碳酸鍶礦

碳酸鍶礦是一種碳酸鹽礦物，屬文石族礦物。它的晶體為針狀，晶體集合體一般為粒狀、柱狀、放射性針。無色及白、綠黃色調，透明至半透明，玻璃光澤。碳酸鍶礦可溶於稀鹽酸並會發泡。

基本介紹

• 中文名：碳酸鍶礦
• 外文名：Strontianite
• 又名：菱鍶礦
• Ca含量：10.6%

晶體化學

理論組成(wB%)：SrO 70.19，CO2 29.81。常有Ca置換Sr，一般天然碳酸鍶礦的Ca:Sr<1:4.5；有時Ca含量可達10.6%。SrCO3—BaCO3之間可形成完全類質同像。但天然碳酸鍶礦的Ba含量很少，只達2~3%。變種有鈣碳酸鍶礦、鋇碳酸鍶礦。

結構與形態

斜方晶系，a0=0.5128nm，b0=0.8421nm，c0=0.6094 nm；Z=4。

斜方雙錐晶類，D2h-mmm(3L23PC)。晶體少見，呈柱狀或針狀。主要單形：平行雙面b、c，斜方柱m、k、i，斜方雙錐p、r等。依(110)成雙晶，使晶體具假六方對稱外形。一般為緻密粒狀、柱狀或針狀。

物理性質

白色，或被雜質染成灰、黃白、綠或褐色。玻璃光澤，斷口油脂光澤。解理中等，和不完全。硬度3.5~4。性脆。相對密度3.6~3.8。在陰極射線下發弱的淺藍光。

產狀與組合

為較少見的礦物。屬中、低溫熱液成因，呈脈狀產於石灰岩或泥灰岩中，與碳酸鋇礦、重晶石、方解石、天青石、螢石及硫化物共生。

鑑定特徵

易溶於稀HCl並起泡。用吹管焰燒經HCl浸濕的樣品，火焰呈鮮紅色。

碳酸鍶礦

工業套用

提取鍶的重要原料。碳酸鍶主要用於製造電視螢屏玻璃，可吸收γ射線；其次用於製造鍶鐵氧體。

用途

兩次世界大戰期間，鍶化合物廣泛用於生產煙火及信號彈；本世紀二三十年代，用碳酸鍶作煉鋼的脫硫劑，以除去硫、磷等有害雜質；50年代，在電解鋅生產中，用碳酸鍶提純鋅，其純度可達99.99%；60年代末，碳酸鍶廣泛用作磁性材料；鈦酸鍶用於電子計算機存儲器，氯化鍶用作火箭燃料；1968年發現碳酸鍶禁止X射線的功能，並將其套用於彩色電視機螢屏玻璃，現需求量正在大幅度增長；鍶在其他領域中也不斷地擴大其套用範圍。從此，鍶碳酸鹽和其他鍶化合物(鍶鹽)作為重要的無機鹽原料，受到人們普遍的關注與重視。 根據世界對鍶需求的穩步增長及中國豐富的鍶礦資源和良好的鍶礦找礦前景，鍶礦資源除滿足中國國民經濟發展過程中自身需求外，還可發展鍶礦資源及其多種製品外向型礦業經濟，參與國際競爭。因此，鍶礦資源不但是世界上重要的戰略性礦產資源，而且在中國國民經濟中的地位與作用，也將日益上升、日趨重要。

原料特點

鍶是自然界中廣泛分布的微量元素。鍶位於元素周期表第五周期第二族，是鹼土金屬族元素之一。迄今，世界上已發現的鍶礦物約46種。而我國產出的鍶礦物也已達9種之多，其為：

碳酸鍶礦

1.天青石(Celestite)，（Sr，Ba，Ca）〔SO4〕

天青石化學組成為SrO56.42，SO343.58。但由於天青石成分中常含有以類質同象形式存在的Ba和Ca，因此常可構成類質同象系列礦物鋇天青石（Barytocelestine）和鈣天青石(Calciocelestine)。

