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白鎢礦

白鎢礦
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白鎢礦是一種礦石,外形為粒狀石塊,白色帶黃,有脂肪光澤。橙色,雙錐狀晶體,晶體碩大,且尖端呈透明深橙色。與方解石白雲母和黑色錫石共生,其中白鎢礦和方解石具有螢光性。加熱或經紫外線照射,略呈紫色。是煉鎢的主要原料。

目錄

基本信息

中文名:白鎢礦、 外文名:Scheelite、 類別:鎢酸鈣、 光澤:玻璃至鑽石般的、 晶系:正方、 硬度:5、 比重:6.10

礦物概述

化學組成為Ca(WO4)、晶體屬四方晶系的鎢酸鹽礦物。英文中以白鎢礦中的鎢酸的發現者C.W.舍勒(Scheele)姓氏命名。舊名鈣鎢礦或鎢酸鈣礦。WO3含量為 80.6%。它與黑鎢礦同為鎢的最主要礦石礦物。成分中鎢可部分被鉬成類質同象替代。晶體為近於八面體的四方雙錐狀,通常呈不規則粒狀或緻密塊狀集合體。無色或白色,一般多呈灰色、淺黃、淺紫或淺褐色。玻璃光澤到金剛光澤,斷口呈油脂光澤。解理中等,斷口參差狀。摩斯硬度4.5~5。比重大,達6.10。在紫外線照射下發淺藍色熒光。白鎢礦主要產於花崗岩與石灰岩接觸帶的夕卡岩中。中國湖南瑤崗仙是世界著名的白鎢礦產地。世界其他主要產地有朝鮮南部的山塘、德國薩克森、英國康沃爾、澳大利亞新南威爾士、玻利維亞北部和美國內華達等。一種礦石,外形為粒狀石塊,白色帶黃,有脂肪光澤。加熱或經紫外線照射,略呈紫色。是煉鎢的主要原料。

結構性質

化學組成:CaWO4,CaO19.47%,WO380.53%

鑑定特徵:以色淺,油脂光澤,比重大、在紫外線下發出淡藍色熒光和難熔的特徵作為鑑定特徵

 
白鎢礦寶石
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成因產狀:主要產出於接觸交代礦床中,與石榴子石,符山石,透輝石等礦物伴生,或產於高溫熱液中與黑鎢礦等伴生;

著名產地:世界著名的產地有中國四川平武;德國的Saxony、Bohemia;英國的Cornwall;澳洲的NewSouthWales、Queensland;玻利維亞的北部;美國的Nevada,Arizona和California等州;加拿大的BritishColumbia、Yukon和NorthwestTerritories邊界的東方等地。

名稱來源:用來紀念一位18世紀最早發現鎢的瑞典化學家K.W.Scheele(1742-1786),而以其名字命名。[1]

晶體形態

四方雙錐晶類,晶形常呈近於八面體的四方雙錐,也有沿呈板狀。主要單形為四方雙錐e和p,四方雙錐e的晶面常具斜紋和蝕象。依(110)成雙晶

晶體結構

晶系和空間群:四方晶系,4/m

晶胞參數:a0=5.25牛=11.40牛

粉晶數據:3.1(1)4.76(0.55)3.072(0.3)

物理性質

硬度:4.5

比重:6.1g/cm3

斷口:參差狀斷口

顏色:灰色、淺黃色、淺紫色或淺褐色,有時帶有綠色、桔黃色或紅色

條痕:黃綠色

透明度:透明到半透明

光澤:油脂光澤或金剛光澤

發光性:熒光,UV短波為亮藍白色

折射率:1.915-1.937,雙折射率為0.016

色散:0.026

光性一軸晶正光性,多色性弱,紫外熒光短波紫外線下呈淺藍色至黃色熒光,吸收光譜可見綠區和黃區有數條吸收線

其他:在短波紫外光下,此礦物發出鮮艷的藍白熒光

光學性質

一軸晶( ),No=1.918-1.92,Ne=1.934-1.937,雙反射率=0.0160-0.0170

應用價值

目前世界上開採出的白鎢礦,80%用於優質鋼的冶煉,15%用於生產硬質鋼,5%其他用於其他用途。鎢可以製造槍械、火箭推進器的噴嘴、切削金屬,是一種用途較廣的金屬。 鎢以純金屬狀態和合金系狀態廣泛應用於現代工業中,合金系狀態中最主要的是合金鋼、以碳化鎢為基的硬質合金、耐磨合金和強熱合金。[2]

