豫西陆院沟金矿是熊耳山地区重要的破碎蚀变岩型金矿, 黄铁矿是其主要的载金矿物, 对黄铁矿主量元素、 微量元素、 同位素等进行测试能够分析金矿的成矿过程, 常规的测试手段主要有电子探针、 激光剥蚀电感耦合等离子质谱等方法, 但这些方法具有测试时间长、 成本高的缺点。 不同温压条件下形成的黄铁矿其光谱特征不同, 对黄铁矿进行激光拉曼测试, 分析其拉曼特征位移峰及半高宽（FWHM）的变化可判断黄铁矿形成的温度和压力, 进一步可推测金矿的成矿过程, 该方法相比于传统的分析测试方法具有经济、 高效的优势。 通过对陆院沟金矿不同标高430~670 m的黄铁矿样品进行拉曼光谱分析发现其379 cm-1附近的特征拉曼位移Ag自标高430~500 m呈现不断增大的趋势, 自标高500~580 m呈现不断减小的趋势, 自标高580~670 m又呈现不断增大的趋势。 Ag拉曼位移一般随着成矿压力的增大而增大, 推断控矿断裂存在两期构造活动, 第一期构造活动破碎带达到标高500 m左右, 第二期构造活动是在第一期的基础上继续向上发展, 达到标高约670 m的范围。 379 cm-1处特征峰半高宽可指示黄铁矿晶体的结晶度和有序度, 一般特征峰半高宽越宽其结晶度、 有序度越差, 黄铁矿结晶沉淀温度越高。 从标高430 m至标高500 m, 载金黄铁矿在379 cm-1附近峰的半高宽从7.94逐渐增大到12.81, 自标高500 m至标高670 m, 其半高宽从12.81逐渐减小到8.81。 推测与两期构造相对应, 存在两期热液活动。 通过对标高430 m处的黄铁矿进行电子探针扫面分析, 发现确实存在两期热液活动, 第一期热液中As元素含量较低, 第二期热液As元素含量较高。 对标高430 m处第二期热液形成的黄铁矿进行拉曼光谱测试, 其Ag为381.86, 指示了较低的结晶沉淀压力; 半高宽为12.80, 指示了较高的黄铁矿结晶沉淀温度。 上述事实证实了推测的地质过程。Multiphase Metallogenesis

云浮硫铁矿尾矿堆存量巨大, 影响周边环境且浪费资源。本文探讨将尾矿用作辅助性胶凝材料的可行性, 以期实现尾矿的高消纳量利用, 分析了尾矿的矿物与化学组成以及硫的赋存状态及含量, 研究了尾矿用作辅助性胶凝材料的性能和含有的石膏、黄铁矿的演变及其对性能的影响。结果表明: 云浮硫铁矿尾矿属于高硫型尾矿, 尾矿中的硫以黄铁矿(FeS2)、磁黄铁矿(Fe1-xS)、石膏三种矿物形态存在; 在硬化水泥浆体中, 尾矿中的FeS2在180 d龄期时氧化程度仍很低; 石膏在28 d龄期时大部分已反应生成钙矾石(AFt), 是影响性能的主要因素; 掺30%(质量分数)硫铁矿尾矿的水泥胶砂28 d活性指数最高可达74%, 但相较于3 d和7 d, 28 d活性指数不增长甚至下降, 180 d龄期抗压强度出现倒缩; 将尾矿同时用作水泥混合材和调凝剂可能是一种更好的利用方式。