天青石常呈厚板狀或柱狀，集合體呈粒狀，偶見纖維狀、結核狀。天青石純淨晶體，為無色透明，通常呈白色、淺藍色等，玻璃光澤，解理面呈珍珠變彩。硬度3~3.5，性脆，比重3.9~4.0。

2.碳酸鍶礦(Strontianite)，Sr〔CO3〕

又稱“菱鍶礦”。化學組成為SrO70.19，CO229.81。常含鈣。合成實驗表明，SrCO3和BaCO3間可形成完全的類質同象系列，但自然界產出的碳酸鍶礦含Ba僅2%~3%，經常有鈣置換鍶，鈣含量可達10.6%。礦物單晶體常呈針狀、矛頭狀、雙晶依(110)為雙晶面，集合體呈塊狀或纖維狀。

碳酸鍶礦通常為白色，有時因含雜質，而成灰、黃、白、淺綠或褐色等，玻璃光澤，斷面呈油脂光澤，硬度3.5，性脆，比重3.76。碳酸鍶礦常與天青石礦伴生，通常分布於天青石礦體地表淋濾帶中，僅在個別具特定的地質、地貌條件下的天青石礦，在潛水面及其以上部分方可能形成具工業價值的碳酸鍶礦體或礦床。

3.富鍶文石(Strontianiferous)，(Ca，Sr)〔CO3〕

屬碳酸鍶礦-文石(SrCO3-CaCO3)系列的成員礦物之一，產於中國內蒙古白雲鄂博鐵鈮稀土礦床的脈狀含鈮稀土白雲碳酸鹽岩中(梁有彬，1990)。伴生礦物有鈣碳鍶礦、鋇白雲石、重晶石等。電子探針分析結果表明；CaO20.58，SrO43.34，BaO1.75，MgO0.14，FeO0.09，?Ce2O30.45%，CO236.12%（化學分析），總合102.47%。

4.硫磷鋁鍶石(Svanbergite)，(Sr，Ca)Al3〔(PO4)1.4(SO4)0.6〕2(OH)5·H2O

屬磷鋁鍶石(Goyazite)，SrAl3〔PO4〕2（OH）5·H2O的變種，鍶部分被鈣代替，〔PO4〕3-部分被〔SO4〕2-取代。產於四川上泥盆統沙窩子組(D3S)底部什邡磷礦床中(王素肱，1989；劉秀清等，1989)。屬三方晶系，礦物呈粒狀、板狀、柱狀，菱形六面體，構成具環帶結構的渾圓豆粒狀及扇形碎屑。單礦物化學成分為：Al2O333.01，CaO3.81，SrO16.81，P2O522.71，SO38.23，H2O+13.34，Fe2O30.90，MnO0.02，MgO0.48，Na2O0.06，F0.53，TiO20.20，CO20.12，總計100.22%。

碳酸鍶礦

5.砷鋁鍶石(Arsenogoyazte)，SrAl3〔ASO4〕2(OH)

作為新礦物首次發現於德國(Walentaetal.，1984)，與磷鋁鍶石分別是As+P的兩個端員礦物。中國首先發現於新疆某地含金蝕變帶的人工重砂中(張如柏等，1987)。共生礦物有磁鐵礦、石榴子石、鋯石、磷灰石等。礦物屬三方晶系，為白色粒狀集合體，粒徑0.02~0.1mm，D=3.65，H=3.1~3.2。探針分析結果表明：SrO18.37，BaO0.00，CaO0.91，Al2O330.42，As2O539.07，Ce2O30.68，FeO0.40，SiO20.10，SO30.51，H2O+9.58，總計100.04%。

6.鉀鍶礬(Kalistrontite)，K2Sr(SO4)2

首次發現於原蘇聯某地的鹽層下部(Bopohba，1962)。在中國見於四川農樂的雜鹵石岩、雜鹵石質硬石膏岩、硬石膏岩和綠豆岩中(莫珉，1987)。屬三方晶系，一般呈梭狀、紡錘狀、柱狀的自形晶，粒徑0.1~2mm，星散分布於上述岩石中。礦物呈棕色、灰白色、白色，性脆，D=3.34。礦石化學分析結果為：K2O24.48，SrO22.60，SO345.31，CaO4.89，MgO1.01，BaO0.14，Fe2O30.07，Cl0.15，SiO21.60，H2O0.17，不溶殘餘物0.35，合計100.77%。