屬性

其晶體結構為四方晶系, 晶體常呈四方雙錐(偽正八面體),也有的沿(001)呈板狀。主要單形:四方雙錐e{101}、p{111}、h{313}、k{515},平行雙面c{001},還可見四方雙錐β{113}、s{131}。四方雙錐e{101}晶面常具斜紋和蝕象(均能反映四次對稱),依(110)成雙晶普遍。集合體多呈不規則粒狀,較少呈緻密塊狀。顏色多為灰色、黃白色或淺紫、淺褐色、也有帶綠色、橘黃色甚至帶紅色,無色、白色者也有見。透明至半透明,油脂光澤或金剛光澤。解理{111}中等,斷口為參差狀,硬度4.5-5,性脆,比重5.8 - 6.2。

白鎢礦的折射率(1.918–1.937 ),最多雙折射( 0.016)和分散. (0.026)都是適度高。這些因素結合在一起,導致白鎢礦的高光澤和可察覺的「火」,接近的鑽石.

白鎢礦會發出熒光在短波ultraviolet紫外線光,明亮的藍色礦物發光。存在鉬. 微量雜質偶爾會導致一個綠色的光芒。.熒光的白鎢礦,往往伴隨自然金、被地質學家在尋找金礦。[3]

白鎢礦形成環境

白鎢礦通常產出於接觸交代矽卡岩、高溫熱液脈和雲英岩中,少數情況下也可以在花崗偉晶岩中發育形成。形成溫度在低於200到500°C之間,壓力處於200到1500巴之間,一般而言高溫白鎢礦多出現在矽卡岩礦床中,不過這種礦床類型也會出現形成溫度略高於200度的白鎢礦,前者出現在干矽卡岩階段形成的矽卡岩中,後者對應較晚的石英硫化物階段。典型礦物組合包括錫石、黑鎢礦、黃玉螢石磷灰石、電氣石、石英、鈣鋁榴石-鈣鐵榴石、透輝石、符山石和透閃石。

白鎢礦通常與錫、鉬、鉍等伴生於斑岩型(陽儲嶺)、矽卡岩型(南泥湖、柿竹園、三道莊、黃沙坪)、雲英岩型(柿竹園))以及石英脈型(西華山、盤古山)等岩漿熱液礦床中;一些熱液金礦中也發育白鎢礦,例如澳大利亞Kalgoorlie-Norseman地區綠岩帶中的石英脈型金礦床,加拿大新斯科舍Meguma地體濁積岩中的石英脈型金礦床,中亞烏茲別克斯坦的穆龍套金礦床,哈薩克斯坦的別斯秋別礦田、斯捷普尼亞克礦田和傑拉姆別特礦田中含金硫化物(+/-碲化物)石英脈,中國雲南大坪金礦床、四川馬腦殼礦床、甘肅寨上礦床、湖南沃溪礦床,其中沃溪礦床的白鎢礦和金、銻均達到了可采品位,非常罕見;此外,在川西北的雪寶頂偉晶岩礦床中,白鎢礦和錫石、綠柱石、電氣石、磷灰石共生,這些礦物顆粒大、晶形好,已經達到寶石級。[4]

發生

白鎢礦發生在接觸變質卡岩年代;在高溫l熱液靜脈和雲英岩; 更少的一般花崗岩pegmatite偉晶岩.年代溫度和壓力的形成是200到500°C之間,從200年到1500年。典型礦物組合包括錫石,鎢錳鐵礦,黃玉螢石,磷灰石電氣石石英,鈣鋁榴石–——鈣鐵榴石,透輝石,火山石和透閃石

白鎢礦通常發生在錫軸承靜脈;有時被發現在協會與黃細水晶已經獲得Caldbeck瀑布在坎布里亞郡, 和in在波希米亞在瑞士在西里西亞,騎兵山脈in在亞利桑那州和其他地方。At在特魯姆布操刀在康涅狄格州and和在日本大水晶的白鎢礦鎢完全改變了,已經發現:那些來自日本一直被稱為「方鎢鐵礦它被開採在國王島,澳大利亞,在奧塔哥中部and和平i在北奧塔哥在金色的酒吧和我在死馬溪在第一次世界大戰中納爾遜,新西蘭所需的詳細。

原料特點

鎢是一種分布較廣泛的元素,幾乎遍見於各類岩石中,但含量較低。通過有關地質作用加以富集才能形成礦床作為商品礦石開採。鎢在地殼中的平均含量為1.3×10-6,在花崗岩中含量平均為1.5×10-6。鎢在自然界主要呈六價陽離子,其離子半徑為0.68×10-10m。由於W6 離子半徑小,電價高,具有強極化能力,易形成絡陰離子,因此鎢主要以絡陰離子形式[WO4]2-,與溶液中的Fe2 、Mn2 、Ca2 等陽離子結合形成黑鎢礦或白鎢礦沉澱。黑鎢礦結晶溫度為320~240℃,白鎢礦的結晶溫度為300~200℃。

