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倾听矿物的声音—白钨矿

2018/4/11 17:31:01本站原创 字体:



白钨矿(Scheelite)普罗米修斯为人类偷来了天火钨却把光明带给了人类


1809年世界上第一盏电灯(弧光灯)在英国诞生,接下来近一百年的时间人们都在探索更好的灯丝材料,其间历经炭→白金→棉纱→日本竹丝,直到1906年,爱迪生改良灯丝为钨,使得电灯泡的寿命大大延长,从此给黑暗带来无穷无尽的光明。而我们今天的主角白钨矿则是钨的重要矿石来源,让我们一起去了解白钨矿的前世今生。

图1-1 钨丝电灯泡



化学组成




Ca[WO4]



CaO含量为19.4%,WO3的含量为80.6%。W与Mo可以完全类质同象置换,部分Ca可被Cu2+代替。




晶体结构




四方晶系



晶体属四方晶系,a0=0.525nm,c0=1.140nm;Z=4。

晶体呈假八面体状或沿(001)板状。集合体多呈不规则粒状,较少呈致密块状。常依(110)成双晶。



  图2-1 白钨矿的晶体结构                  

 

  图2-2 白钨矿晶体

八面体白钨矿





物理性质



带黄或紫色调的白色;油脂光泽或金刚光泽;透明至半透明。硬度4.5—5;{111}中等解理;参差状断口;性脆。相对密度5.8—6.2(随Mo增加而降低)。紫外线照射发天蓝色至黄色荧光(随Mo增加变浅黄至白)。含钼0.5%时发浅蓝色荧光,0.96—4.8%时发黄色荧光,4.8%以上发白色荧光。

 图3-1 黄色白钨矿 

图3-2 紫色白钨矿





成因及产状





白钨矿主要产于矽卡岩、伟晶岩和高—中温热液脉花岗岩。中国湖南瑶岗仙和四川雪宝顶是世界著名的白钨矿产地,后者的白钨矿一度引起收藏热潮,至今仍然是爱好者们心仪的必备藏品之一。世界其他主要产地有朝鲜南部的山塘、德国萨克森、英国康沃尔、澳大利亚新南威尔士、玻利维亚北部和美国内华达等。



图4-1 湖南瑶岗仙经典白钨矿标本



白钨矿通常与锡、钼、铋等伴生于斑岩型(阳储岭)、矽卡岩型(南泥湖、柿竹园、三道庄、黄沙坪)、云英岩型(柿竹园)以及石英脉型(西华山、盘古山)等岩浆热液矿床中。


一些热液金矿中也发育白钨矿,例如澳大利亚Kalgoorlie-Norseman地区绿岩带中的石英脉型金矿床,加拿大新斯科舍Meguma地体浊积岩中的石英脉型金矿床,中亚乌兹别克斯坦的穆龙套金矿床,哈萨克斯坦的别斯秋别矿田、斯捷普尼亚克矿田和杰拉姆别特矿田中含金硫化物(+/-碲化物)石英脉,中国云南大坪金矿床、四川马脑壳矿床、甘肃寨上矿床、湖南沃溪矿床,其中沃溪矿床的白钨矿和金、锑均达到了可采品位,非常罕见;此外,在川西北的雪宝顶伟晶岩矿床中,白钨矿和锡石、绿柱石、电气石、磷灰石共生,这些矿物颗粒大、晶形好,已经达到宝石级。



图4-2 宝石级白钨矿

鉴定特征


白色、金黄色、烟灰色等,油脂光泽,相对密度大,紫外线照射发天蓝色荧光。八面体晶型,在水中保持白色与白色石英相区别(后者在水中呈半透明状)。


图5-1 白钨矿天蓝色荧光


选矿方法

白钨矿床常伴有硫化矿,其中辉钼矿尤为常见。白钨矿的选矿方法一般先浮选硫化矿,后浮白钨矿。白钨矿的浮选是在碱性介质中进行,用碳酸钠、氢氧化钠调整矿浆PH到9-10.5,常用的抑制剂有水玻璃,白雀树皮汁,丹宁及各种磷酸盐。捕收剂常用的有油酸,油酸钠,塔尔油,氧化石蜡皂等,这些捕收剂都具有起泡性能,一般不另加起泡剂。白钨矿具有很好的可浮性,在矿石中多存在与其性质相类似的含钙脉石矿物,如方解石,萤石,磷灰石等而导致浮选过程的复杂化。为改善浮选过程的选择性,将多价金属盐(如硫酸亚铁)加到水玻璃中,能显著提高白钨矿的浮选效果。





主要用途

目前世界上开采出的白钨矿,80%用于优质钢的冶炼,15%用于生产硬质钢,5%用于其他用途。钨可以制造枪械、火箭推进器的喷嘴、切削金属,是一种用途较广的金属。

18世纪50年代,化学家曾发现钨对钢性质的影响。然而,钨钢开始生产和广泛应用是在19世纪末和20世纪初。1900年在巴黎世界博览会上,首次展出了高速钢。因此,钨的提取工业从此得到了迅猛发展。这种钢的出现标志了金属切割加工领域的重大技术进步。钨成为最重要的合金元素。

钨以纯金属状态和以合金系状态广泛应用于现代技术中,合金系状态中最主要的是合金钢、以碳化钨为基的硬质合金、耐磨合金和强热合金。



 图7-1 钨钢 


图7-2 碳化钨




矿业简史

从1783年西班牙首次用炭从黑钨矿中提取了金属钨至今有200余年的钨矿开发、冶炼、加工历史。中国对世界钨业发展作出了举世瞩目的贡献。我国钨矿于1907年发现于江西省大余县西华山,钨矿开采始于1915~1916年(据《中国矿床发现史·江西卷》,1996年)。此后在南岭地区相继发现不少钨矿区,生产不断扩大,至第一次世界大战末期,钨精矿产量达到万吨,跃居世界钨精矿产量首位,至今仍居世界第1位。


资源状况
钨矿是我国的优势矿产资源,截至2016年年底,中国钨矿查明资源储量约为1015.95万t,占全球储量比重超过50%,位居世界第一。

中国钨矿资源丰富,著称世界,其储量在世界排位,以中国A+B+C级储量同世界储量基础相比居世界第1位。第2位加拿大(储量基础49.3万t)、第3位俄罗斯(储量基础35.5万t)。中国钨矿不仅储量居世界第一,而且产量和出口量长期以来也居世界第一,因而被称誉为“世界三个第一”,打破了多项中国纪录、世界纪录。