碳酸鍶礦

7.鍶磷鈣鋁礬(Strontiumwoodhouseite)，(Ca0.77Sr0．33Ba0.04)Al3〔(SO4)(PO4)〕(OH)

屬菱磷鋁鍶礬(Svanbergite）與磷鈣鋁礬族的中間過渡型礦物(秦淑英等，1984)。發現於安徽省某鐵礦床中，與赤鐵礦共生，呈脈狀產於蝕變粗安岩中。礦物屬三方晶系，白色，顯微鏡下呈無色透明微晶集合體。H=4.5，D=3.15。礦物化學分析結果為：Al2O333.47，CaO9.11，SrO7.78，BaO1.28，P2O518.15，SO316.85，H2O+12.53，MgO0.09，V2O50.28，ΣREE0.23%。

8.碳酸鍶礦

鈣碳鍶鈰礦(Calcianancylite)，TR1.02(Sr0.56Ca0.43Ba0.05)1.04〔(CO3)2·(OH)〕

屬碳鍶鈰礦(Ancylite）的一個含鈣較高的亞種。先後發現於山東某地與霓輝正長岩有關的氣成熱液稀土礦床中(錢定福，1979)和四川某地泥盆紀地層的沉積磷礦床中(王濮等，1987)。礦物呈無色或淡黃色，他形或半自形細晶結合體。斜方晶系。D=3.96，化學分析結果為：SrO16.00，BaO2.43，CaO6.72，TR2O347.73（La2O20.38，Ce2O322.75，Pr6O111.39，Nd2O33.15，Sm2O30.07），MgO0.10，MnO0.03，SiO21.15，U3O80.005，K2O0.18，Na2O0.21，CO223.55，H2O+2.52，合計100.66%。

9.鍶碳鈰鈉礦(StrontiumCarbocernaite)，(Ca0.42Sr0.21TR0.21Na0.18Ba0.02）〔CO3〕

1961年首次發現於原蘇聯科拉半島。中國發現於山東某地的稀土礦床中，與鈣碳鍶鈰礦共生。礦物屬斜方晶系，白色中粗粒狀，最大粒徑達2cm。化學分析結果為；TR2O326.51，CaO18.09，SrO16.10，BaO1.93，Fe2O30.04，MnO0.28，K2O0.09，Na2O4.06，CO233.01，H2O+3.77，H2O-0.09，合計103.97%(樣品混入少量方解石及2%~3%的綠泥石、氧化鐵等礦物)。

但作為工業上提取鍶的最主要礦物為天青石，僅少數礦床利用碳酸鍶礦。硫磷鋁鍶石及含鍶地下滷水等，作為潛在的綜合利用對象，同具一定的工業意義。

共生產物

1.硫酸鍶(SrSO4)

比重3.96，溶點1580℃，為白色粉末，溶於熱濃硫酸，微溶於水、稀鹽酸和稀硝酸。硫酸鍶是天青石礦物的主要化學成分，是生產碳酸鍶的原料，主要用於煙火、陶瓷工業和作燒鹼的脫鐵劑。

碳酸鍶礦

2.碳酸鍶(SrCO3)

比重3.7，熔點1497℃。碳酸鍶是21世紀初運用最廣的鍶化合物，用它製造的玻璃能吸收X射線，是生產彩色電視陰極射線管和螢光屏的原料，但碳酸鍶的純度要求高(Sr/BaCO3>98%）。在冶金工業中可作製取高純鋅精煉的脫鉛劑。

3.硝酸鍶Sr(NO3)2

比重2.986，熔點570℃。硝酸鍶是氧化劑，與有機物接觸、摩擦、碰撞、遇火能引起燃燒和爆炸，發出深色火焰。因此硝酸鍶主要用於製造紅色煙火和各種信號彈、火焰筒、火柴。

