-O和Al-O键离子键特征明显。结构中Li-O键平均键长为0.221nm，Al-O键的平均键长为0.1992，根据鲍林（Pauling）的经验公式计算出Li-O键的离子成分达79.81%，Al-O键的离子键成分达.30%，因此Li-O键的键强相对较弱。

（3）矿物破碎后表面价键情况及表面化学性质：

    锂辉石矿物解离时主要沿Li-O键断裂的方向进行，故矿物解离后破裂表面有较多的Li及少量的Si和Al（当Fe3+取代Al3+时，有事暴露有少量的Fe3+），X射线光电子能谱的测定结果证实了这一点。锂辉石表面的Li+与液相中的H+进行交换使H+吸附于矿物表面氧区，Si和Al离子端也能吸附OH-，因此锂辉石表面能键合大量羟基，导致矿物在较大的PH值范围内带负电，零电点较低，较易用阳离子捕收剂十二胺浮选，而难以用阴离子捕收剂油酸钠浮选。

(4)矿物可选性：

    目前锂辉石的选别方法主要有浮选法、重悬浮液与重液选矿法以及磁选法等。

    浮选法是锂辉石的重要选别方法之一。影响锂辉石浮选的关键因素在于调浆作业的搅拌强度及温度、调整剂的配比。目前国内锂辉石的选别过程中一般采用添加“三碱两皂”的浮选方法。锂辉石浮选调整剂主要为“三碱”，即：Na2CO3、Na2S和NaOH，其用量、加药地点以及所用水中钙离子含量的多少等因素对浮选的影响很大。浮选矿浆中CO32-、OH-、Ca2+的离子浓度比，是影响浮选指标的关键因素之一，所用水的软硬不同，调整剂的用量也有所不同。表面纯净的锂辉石很容易用油酸及其皂类浮起,浮选区为PH=4.0～9.0，最佳PH为弱碱性。锂辉石浮选的常用捕收剂为“两皂”，即环烷酸皂及氧化石蜡皂，其用量也随着水的软硬变化而增减。在较软的水质条件下，环烷酸皂的使用可明显增加回收率，而较硬的水质条件下，环烷酸皂的加入有时反而不利于浮选。由于锂辉石矿石表面常受风化污染以及在矿浆中受矿泥污染，其可浮性变坏，且矿浆中的一些溶盐离子(Ca2+、Mg2+、Fe3+)不仅能活化锂辉石，同时也活化脉石矿物，使锂辉石浮游性差异不大。所以，针对不同锂辉石，应先对其物理化学性质进行分析，然后选择合适的捕收剂和选矿工艺。

    锂辉石的密度为3.2g/cm3左右，比共生的石英、长石等主要脉石矿物比重大，这样就可以采用重悬浮液或重液(如：三溴甲烷、四溴乙烷)选矿法使锂辉石成为重矿物产品，而脉石矿物则为轻产品。有机重液虽可有效分选锂辉石等矿物，但限于工艺及成本而不能实际应用，但与重液分选原理相仿的重介质悬浮液选矿在国外已用于萤石、红柱石、石榴石及锂辉石等非金属矿的工业生产。虽然浮选是锂辉石工业选矿最主要的工艺选择，但国外大多采用重浮联合流程，即在最终浮选前采用重介质预选。

    磁选法是提高锂精矿质量的一个重要辅助措施,常用于除掉锂辉石精矿中的含铁杂质或选分弱磁性的铁锂云母。采用浮选法所得到的锂辉石精矿，有时含铁较多，为了获得低铁锂辉石，以提高锂辉石精矿的产品等级，可用磁选法进行处理。磁选法作为提高锂精矿质量的一种重要辅助措施，直接分选锂辉石矿存在一定的局限性，常与浮选法、重选法联合使用以提高精矿质量。下载本文