硒是动植物及人体生长必需的十五种微量元素之一, 具有清除体内自由基、 抗氧化、 增强免疫力等功能, 但其安全剂量的范围却很窄。 利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对湿法球磨制备的硫铁矿形貌进行了表征。 SEM观测发现加乙醇助磨后的硫铁矿为粒径大小较均匀的球形颗粒团聚体, 粒径范围在17～200 nm之间, 平均粒径138 nm。 XRD衍射图谱中的特征峰与FeS2衍射图谱中各峰位置基本一致, 因此判定硫铁矿中主要化学组分为FeS2, 且图谱中基本没有杂峰, 表明制备过程中并未混入杂质, 样品纯度较高。 实验结果表明, 该法制备的硫铁矿具有颗粒粒径小、 比表面积大、 反应活性高等优点。 研究中利用X射线光电子能谱仪（XPS）对硫铁矿去除水体中SeO2-3的机理进行了研究。 研究结果表明, （1）在较为广泛的实验pH范围（pH 2.2～11.5）, 硫铁矿均能有效去除水体中SeO2-3, 去除效率（除pH值7.8以外）均达到90%以上; （2）硫铁矿与SeO2-3发生反应后, 其主要组成元素的XPS特征峰结合能有所减小, 表明硫铁矿表面发生了一定化学变化; （3）酸碱环境下硫铁矿去除SeO2-3的机理不完全相同, 酸性环境下, 硫铁矿对SeO2-3的去除是单纯的氧化还原过程, 即硫铁矿中被酸活化的S2-2将SeO2-3还原为单质Se(0), 并且酸性越强, SeO2-3去除效果越好; 碱性环境下, SeO2-3的去除过程中氧化还原与络合反应并存, 硫铁矿表面有络合态Fe(OH)SeO3和单质Se(0)两种存在形态, 且碱性越强, 络合态Fe(OH)SeO3含量越高。 以上研究结果为硫铁矿去除固定水体和土壤中以SeO2-3为代表的可变价金属阴离子提供重要理论依据和应用基础。

含砷黄铁矿、 毒砂是金矿床中重要的载金矿物, 常发育多阶段生长环带结构, 可为认识矿床成因和矿床形成过程提供大量信息。 前人对含砷黄铁矿、 毒砂环带结构的形貌、 成分演化等研究较为充分, 但未见系统的原位拉曼光谱特征相关报道。 同时, 不同环带拉曼谱峰偏移规律的研究也可为认识含砷黄铁矿、 毒砂内部不可见金的赋存状态提供一定参考。 电子探针结果显示, 含砷黄铁矿由内核到外环带（Py1→Py2→Py3）, S和Fe含量先减少后增加, As先增加后减少（Py2中砷含量可达10.86%）。 Au含量与As的变化呈典型正相关, 最多可达0.14%。 毒砂由内核到环带（Apy1→Apy2）, S和Fe含量减少, As相对增加。 原位拉曼分析显示, 含砷黄铁矿不同环带均主要显示三个拉曼峰, 分别对应于黄铁矿的Fe-［S2］2-变形振动峰（Eg）、 Fe-［S2］2-伸缩振动峰（Ag）和S-S伸缩振动峰（Tg）。 内核Py1的拉曼位移集中在345.8~346.9, 382.0~382.9和434.6~434.8 cm-1; 中间环带Py2为 331.9~338.7, 359.2~365.4和404.3~414.2 cm-1; 外环带Py3为343.0~344.9, 375.5~378.3 和417.3~431.5 cm-1。 Py2的拉曼位移相对于Py1和Py3显著向低频偏移, 偏移量3.1~27.2 cm-1。 分析认为黄铁矿拉曼位移的偏移主要与As、 Au离子的替代作用有关。 含砷黄铁矿中不可见金可能以化学结合态形式进入晶格中, 引起化学键力常数和折合质量的变化, 导致拉曼谱峰振动频率变小, 向低频偏移。 毒砂主要发育六个拉曼峰, 分别集中于136.2~139.8, 174.8~179.4, 198.9~200.7, 307.0~314.2, 338.5~343.9和407.8~410.5 cm-1, 与RUEFF数据库中R050071样品以及相关文献报道的数据相似。 此外, Apy2的拉曼位移相对于Apy1略向低频偏移, 偏移量0.7~5.4 cm-1, 认为毒砂拉曼位移的变化主要与As离子类质同象置换S离子引起的振动偏移有关。 白云铺含砷黄铁矿、 毒砂环带结构中原位拉曼光谱特征的研究, 为不同成分黄铁矿、 毒砂矿物的鉴定提供了丰富的拉曼谱学数据, 为揭示不同环带拉曼谱峰的偏移规律, 探讨不可见金的赋存形式提供了重要参考。

