[科普中国]-二硫化铁

基本信息

别名名称：黄铁矿、矿铁矿

英文名称：Pyrite

英文别名：IRON(II) DISULFIDE; IRON PYRITES; IRON PYRITE; FERRIC DISULFIDE

CAS号：12068-85-8

MDL号：MFCD00064690

EINECS号：235-106-8

分子式：FeS2

分子量：119.9672

物化性质中学学习中，Fe为+2价，S为-1价，较为特殊，整个原子团S2为－2价。

立方体晶面上有与晶棱平行的条纹，各晶面上的条纹相互垂直。集合体呈致密块状、粒状或结核状。浅黄（铜黄）色，条痕绿黑色，强金属光泽，不透明，无解理，参差状断口。摩氏硬度较大，达6～6.5，小刀刻不动。比重4.9～5.2。在地表条件下易风化为褐铁矿。

性状：黄色立方晶体。

熔点：1171 ℃

密度：5.0 g/cm

溶解性：不溶于水和稀盐酸，溶于硝酸并有硫磺析出3

FeS2作为黄铁矿的主要成分，具有反磁性，室温为非活性物质，温度升高后变得活泼。在空气中氧化成三氧化二铁和二氧化硫，主要用于制造二氧化硫、硫酸及锂电池。

同时黄铁矿（pyrite）二硫化铁是一种在自然界储量非常丰富的无毒环境友好型间接带隙半导体材料，带隙宽度为0.95 eV。非常接近理想太阳能电池材料所需要的1.1 eV的要求，同时具有优良的光吸收能力，吸收系数达到105 cm-1。因此二硫化铁材料是一种非常具有潜力的新型光伏材料。2009年相关文献报道中，其在23种材料中居榜首成为最有潜力的代硅高效低价太阳电池材料。4

分辨由于黄铁矿颜色与黄金相似，如何识别“愚人金”和真正的黄金的问题相应而生。解决办法主要依据黄铁矿的物化性质。首先，只要拿它在不带釉的白瓷板上一划，一看划出的条痕（即留在白瓷板上的粉末），就会真假分明了。金矿的条痕是金黄色的，黄铁矿的条痕是绿黑色的；其次，用手掂一下，手感特别重的是黄金，因为自然金的比重是15.6～18.3 g/cm，而黄铁矿只有4.9～5.2 g/cm。另外，放在硝酸里泡一泡，黄铁矿溶于硝酸溶液，而真金不溶更不会反应生成气泡！

存在方式在自然界中FeS2主要以白铁矿和黄铁矿两种矿物形式存在，黄铁矿是分布最广泛的硫化物矿物，在各类岩石中都可出现。黄铁矿是提取硫和制造硫酸的主要原料，它还是一种非常廉价的古宝石。在英国维多利亚女王时代（公元1837～1901年），人们都喜欢饰用这种具有特殊形态和观赏价值的宝石。它除了用于磨制宝石外，还可以做珠宝玉器和其它工艺品的底座。

从黄铁矿化学组成方面分析其存在方式，一般而言，对于天然的黄铁矿，硫偏离理想组分的量（质量百分数）在1.3 %以下，即对应于FeS2-x（x≤0.07）。在水存在的情况下，很容易发生如下氧化反应：

2FeS2+O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4

其中间产物有硫代硫酸盐、亚硫酸盐和硫等。由于黄铁矿的摩尔体积比硫元素小，因此在氧化过程中产生的硫等不会导致表面膨胀，生成的表面氧化物可以有效防止继续氧化。1

用途硫酸工业在橡胶、造纸、纺织、食品、火柴等工业以及农业中均有重要用途。特别是国防工业上用以制造各种炸药、发烟剂等。以硫铁矿为原料制取硫酸，其矿渣可用来炼铁、炼钢。若炉渣含硫量较高，含铁量不高时，可以用作水泥的附属原料——混合料。

上游原料:柴油、工业导火索、雷管、煤、汽油、水泥、炸药

下游产品:硫酸、氯磺酸、硫酸锰、二氧化硫、硫磺、铁粉、过磷酸钙、酚醛树脂漆类、氨合成催化剂

金属冶炼工业硫化铁矿这种主要成分为FeS2的矿石，含铁量为46.6 %，而硫的含量达到53.4 %，呈现灰黄色，比重约为4.95～5.10。同时这种矿石常常含有许多其它较贵重的金属，如铜、镍、锌、金、银等；同时，硫铁矿又常与铜、铅、锌、钼等硫化矿床共生，并含有金、钴、钼及稀有元素硒等，能综合回收利用。所以常被用做金属冶炼工业的原料。

工业上常利用黄铁矿制硫酸工艺的残渣作为钢铁冶金原料使用。残渣主要化学成分为Fe2O3，一般含铁40 %～55 %，含硫1.5 %～2.0 %，硫酸渣作为金属冶炼的原料，主要是利用其中含铁成分，降低烧结原料的生产成本。烧结料中硫酸渣的陪加量一般在10 %以下。将硫酸渣进行处理，增加细度，提高其含铁量，降低含硫量，可作为球团矿的原料。6

光电材料FeS2具有合适的禁带宽度，较高的光吸收系数，可制作极薄（