H o Độ cứng tuyệt đối tính bằng Kg/cm
3.4. Các tính chất vật lý khác 1 Tỷ trọng của khoáng vật.
3.4.1. Tỷ trọng của khoáng vật.
3.4.1.1. Khái niệm:
+ Tỷ trọng riêng lμ đơn vị đ−ợc đo bằng mật độ của khoáng vật/ mật độ của n−ớc ở 40C. Hay nói cách khác đó lμ khối l−ợng của một đơn vị thể tích của khoáng vật.
Tỷ trọng của khoáng vật phụ thuộc vμo thμnh phần vμ cấu trúc của khoáng vật. + Tỷ trọng phụ thuộc vμo thμnh phần hóa học của khoáng vật:
Các khoáng vật có cùng cấu trúc nh−ng nếu có các nguyên tố khác nhau thì khoáng vật nμo chứa các nguyên tố (ion) nặng hơn sẽ có tỷ trọng lớn hơn, ví dụ tỷ trọng của nhóm aragonit (bảng 3.6):
Bảng 3.6: Nhóm aragoit. có cấu trúc hoμn toμn giống nhau (hệ thoi).
KV Thμnh phần Khối l−ợng Cation Tỷ trọng
Aragoit Ca[CO3] 40,08 2,93
Stronxianit Sr[CO3] 87,63 3,78
____________________________________________________________ 93
Xeruxit Pb[CO3] 207,21 6,58
+ Tỷ trọng phụ thuộc vμo cấu trúc của tinh thể khoáng vật:
Nếu các khoáng vật có cùng thμnh phần hóa học, khoáng vật nμo có cấu trúc chặt chẽ hơn thì nặng hơn. Cụ thể phụ thuộc vμo hệ số xếp khít của các nguyên tử (ion) trong ô mạng cơ sở của tinh thể khoáng vật (bảng 3.7):
Hệ số xếp khít
=
Tổng thể tích nguyên tử (ion) Tổng thể tích ô mạng cơ sở
Bảng 3.7: So sánh tỷ trọng hai nhóm khoáng vật có thμnh phần: TiO2 vμ Al2SiO5 .
TPHH Khoáng vật Tỷ trọng riêng Hệ số xếp khít Rutin 4,25 6,6 Brukit 4,14 6,4 TiO2 Anata 3,90 6,3 Kianit 3,63 7,0 Silimanit 3,24 6,2 Al2SiO5 Andaluzit 3,15 6,0
Ngoμi ra các nguyên tố thay thế đồng hình, tạp chất cơ học cũng ảnh h−ởng đến tỷ trọng.
Tỷ trọng của khoáng vật lμ một trong những nhân tố quyết định tỷ trọng của đá vμ quặng. đây lμ tính chất quan trọng đ−ợc ứng dụng trong tìm kiếm thăm dò khoáng sản, vẽ bản đồ địa chất vμ trong kỹ thuật...
Tỷ trọng một số loại đá đ−ợc thể hiện ở bảng 3.8 d−ới đây:
Bảng 3.8. Tỷ trong một số loại đá vμ khoáng vật phổ biến trên vỏ trái đất. Tên đá Tỷ trọng Tên đá Tỷ trọng Tên Khoáng
vật Tỷ trọng Tên Khoáng vật Tỷ trọng Andezit 2,4-2,8 Đá vôi 2,7-2,8 Anglezit 6,3 Cromit 4,5 Bazan 2,7-3,2 Đá hoa 2,6-2,9 Acsenopyrit 6,0 Thần Sa 8,1
Sét 2,2-2,6 Peridotit 3,2-3,4 Azurit 3,8 Dolomit 2,9 Than 1,0-1,8 Riolit 2,2-2,7 Barit 4,5 Feldspar 2,6-2,8 Diaba 2,8-3,1 Cát 1,7-2,0 Berin 2,7 Fluorit 3,1 Diorit 2,7-2,9 Cát kết 2,0-3,2 Bornite 4,9 Galena 7,6 Dolomit 2,7-2,8 Đá phiến 1,6-2,9 Canxit 2,7 Hematit 5,2 Gabro 2,9-3,1 Đá phiến
kết tinh
2,6-3,0 Caxiterit 7,0 Vμng tự sinh 17,5 Gnai 2,7-2,8 Bột kết 2,8-2,9 Seruxit 6,5 Muscovit 2,9 Granit 2,6-2,7 Sienit 2,6-3,0 Chancozin 5,7 Platin TS 19,0 Sỏi 1,6-2,0 Trachit 2,5-2,8 Chancopyrit 4,3 Pyrit 5,0
3.4.1.2. Các ph−ơng pháp xác định tỷ trọng:
* Xác định tỷ trọng t−ơng đối (ngoμi thực địa). Ng−ời ta phân ra 5 loại:
- Rất nhẹ: tỷ trọng < 1 g/cm3. VD: băng: 0,92, hổ phách: 0,96, pharaphin: 0,91. - Nhẹ: tỷ trọng 1-4. VD: Grafit: 2,2, thạch anh: 2,7, olivin: 3,2-3,5, spinel: 3,6 - Trung bình: tỷ trọng 4-7. VD: Chancopirit: 4,3, barit: 4,7, hêmatit: 5,2
- Nặng: tỷ trọng 7,0-10,0. VD: Vonphramit:7,1-7,5, acgentit: 7,2, galenit: 7,6, thần sa : 8,1, đồng tự sinh: 8,9,
- Rất nặng: tỷ trọng >10. VD: Pt tự sinh: 15-21,4, Au tự sinh: 16-19,3, Ag tự sinh: 10,5), uraninit: 10,6), sperilit: PtAs2-10,6.