黄铁矿是金矿床中重要的载金矿物, 它和金矿的形成有着密切的关系, 通过对黄铁矿开展矿物学研究可以提供矿床成因和找矿勘查等有用信息, 所以对于金矿床中黄铁矿的研究具有重要的意义。 拉曼光谱是对物质分子进行结构分析和定性鉴定的微区分析技术, 近年来大量用于矿物以及包裹体研究中, 而拉曼光谱在黄铁矿方面的应用前人主要在于黄铁矿载金性的研究, 以及高温高压下对黄铁矿的分析等等。 将黄铁矿激光拉曼研究和地质岩相学观察方法相结合, 来进一步探究矿物形成环境及空间变化特征。 选取胶东焦家金矿中的黄铁矿, 通过对不同深度和蚀变带上样品的拉曼光谱特征进行研究, 探讨黄铁矿拉曼特征峰的位移以及半高宽（FWHM）变化特征及其地质意义。 测试结果表明, 黄铁矿Ag拉曼位移随深度变化呈现出正相关分布特征。 矿化带内的黄铁矿样品的谱峰半高宽（中位数）主要集中在3.3 cm-1附近。 绢云岩化带半高宽主要在3.2~5.5 cm-1, 而钾化带黄铁矿样品则位于4.1~8.4 cm-1之间。 由于处在矿化带和不同蚀变带上的黄铁矿半高宽值存在着变化, 暗示了不同蚀变带中黄铁矿结晶度和有序度存在差异。 越靠近矿化带, 黄铁矿的半高宽值越低, 其结晶度较蚀变带高。 整体样品结晶有序度的分布呈现出矿化带＞绢云岩化带＞钾化带的特征, 从浅部钾化带的黄铁矿到矿化带内的黄铁矿, 半高宽逐渐降低, 代表了结晶度持续变好、 有序度不断地增加, 指示黄铁矿形成的温度逐渐降低。 远离矿化带到深部钾化带, 半高宽逐渐升高, 结晶有序度降低, 暗示着矿物形成温度增高。 整体拉曼位移和半高宽数据暗示着上下对称出现的蚀变带中黄铁矿结晶度以及形成温度以矿化带为中心上下也呈现出对称性, 这和岩相学上蚀变带的分布相吻合。 因此, 拉曼光谱对于热液矿床中不同蚀变分带中黄铁矿形成压力以及温度的定性研究提供了一种有效而快捷的测试手段。

过渡金属硫化物黄铁矿是一种优异的光伏材料, 掺杂改性是提高黄铁矿光伏性能的一种重要手段。 为了探究不同Co掺杂量对黄铁矿的晶体结构和吸光性能的影响, 采用热硫化法在360℃时制备出了纳-微米黄铁矿样品。 利用Ｘ射线衍射(XRD)和多功能场发射扫描式电子显微镜(FESEM)分析了样品的晶体结构、 形貌特征和晶粒尺寸; 利用能谱仪(EDS)分析了样品的化学成分, 并通过紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)表征了样品的光吸收性能和禁带宽度的变化。 结果表明, 掺Co并未改变黄铁矿的立方晶型结构, 但与未掺杂黄铁矿相比, 样品结晶度变差, 晶粒发生团聚, 尺寸在1～1.45 μm范围内; 掺Co量的增加会导致晶粒尺度略微减小, 但影响不大。 EDS检测表明, 实际样品的掺杂并不均匀, 当掺Co量小于7 at%时, 测试值小于名义掺杂量; 而当掺Co量大于7 at%时, Co易发生富集。 S/(Fe+Co)的比值在1.92～2.05范围内, 表明样品内部的点缺陷数量的变化。 反射光谱表明制备样品的禁带宽度Eg在0.57～0.72 eV之间。 禁带宽度Eg随着掺杂量的增加, 呈现出先减小(Co 3 at%)后增加(Co 5～9 at%)的趋势。 掺Co量从0%增加3 at%时, 样品内部产生的点缺陷数目增多, 形成的附加能级会导致禁带宽度Eg窄化; 随着掺Co量进一步增加, S/(Fe+Co)比值更接近于2, 晶体结构更趋完善, Fe空位或S间隙点缺陷比率降低, 禁带宽度Eg趋近于本征特征, 会导致禁带宽度Eg宽化; 另外, 随着Co含量的提高, 物相中微量的CoS2相增多, 亦会导致较高掺Co量样品的禁带宽度有所宽化。 掺Co量在9 at%的样品的禁带宽度为0.72 eV, 大于同温度条件下未掺杂样品的禁带宽度0.65 eV, 禁带宽度的宽化在理论上有利于提高样品的光电转换效率。

