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锶矿

 

一、概述

  由于其很强的吸收辐射功能和独特的物理化学性能,而被广泛应用于、、、、、和等各个领域。 随着世界的不断发展,锶的使用领域也随之而逐步扩大和变化。19世纪末到本世纪初,人们用于制糖业,以提纯甜菜糖浆;两次世界大战期间,锶化合物广泛用于生产及;本世纪二三十年代,用作的,以除去、等有害杂质;50年代,在电解锌生产中,用碳酸锶提纯,其可达99.99%;60年代末,碳酸锶广泛用作;用于,用作;1968年发现碳酸锶X射线的功能,并将其应用于荧屏玻璃,现需求量正在大幅度增长;锶在其他领域中也不断地扩大其应用范围。从此,锶碳酸盐和其他锶化合物(锶盐)作为重要的原料,受到人们普遍的关注与重视。 根据世界对锶需求的稳步增长及我国丰富的锶矿资源和良好的锶矿找矿前景,锶矿资源除满足我国国民经济发展过程中自身需求外,还可发展锶矿资源及其多种制品外向型经济,参与国际竞争。因此,锶矿资源不但是世界上重要的战略性资源,而且在我国国民经济中的地位与作用,也将日益上升、日趋重要。

二、矿物原料特点

  锶是中广泛分布的。锶位于第五周期第二族,是族之一。迄今,世界上已发现的锶约46种。而我国产出的锶矿物也已达9种之多,其为: 1.(Celestite),(,,)〔SO4〕 天青石化学组成为SrO 56.42,SO3 43.58。但由于天青石成分中常含有以类质同象形式存在的Ba和Ca,因此常可构成类质同象系列矿物钡天青石(Barytocelestine)和钙天青石(Calciocelestine)。 天青石常呈厚板状或柱状,呈粒状,偶见纤维状、结核状。天青石纯净,为无色透明,通常呈白色、浅蓝色等,,面呈变彩。3~3.5,性脆,比重3.9~4.0。 2.(Strontianite),Sr〔CO3〕 又称“”。化学组成为SrO 70.19,CO2 29.81。常含钙。合成实验表明,SrCO3和BaCO3间可形成完全的类质同象系列,但自然界产出的碳酸锶矿含Ba仅2%~3%,经常有钙锶,钙含量可达10.6%。 矿物体常呈针状、矛头状、依(110)为,集合体呈块状或纤维状。 碳酸锶矿通常为白色,有时因含杂质,而成灰、黄、白、浅绿或褐色等,玻璃,呈,硬度3.5,性脆,比重3.76。 碳酸锶矿常与天青石矿伴生,通常分布于天青石地表淋滤带中,仅在个别具特定的、条件下的天青石矿,在及其以上部分方可能形成具工业价值的碳酸锶矿体或。 3.富锶文石(Strontianiferous),(Ca,Sr)〔CO3〕 属碳酸锶矿-(SrCO3-CaCO3)系列的成员矿物之一,产于我国内蒙古铁铌稀土矿床的脉状含铌白云碳酸盐岩中(梁有彬,1990)。伴生矿物有钙碳锶矿、钡白云石、等。分析结果表明;CaO20.58,SrO 43.34,BaO 1.75,MgO 0.14,FeO 0.09,Ce2O3 0.45%,CO2 36.12%(),总合102.47%。 4.硫磷铝锶石(Svanbergite),(Sr,Ca)Al3〔(PO4)1.4(SO4)0.6〕2(OH)5•H2O 属磷铝锶石(Goyazite),SrAl3〔PO4〕2(OH)5•H2O的变种,锶部分被钙代替,〔PO4〕3-部分被〔SO4〕2-取代。产于上泥盆统沙窝子组(D3S)底部什邡磷矿床中(王素肱,1989;刘秀清等,1989)。属三方晶系,矿物呈粒状、板状、柱状,菱形六面体,构成具环带结构的浑圆豆粒状及扇形。单矿物化学成分为:Al2O3 33.01,CaO 3.81,SrO 16.81,P2O5 22.71,SO3 8.23,H2O+ 13.34,Fe2O3 0.90,MnO 0.02,MgO 0.48,Na2O 0.06,F0.53,TiO2 0.20,CO2 0.12,总计100.22%。 