4.鉻酸鍶(SrCrO4)

比重3.9。向油漆中加入鉻酸鍶，可形成一層防腐層，該防護層可以有效地保護鋁，尤其是飛機機殼和船體。因此鉻酸鍶主要用於製造防鏽顏料。

5.鐵酸鍶(SrFe12O18)

具有較高的矯頑力、良好的熱阻性、電阻性及化學穩定性，能夠抵抗脫磁，因此鐵酸鍶可生產永久陶瓷磁鐵，廣泛運用於直流電機、揚聲器及電磁鐵的生產中。

6.鈦酸鍶(SrTiO3)

鈦酸鍶是一種高技術的鍶陶瓷，在有些半導體中用作基片，在光學和壓電學方面用作感光片，亦用於生產電子計算機存儲器。 氧化鍶(SrO)

比重4.5，熔點2430℃，用於煙火、顏料、醫藥等方面。

碳酸鍶礦

7.硫化鍶(SrS)

可用在某些發光性和磷光性顏料中作活性配料。

8.氯化鍶(SrCl2·6H2O)

可用於煙火、火箭燃料及醫藥工業。

9.氫氧化鍶〔Sr（OH）2〕和鍶水化合物〔Sr（OH）2·8H2O〕

可用於生產鍶潤滑膏和肥皂，前者又可用作吸附劑及塑膠膠。

礦業簡史

世界上最早發現的鍶礦物是菱鍶礦，是1787年在英格蘭斯特郎丁(Strontian)鎮的鉛礦石中首次發現的。1790年，阿·克勞福特(AdairCrawford)相繼發現，在長期被認為是鋇礦物的菱鍶礦中含有一種新的元素——鍶。1791年為英格蘭化學家荷普(T．C．Hope)所證實。1808年英國化學家戴維(H．Davy)用鉑作陽極、汞作陰極，電解氫氧化鍶時，製得少量鍶汞齊(合金)。1823年德國化學家本生(R．W．Bunsen)用電解熔融氯化鍶的方法製得少量金屬鍶。1884年確立了天青石經複分解製取碳酸鍶的方法，同年英國開始開採天青石。一直到本世紀70年代初，所有鍶的供應幾乎均由位於英格蘭西南部的一個天青石礦所提供。本世紀80年代以來，由於天青石套用領域的不斷擴大，從而刺激了世界天青石礦產的找、探與開發利用。 中國鍶礦地質、勘探工作起步晚，50年代末期開始，直到70年代中期仍局限於普查找礦階段。1975年開始進行詳查、初勘，逐步形成鍶礦地質專業隊伍，1983年起，全國礦產儲量表方開始有鍶礦探明儲量記載，並逐步在四川、江蘇等地先後建立了以國營為主體，大中小並存，國營、地方、集體同步發展的碳酸鍶廠和天青石精礦選廠，鍶礦開發正處於一個新的發展時期。

碳酸鍶的重要性

碳酸鍶是一種重要的工業原料，廣泛用於生產顯像管、顯示器、工業監視器、電子元器件等，碳酸鍶還是製備金屬鍶及多種鍶鹽的主要原材料。隨著大螢幕彩電、計算機用彩色顯示器、高性能磁性材料等對高純碳酸鍶的需求量不斷增加。日本、美國、德國等已開發國家鍶產品生產由於礦脈枯竭、能源費用上漲、環境污染等，產量逐年下降。 

據統計，我國已有20多家企業從事碳酸銘生產，總年產能力達到了28.9萬噸，成為世界上最大的碳酸鰓生產國和消費國，並出口到世界各地，在國際市場享有較高的聲譽。據海關統計，我國近年出口碳酸銀量分別為：2003年7.87萬噸、2004年9.8萬噸、2005年n.3萬噸，分別占全國總產量的34.25%、36.8%、39.7%，占國際市場貿易的52.5%、54.7%、57.8%。碳酸銘最主要的原材料天青石在世界上屬短缺礦種，是不可再生的稀有礦產資源。