Có nhiều ph−ơng pháp đo bằng bình tỷ trọng, dung dịch nặng, tính bằng phân tích cấu trúc R.
+ Ph−ơng pháp bình tỷ trọng:
Ph−ơng pháp nμy dựa vμo nguyên lý: trọng l−ợng mất đi của vật rắn khi thả vμo trong n−ớc bằng trọng l−ợng của n−ớc bị chiếm chỗ. Từ đó suy ra tỷ trọng của khoáng vật.
Ph−ơng pháp tiến hμnh:
- Dùng cân chính xác cân trọng luợng của bình (P1) - Cân trọng l−ợng của cả bình lẫn khoáng vật (P2)
- Cân trọng l−ợng của bình đổ đầy n−ớc + khoáng vật trong đó (P3) - Cân trọng l−ợng của bình + n−ớc (đã bỏ khoáng vật ra) (P4) Tỷ trọng khoáng vật đ−ợc tính theo công thức sau:
D =
P2 - P1(P4 - P1) - (P3 - P2) (P4 - P1) - (P3 - P2)
Trong tr−ờng hợp dùng không dùng n−ớc cất (tỷ trọng dung dịch > 1) thì phải nhân kết quả thu đ−ợc với tỷ trọng a của dung dịch đó.
+ Ph−ơng pháp dung dịch nặng:
Ph−ơng pháp nμy dựa vμo nguyên lý khi tỷ trọng của khoáng vật vμ của dung dịch bằng nhau thì khoáng vật sẽ lơ lửng trong dung dịch đó. Tr−ờng hợp khoáng vật nhẹ hơn sẽ nổi lên, nặng hơn sẽ chìm xuống. Ph−ơng pháp nμy cần có một bộ dung dịch gọi lμ dung dịch nặng. Ph−ơng pháp nμy khá nhanh chóng vμ đủ chính xác. Hạn chế lμ không thể đo đ−ợc tỷ trọng lớn hơn 4,2 (hiện ch−a điều chế đ−ợc loại dung dịch nặng hơn) vμ các dung dịch nặng th−ờng rất độc. Do đó hiện nay các phòng thí nghiệm ít dùng ph−ơng pháp nμy để xác định tỷ trong khoáng vật. D−ới đây lμ một số dung dịch nặng th−ờng dùng trong xác định tỷ trọng khoáng vật (bảng 3.9)
Hình 3.25: Cân trọng l−ợng khoáng vật trong không khí vμ trong n−ớc theo ph−ơng pháp bình tỷ trọng
Bảng 3.9. Tỷ trọng một số dung dịch nặng th−ờng dùng trong xác định tỷ trọng của khoáng vật.
____________________________________________________________ 95
Bromofoc CHBr3 2,80
Dung dịch Tulê KI + HgCl2 3,196
Dung dịch Xusina-Robakha BaCl2 + HgCl2 3,588
Iodua metilen CH2Cl2 3,33
Dung dịch chứa cleric CH2(COO)2Tl + HCOOTl 4,27
+ Ph−ơng pháp tính bằng các thông số ô mạng cơ sở:
Trong ph−ơng pháp nμy ng−ời ta dùng các kết quả phân tích Rơnghen để xác định tỷ trong theo công thức sau:
D =
Z.M NV Trong đó:
- M lμ trọng l−ợng phân tử của khoáng vật. - V lμ thể tích ô mạng cơ sở của khoáng vật - Z lμ số phân tử trong một ô mạng cơ sở - N lμ số Avogadro: (trị số lμ 6,02.1023).
Kích th−ớc đối với các ô mạng tính bằng đơn vị Anstrom (Ao =10-8m). Tỷ trọng của các khoáng vật trong tự nhiên đ−ợc thể hiện ở hình 3.26.
Tỷ lệ % Tỷ lệ %
Tỷ trọng riêng Tỷ trọng riêng
Hình 3.26: Tỷ trọng của một số nhóm khoáng vật trong tự nhiên
Tỷ trọng khoáng vật lμ một trong những tính chất đ−ợc sử dụng nhiều trong tìm kiếm, thăm do khoáng sản (hình 3.27) vμ trong tuyển khoáng (để tách những khoáng vật có tỷ trọng khác nhau).
Hình 3.27. Dị th−ờng trọng lực trong một thân quặng sunphua