5.砷铝锶石(Arsenogoyazite),SrAl3〔ASO4〕2(OH) 作为新矿物首次发现于德国(Walenta et al.,1984),与磷铝锶石分别是As+P的两个端员矿物。我国首先发现于某地含金蚀变带的人工重砂中(张如柏等,1987)。有、、、等。矿物属三方晶系,为白色粒状集合体,粒径0.02~0.1mm,D=3.65,H=3.1~3.2。探针分析结果表明:SrO18.37,BaO 0.00,CaO 0.91,Al2O3 30.42,As2O5 39.07,Ce2O3 0.68,FeO 0.40,SiO2 0.10,SO3 0.51,H2O+ 9.58,总计100.04%。 6.钾锶矾(Kalistrontite),K2Sr(SO4)2 首次发现于原苏联某地的盐层下部(Bopohba,1962)。在我国见于四川农乐的杂卤石岩、质硬石膏岩、硬石膏岩和绿豆岩中(莫珉,1987)。属,一般呈梭状、纺锤状、柱状的,粒径0.1~2mm,星散分布于上述岩石中。矿物呈棕色、灰白色、白色,性脆,D=3.34。化学分析结果为:K2O24.48,SrO 22.60,SO3 45.31,CaO 4.89,MgO 1.01,BaO 0.14,Fe2O3 0.07,Cl 0.15,SiO2 1.60,H2O 0.17,不溶残余物0.35,合计100.77%。 7.锶磷钙铝矾(Strontium woodhouseite),(Ca0.77Sr0.33Ba0.04)Al3〔(SO4)(PO4)〕(OH)6 属菱磷铝锶矾(Svanbergite)与磷钙铝矾族的中间过渡型矿物(秦淑英等,1984)。发现于安徽省某床中,与赤铁矿共生,呈脉状产于蚀变粗安岩中。矿物属三方晶系,白色,下呈无色透明集合体。H=4.5,D=3.15。矿物化学分析结果为:Al2O3 33.47,CaO 9.11,SrO 7.78,BaO 1.28,P2O5 18.15,SO3 16.85,H2O+ 12.53,MgO 0.09,V2O5 0.28,ΣREE0.23%。 8.钙碳锶铈矿(Calcian ancylite),TR1.02(Sr0.56Ca0.43Ba0.05)1.04〔(CO3)2•(OH)〕 属碳锶铈矿(Ancylite)的一个含钙较高的。先后发现于某地与霓辉正长岩有关的气成热液稀土矿床中(钱定福,1979)和四川某地的沉积床中(王濮等,1987)。矿物呈无色或淡黄色,他形或半自形细晶结合体。。D=3.96,化学分析结果为:SrO16.00,BaO 2.43,CaO 6.72,TR2O3 47.73(La2O 20.38,Ce2O3 22.75,Pr6O11 1.39,Nd2O3 3.15,Sm2O3 0.07),MgO 0.10,MnO 0.03,SiO2 1.15,U3O8 0.005,K2O0.18,Na2O 0.21,CO2 23.55,H2O+ 2.52,合计100.66%。 9.锶碳铈钠矿(Strontium Carbocernaite),(Ca0.42Sr0.21TR0.21Na0.18Ba0.02)〔CO3〕 1961年首次发现于原苏联。我国发现于山东某地的稀土矿床中,与钙碳锶铈矿共生。矿物属斜方晶系,白色中粗粒状,最大粒径达2 cm。化学分析结果为;TR2O3 26.51,CaO 18.09,SrO 16.10,BaO 1.93,Fe2O3 0.04,MnO 0.28,K2O 0.09,Na2O 4.06,CO2 33.01,H2O+ 3.77,H2O- 0.09,合计103.97%(样品混入少量及2%~3%的、等矿物)。 但作为工业上提取锶的最主要矿物为天青石,仅少数矿床利用碳酸锶矿。硫磷铝锶石及含锶地下卤水等,作为潜在的综合利用对象,同具一定的工业意义。

