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辉铋矿低熔点绿色金属铋的重要来源

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本期介绍的是来自于澳大利亚新南威尔士州的辉铋矿标本,其上的纤维状集合体散发着厚重的金属光泽。标本收藏于昆明理工大学地学博物馆,属于世界岩矿标本。

辉铋矿是元素铋的重要赋存矿物,主要成分为硫化铋,其中铋含量为81.3%,在化学成分中Pb、Cu、Sb、Fe等可能以类质同象的形式置换Bi进入晶格。

辉铋矿为斜方晶系矿物,具有链状结构,晶体常发育为纤细棱柱状或针状,集合体呈放射状、粒状或致密块状。

图为澳大利亚新南威尔士州的辉铋矿标本

辉铋矿呈铅灰色至锡白色,常带有黄色或彩色的斑状锖色,铅灰色条痕,金属光泽,发育一组完全解理,质地很软(摩氏硬度2-2.5),用指甲即可划出痕迹,相对密度6.8。

辉铋矿与辉锑矿这两种矿物在外观上非常相似,它们的颜色、形态、硬度等方面都很接近。可以借助以下特征将二者区分开来:辉铋矿具有更强的光泽和更高的比重,无垂直晶体延长方向的聚片双晶纹,加氢氧化钾(KOH)试剂时不变色,辉铋矿经常与高温热液矿床中的黑钨矿、锡石、辉钼矿、毒砂等共生。而辉锑矿光泽强度和比重不及辉铋矿,解理面上常可见到垂直晶体延长方向的聚片双晶纹,当遇KOH试剂时表面立即变成黄-褐色,辉锑矿经常与低温热液矿床中的雄黄、雌黄、辰砂等共生。

辉铋矿为分布最广的铋矿物,但极少形成以辉铋矿为主的独立矿床,它往往产在以其它金属矿物为主的矿床中。辉铋矿主要见于高温热液钨锡矿床,在中温热液矿床和接触交代矿床中也有产出。

图为澳大利亚新南威尔士州的辉铋矿标本细节

辉铋矿是提炼金属铋的最主要矿物原料,由于铋位于金属和非金属的交界处,具有熔点低、密度大的特殊性质,而且毒性比同族元素砷和锑要低,因此被称为“绿色金属”。低毒、低放射性的重金属元素铋目前主要运用在工业、医药、半导体等几大领域。例如在工业上,铋同铅、锑等金属可组成低熔点合金,可运用于自动喷水器、消防装置以及自动灭火系统的安全塞。在医药方面,铋化合物被当做药物使用已超过百年,铋药剂可以吸附病毒和细菌,有止泻和防腐的功能。在半导体领域,高纯度的铋、锑、硒等制备的半导体制冷材料可用于超级恒温槽、医疗激光仪器,氧化铋作为优良的半导体材料被广泛研究,还在光电催化、阻燃等方面有诸多应用。

世界著名的辉铋矿产地有玻利维亚、秘鲁、俄罗斯、美国等地,我国赣南一带的钨锡矿床中也富含辉铋矿。

撰稿:朱俊、申岑、王雷

科学顾问:张世涛

拍摄:杨宇晨

海报:郑弼尹

依托单位:昆明理工大学国土资源工程学院

本文来源:科普中国




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