在表生作用中,由於含鎢礦物較穩定,常形成砂礦。但在酸性條件下,含鎢礦物可被分解,並以WO3形式溶於地表水中,在一定條件下形成某些鎢的次生礦物。有時以礦物微粒或離子形式被粘土或鐵錳氧化物吸附而集聚於頁岩、泥質細砂岩及鐵錳礦層中。近年來在古老的變質岩系中發現有層控鎢礦床和鎢的礦源層,說明在變質作用過程中,鎢也能發生某種程度的富集。

礦物組成

鎢的重要礦物均為鎢酸鹽。在成礦作用過程中能與[WO4]2-絡陰離子結合的陽離子僅有幾個,主要有Ca2 、Fe2 、Mn2 、Pb2 ,其次為Cu2 、Zn2 、Al3 、Fe3 、Y3 等,因而礦物種類有限,目前在地殼中僅發現有20餘種鎢礦物和含鎢礦物,即黑鎢礦族:鎢錳礦、鎢鐵礦、黑鎢礦;白鎢礦族:白鎢礦(鈣鎢礦)、鉬白鎢礦、銅白鎢礦;鎢華類礦物:鎢華、水鎢華、高鐵鎢華、釔鎢華、銅鎢華、水鎢鋁礦;不常見的鎢礦物:鎢鉛礦、斜鎢鉛礦、鉬鎢鉛礦、鎢鋅礦、鎢鉍礦、銻鎢燒綠石、鈦釔釷礦(含鎢)、硫鎢礦等。儘管已發現的鎢礦物和含鎢礦物有20餘種,但其中具有開採經濟價值的只有黑鎢礦和白鎢礦。黑鎢礦(Fe、Mn)WO4,含WO376%;白鎢礦CaWO4,含WO380.6%。

應用價值

目前世界上開採出的白鎢礦,80%用於優質鋼的冶煉,15%用於生產硬質鋼,5%其他用於其他用途。鎢可以製造槍械、火箭推進器的噴嘴、切削金屬,是一種用途較廣的金屬。

18世紀50年代,化學家曾發現鎢對鋼性質的影響。然而,鎢鋼開始生產和廣泛應用是在19世紀末和20世紀初。

1900年在巴黎世界博覽會上,首次展出了高速鋼。因此,鎢的提取工業從此得到了迅猛發展。這種鋼的出現標誌了金屬切割加工領域的重大技術進步。鎢成為最重要的合金元素。

1900年,俄國發明家А.Н.Ладыгин首先建議在照明燈泡中應用鎢。在1909年Кулидж制定基於粉末冶金法,採用壓力加工的工藝方法之後,鎢才有可能在電真空技術中得到廣泛的應用。

1927——1928年採用以碳化鎢為主成分研製出硬質合金,這是鎢的工業發展史中的一個重要階段。這些合金各方面的性質都超過了最好的工具鋼,在現代技術中得到了廣泛的使用。

鎢以純金屬狀態和以合金系狀態廣泛應用於現代技術中,合金系狀態中最主要的是合金鋼、以碳化鎢為基的硬質合金、耐磨合金和強熱合金。

礦業簡史

從1783年西班牙首次用炭從黑鎢礦中提取了金屬鎢至今有200餘年的鎢礦開發、冶煉、加工歷史。中國對世界鎢業發展作出了舉世矚目的貢獻。我國鎢礦於1907年發現於江西省大余縣西華山,鎢礦開採始於1915~1916年(據《中國礦床發現史·江西卷》,1996年)。此後在南嶺地區相繼發現不少鎢礦區,生產不斷擴大,至第一次世界大戰末期,鎢精礦產量達到萬噸,躍居世界鎢精礦產量首位,至今仍居世界第1位。

中國鎢礦資源豐富。開發鎢礦地質調查工作,由翁文灝先生創始於1916年,爾後在河北、江西、廣東、廣西等省(區)分別做了一些探測工作。20世紀三四十年代,對贛、湘、粵、桂、滇等省(區)的一些鎢礦床進行了較系統的地質調查,特別是對贛南地區的鎢礦,先後有燕春台、查宗祿、周道隆、徐克勤、丁毅、張兆瑾、馬振圖等地質學家做了頗有成就的地質調查研究。其中,徐克勤、丁毅所著《江西南部鎢礦地質志》(1943),對贛南幾十年鎢礦床分別作了系統的論述,堪稱我國第一部鎢礦地質專著。這些地質前輩的工作成果,不僅為後來地質勘探工作奠定了基礎,而且也為當時開採贛南鎢礦提供了重要依據。