通过测试西石门金矿中不同矿段、 不同期次的黄铁矿样品的拉曼谱峰, 探讨了该区含金黄铁矿拉曼谱峰位移的变化特征及其矿床学意义。 测量结果表明: 在240～600 cm-1范围内, 黄铁矿的拉曼谱峰表现为Fe—［S2］2和Au+—［S2］2-的伸缩振动。 不同矿段、 不同世代的黄铁矿样品的拉曼图谱位移具明显规律性: 矿化最优的330矿段, 黄铁矿的拉曼图谱位移相对于290和370矿段, Au+—［S2］2-的伸缩振动变化大, 其拉曼谱峰偏的强度大并向低频率偏移明显； 反之, 矿化差的370矿段, Fe—［S2］2的伸缩振动变化大, 强度小, 拉曼位移频率变化较小； 同一矿段、 不同世代的黄铁矿样品, 其拉曼谱峰变化也具有以上规律: 第Ⅰ世代黄铁矿, 拉曼强度最大, 拉曼谱峰向低频偏移不明显； 反之, 主成矿期(Ⅱ, Ⅲ世代)的黄铁矿, 拉曼谱峰强度较小, 向低频偏移大。 这表明: 对不同矿段、 不同期次的黄铁矿颗粒进行拉曼谱峰测试, 可以为推测其含金性及所处的地质环境提供依据。

选取皖北卧龙湖煤矿岩浆侵入区, 研究其岩-煤蚀变带内不同形态和期次FeS2的拉曼光谱特征。 结果显示, 依据峰型组合(M)、 拉曼位移(Δν)和散射强度(I)的不同, 各样品数据可以划分为Ⅰ型、 Ⅱ型和Ⅲ型3类。 Ⅰ型样品发育5个较强的散射峰, Eg值(1.16～1.59×103)和Ag值(2.33～2.53×103)均较高, Tg值(0.20～0.27×103)一般较低。 与之不同, Ⅱ型样品拉曼谱线上仅可见到前3个散射峰, 不发育后2个散射峰; 其Eg值、 Ag值及Tg值均与Ⅰ型相似。 Ⅲ型样品与前两类均不同, 仅发育327.6～328.8和389.0～390.1 cm-1两个较强的散射峰, 样品Eg值(0.94～1.14×103)较高, Ag值(0.27～0.33×103)较低, Tg值低于检测限。 分析表明, Ⅰ型样品的前三个散射峰分别为与黄铁矿的Fe-［S2］2-变形振动、 伸缩振动和S—S伸缩振动相关; 后两个散射峰分别与石墨微晶振动和石墨晶面内C—C伸缩振动对应, 展现出黄铁矿特征和天然焦的共同特征, 推测为遭受天然焦混染的黄铁矿混晶。 Ⅱ型样品发育前3个散射峰, 指示其为典型的黄铁矿晶体; 而Ⅲ型样品的谱峰特征与白铁矿相似, 推测其有可能为黄铁矿的低温白铁矿变晶。 进一步分析还表明, Ⅰ型和Ⅱ型拉曼散射强度相近, Ⅲ型样品较前二者明显偏低, 暗示Ⅰ型和Ⅱ型样品形成压力相近, 而Ⅲ型样品形成压力较低; 三者Ag峰分别依次较前者向高频偏移4.4～6.7和4.5～8.4 cm-1, 这指示Ⅰ型、 Ⅱ型和Ⅲ型样品的形成温度依次显著降低。 依据上述光谱证据认为, 淮北卧龙湖煤矿内蚀变煤和过渡带内黄铁矿均为中高温产物, 应为岩-煤蚀变过程中的产物; 而侵入岩内发育黄铁矿的低温白铁矿变体很可能为岩体固结后的次生产物。

立方晶系的黄铁矿型FeS2薄膜具有高的吸收系数，并且其组成元素储量丰富，无毒，环境相容性好，有望成为新一代薄膜太阳电池吸收层材料。介绍了FeS2的光学特性并详细阐述了FeS2薄膜的制备方法和各工艺方法的特点，叙述了FeS2掺杂改性方面的一些重要研究进展。