三、用途与技术经济指标

  天青石是生产各种化合物的最主要锶矿石原料,但由于不同锶化合物各具独特的物理化学性能,因而它们又广泛地应用于有关领域(图3.21.1)。 1.(SrSO4) 比重3.96,溶点1580℃,为白色粉末,溶于热浓硫酸,微溶于水、稀和稀。硫酸锶是天青石矿物的主要化学成分,是生产碳酸锶的原料,主要用于烟火、陶瓷工业和作的脱铁剂。 2.碳酸锶(SrCO3) 比重3.7,熔点1497℃。碳酸锶是目前运用最广的锶化合物,用它制造的玻璃能吸收X射线,是生产彩色电视和的原料,但碳酸锶的纯度要求高(Sr/BaCO3>98%)。在中可作制取高纯锌的脱铅剂。 3.[Sr(NO3)2] 2.986,570℃。硝酸锶是,与接触、、、遇火能引起和,发出深色火焰。因此硝酸锶主要用于制造红色烟火和各种信号弹、火焰筒、。 4.(SrCrO4) 比重3.9。向中加入铬酸锶,可形成一层防腐层,该防护层可以有效地保护,尤其是机壳和船体。因此铬酸锶主要用于制造防锈颜料。 5.铁酸锶(SrFe12O18) 具有较高的、良好的热阻性、电阻性及,能够抵抗脱磁,因此铁酸锶可生产永久陶瓷磁铁,广泛运用于、及的生产中。 6.钛酸锶(SrTiO3) 钛酸锶是一种高技术的锶陶瓷,在有些中用作,在光学和压电学方面用作感光片,亦用于生产电子计算机存储器。 7.(SrO) 比重4.5,熔点2430℃,用于烟火、、医药等方面。 8.(SrS) 可用在某些发光性和颜料中作。 9.氯化锶(SrCl2•6H2O) 可用于烟火、燃料及医药工业。 10.氢氧化锶〔Sr(OH)2〕和锶水化合物〔Sr(OH)2•8H2O〕 可用于生产锶润滑膏和,前者又可用作及塑料胶。 此外,可制作电子设备的大型晶体。锶的可用于制造等。 锶化合物(SrSO4或SrO、SrCO3)在矿石中的含量是评价锶矿石质量的主要技术经济指标。我国化学工业部规定,以含80%SrSO4的天青石矿石为标矿。 我国目前对天青石质量尚无统一的标准,对于出口的天青石精矿有如下的产品质量规定:SrSO4不低于92%,BaSO4为4%以下,CaSO4为4%以下,其他2%以下,要求磨碎至粉状,为200目,筛余量不大于6.5%。 锶矿的主要有害成分是Ba、Ca、Fe。据1986年3月,全国矿产储量委员会所编《矿产工业要求参考手册》,有害杂质BaSO4和CaO含量应分别≤4%和≤5%。而国外用于生产碳酸锶的天青石精矿(SrSO490%~95%)的技术要求分别为:BaSO41%~2%,Fe2O30.4%~0.5%,F<0.1%。

四、矿业简史

  世界上最早发现的锶矿物是菱锶矿,是1787年在斯特郎丁(Strontian)镇的铅矿石中首次发现的。1790年,阿•克劳福特(Adair Crawford)相继发现,在长期被认为是钡矿物的菱锶矿中含有一种新的元素——锶。1791年为英格兰化学家荷普(T.C.Hope)所证实。1808年英国(H.Davy)用作、作,电解氢氧化锶时,制得少量锶汞齐()。1823年化学家(R.W.Bunsen)用电解氯化锶的方法制得少量金属锶。1884年确立了天青石经复分解制取碳酸锶的方法,同年英国开始开采天青石。一直到本世纪70年代初,所有锶的供应几乎均由位于英格兰西南部的一个天青石矿所提供。本世纪80年代以来,由于天青石应用领域的不断扩大,从而刺激了世界天青石矿产的找、探与开发利用。 我国锶矿地质、工作起步晚,50年代末期开始,直到70年代中期仍局限于普查找矿阶段。1975年开始进行详查、初勘,逐步形成锶矿地质专业队伍,1983年起,全国矿产储量表方开始有锶矿探明记载,并逐步在四川、等地先后建立了以国营为主体,大中小并存,国营、地方、集体同步发展的碳酸锶厂和天青石精矿选厂,锶矿开发正处于一个新的发展时期。

五、资源状况

  截至1996年底,我国共探明13个锶矿(天青石),保有天青石(SrSO4)储量3290.86万t,其中A+B+C级储量占15.7%,为516.80万t。此外尚有164.77万t表外储量。保有储量折算成金属锶为1513.80万t,其中A+B+C级为237.73万t。 1985年,我国保有天青石储量只有472.16万t,10年来增长了近7倍。据美国矿业局《Mineral Commodity Summaries,1997》报道,锶储量为680万t,储量基础为1200万t。其中、、、、等国锶资源比较丰富,但是远不如中国。就是最丰富的美国锶的储量基础也只有136万t。由此可见,中国是世界上锶矿资源最为丰富的国家。

六、地理分布

  已的13个锶矿床,分布在6个。其中省储量最多,为1591.15万t,占全国总保有储量的48.4%。其次是省,为504.17万t,占全国总保有储量的15.3%。第三位是省,为474.93万t,占全国总保有储量的14.4%。此外尚有、四川和江苏省。

七、资源特点

  我国锶矿储量中,占的比重不小。据统计,1996年,伴生矿储量总计达1322.34万t,占全国总保有储量的40.2%。主要伴生锶矿床有湖北黄石市狮子立山、凤梨山铅锌锶矿;云南金顶及金顶铅锌矿架崖山矿段和跑马山矿段,陕西洛南县黄龙铺。 我国单一锶矿矿石都低于60%(表3.21.2),石较少。中低品位矿石构成了锶矿的主体。伴生锶矿矿石品位更低,云南金顶铅锌矿平均含SrSO4只有8%左右,陕西洛南县黄龙铺钼矿的SrSO4含量更低,只有4%左右。

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