1935年江西省成立了資源委員會鎢業管理處,統一價格,收購鎢砂。1938年西華山建立礦場,投資經營東西大巷,進行坑采。抗戰勝利後改為資源委員會第一特種礦產管理處西華山工程處。據不完全統計,西華山鎢礦至新中國成立前,共采出鎢砂近5萬t。1937年成立大吉山鎢礦工程處,收回民窿開鑿第九中段,開始國營生產。

在30~40年代,不僅發現了大量黑鎢礦,而且白鎢礦也有陸續發現。資源委員會礦產測勘處金耀華、楊博泉於1943年對雲南省文山縣老君山地區進行礦產地質調查時,首次發現接觸交代型白鎢礦床(夕卡岩型白鎢礦床),著有《雲南文山老君山白鎢礦床之成因及其意義》論文(地質論評,1943,№.Ⅷ)。1947年徐克勤又在湖南省宜章瑤崗仙和尚灘發現了白鎢礦床,並寫專文報道。

新中國成立後,為振興鎢業,在五六十年代開展了前所未有的大規模鎢礦地質普查和勘探工作。由原重工業部、冶金部、地質部所屬地質勘探部門,迅速地對贛、湘、粵以及閩、桂、滇等省區的鎢礦開展全面普查勘探工作,在第一個五年計劃期間(1953~1957年),為贛南西華山、大吉山、巋美山、盤古山等「四大名山」黑鎢礦床作為重點礦山建設項目以及在湘南、粵北、桂東北等地區的鎢礦建設礦山,提供了可靠的地質成果,作為採選設計的依據。60~80年代,為保礦山、保建設和鎢業持續發展,繼續進行了大量地質勘查工作,在華南和西北甘肅等地又發現並探明了一批大型、超大型鎢礦,為中國鎢業可持續發展,準備了充足的礦產資源。

在大量地質勘探工作基礎上,從50~70年代建成了原中央直屬企業的礦山有20多座和一大批地方國營的中小型礦山,到80年代以來,國營鎢礦山形成生產礦石總能力達870萬t。年產鎢精礦4~5萬t(WO3含量)。

提取方法

白鎢礦床常伴有硫化礦,其中輝鉬礦尤為常見,在白鎢礦的選礦方法中一般先浮選硫化礦,後浮白鎢礦。白鎢礦的浮選是在鹼性介質中進行,用碳酸鈉、氫氧化鈉調整礦漿pH到9-10.5,常用的抑制劑有水玻璃,白雀樹皮汁,丹寧及各種磷酸鹽。捕收劑常用的有油酸,油酸鈉,塔爾油,氧化石蠟皂等,這些捕收劑都具有起泡性能,一般不另加起泡劑。白鎢礦具有很好的可浮性,在礦石中多存在與其性質相類似的含鈣脈石礦物,如方解石,螢石,磷灰石等而導致浮選過程的複雜化。為改善浮選過程的選擇性,將多價金屬鹽(如硫酸亞鐵)加到水玻璃中,能顯著提高白鎢的浮選效果。

白鎢礦的選礦根據礦石浸染特性,可採用重選與浮選相結合,或單一浮選法,個別也進行預先富集,利用紫外線熒光揀選機從原礦中選出50%的廢石,其品位低於選礦廠排出的尾礦,白鎢礦的回收率達90~96%。

白鎢礦床常伴有多種硫化礦,其中輝鉬礦尤為常見,在選礦過程中一般先浮硫化礦,後浮白鎢礦。白鎢礦的浮選是在鹼性介質中進行,用碳酸鈉、氫氧化鈉調整礦漿pH到9~10.5,常用的抑制劑有水玻璃(模數為2.2~3),白雀樹皮汁、丹寧及各種磷酸鹽。捕收劑常用的有油酸、油酸鈉、塔爾油、氧化石蠟皂等,這些捕收劑都具有起泡性能,一般不另加起泡劑。

白鎢礦具有很好的可浮性,在礦石中多因存在與其性質相類似的含鈣脈石礦物,如方解石、螢石、磷灰石等而導致浮選過程的複雜化。為改善浮選過程的選擇性,將多價金屬鹽(如硫酸亞鐵)加到水玻璃中,能顯著提高白鎢礦的浮選效果。

提高礦漿溫度也是改善白鎢浮選的一項重要措施,彼得洛夫法即是利用礦漿加溫到70~90℃,加入大量水玻璃,使方解石表面上的捕收劑被解吸,白鎢礦獲得選擇性地上浮。

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參考來源