基本介紹
- 中文名：黃綠石
- 外文名：pyrochlore
- 又名：燒綠石
- 形狀：八面體
- 特點：性脆具放射性
- 用途：提煉鈮、鉭、釷和稀土元素
概念,化學組成,物理性質,產狀及成因,鑑定特徵,鈮鉭礦物,用途,提煉鈮,提煉鉭,
概念
黃綠石即燒綠石。化學式為NaCaNb2O6F，成分不一定固定。可能含有鉭、釷和稀土元素等。黃綠色或褐色，少數灰黑色。等軸晶系。呈八面體晶形。常成微晶集合體。半透明或不透明。金剛、玻璃或樹脂光澤。無解理。性脆。斷口貝殼狀。條痕淡黃色至淡棕色。相對密度4.2～4.36。硬度5.0～5.5。具有強放射性。用於提煉鈮、鉭、釷和稀土元素。
化學組成
黃綠石化學成分變化很大。它實際上是和細晶石形成完全類質同象。純的燒綠石含CaO 15.4%，Na2O 8.5%，Nb2O5 73.05%和F5.22%，純的細晶石含CaO 10.43%，Na2O 5.76%，Ta2O5 82.14%和H2O 1.67%，常含有K、Mg、Fe、Mn、TR、Y、Th、U、Zr、和Sn的混入物。
物理性質
顏色為暗褐、紅褐、黃綠、淡黃、粉紅等色。條痕淡褐、淡黃色。油脂光澤。硬度5－6。性脆。斷口貝殼狀。比重4.0－5.4。具放射性。
產狀及成因
黃綠石產於鈉長石化鹼性花崗岩、正長岩、霞石正長岩及派生的偉晶岩中，與鈉閃石、霓石、鐵鋰雲母、鋯石、褐簾石、榍石等共生。黃綠石還產在稀有碳酸鹽岩礦床中，與磷灰石、磁鐵礦、金雲母、陽起石、鋯石、鈰鈣鈦礦、鈣鈦礦等共生。此外，亦產於上述各類岩石的風化殼及其附近的砂礦中。
鑑定特徵
以晶形、顏色、光澤和產狀為特徵。與四方雙錐發育的鋯石相似，但鋯石硬度大。
黃綠石是含Nb為主的鈮鉭礦物之一。化學成分複雜，是鈮酸和鈦酸組成的鹽(鈮鈦酸鹽)，其中陽離子是鈉、鈣和稀土元素及其它一些 稀有元素。此外，礦物中還含有氟。它的化學式為NaCaNb2O6F。除Nb、Ti外的陽離子中何成分多就以該成分命名燒綠石，如鈉燒綠石。 含Nb2O5最高達73%，但大多數天然礦物中Nb2O5含量較低。大多數都含有 較高的Na2O。屬等軸晶系，a=(10.331—10.338)×10cm。晶形多呈八面體 或不規則粒狀。顏色為暗褐色、紅褐色、黃綠色，極少為灰黑色，在新鮮斷口處 幾乎呈黑色，條痕為淡褐色或淡黃色。具有樹脂光澤或油脂光澤。硬度為5— 6，性脆，斷口呈貝殼狀。相對密度4.12—4.36。具有弱電磁性或無電磁性。產 於鹼性岩、碳酸岩和偉晶岩中。是提取稀土、鈮、鉭和放射性元素的重要礦物原 料。世界最大的燒綠石礦床分布在加拿大和巴西。
鈮鉭礦物
鈮、鉭元素與某些稀有元素鈾、釷、稀土及普通元素鈦、鋯、鎢、 錫、鈣、鐵、錳的晶體化學性質近似，易發生等價和異價類質同象作用，致使鈮 鉭礦物達130餘種，這些礦物大都是成分極其複雜的鈮酸或鉭酸的絡鹽。按化 學成分和晶體結構進行分類，可將鈮鉭礦物分為11個族，但最重要的礦物可 以分為兩大類：(1)鈮鉭酸鹽，它們是由鈮酸和鉭酸組成的鹽。屬於這類礦物的 主要有鈮鐵礦，鉭鐵礦，鈮釔礦和鈮鈣礦；(2)鈦鈮(鉭)酸鹽，它們由複雜的鈦酸、鈮酸(鉭酸)組成的鹽，這類礦物中幾乎都含有稀土元素。這類礦物中鈮、鉭 含量波動較大，以鈮為主。這類礦物中有燒綠石、鈦鈮酸鈉鈰礦、細晶石、黑稀金礦、復稀金礦、褐釔鈮礦、易解石等。礦石中含Nb2O5和Ta2O5僅為萬分之 幾，需用重力選礦法(濕法淘選、搖床選礦)獲得複合精礦，其中除鈮、鉭鐵礦 外，還含有錫石、鎢錳鐵礦等以及別的礦物，需進一步用浮選法、電磁選礦法、 靜電選礦法等進一步富集。供冶煉鈮鐵用的礦物原料主要是鈮鐵礦和燒綠石 等。我國鈮資源極為豐富，占世界總儲量的一半，廣東、江西均有工業價值的鈮鐵礦，包頭的共生礦中有數量極大的鈮資源。此外，我國一些錫礦和鎢礦中也 伴生一定數量的鈮礦物，將提取這些金屬的爐渣進行適當的處理也可獲得含 鈮原料。
用途
提煉鈮
鈮元素符號Nb。舊名“鈳(Cb)”。是1801年由C.哈契特(Hatchett)發 現的，他當時給鈮起的名字是“鈳”，以表示原料產地在美國康州，後來歐洲也 發現了這個元素，起名為鈮，最終以鈮為正式名字，但美國等國至今仍把鈮稱 作“鈳”。它是元素周期表中第五副族元素。在地殼中僅含有3.2×10%，在 組成地殼的元素中占第64位，是一種高熔點稀有元素。純鈮呈鋼灰色，具有良 好的可塑性。熔點2468℃，沸點4742℃，相對密度8.75，電阻率14Ω·cm。與 C、N、Al、Cr、Fe、Mn等元素可形成化合物，具有較強的吸氫能力。在常溫空氣 中穩定，熱至200℃時開始氧化，表面上可形成一層緻密的氧化薄膜。低於 400℃時氧化形成NbO和NbO2，高於400℃時形成Nb2O5。不與水、鹽酸、硝酸 或王水反應，溶於熱硫酸和氫氟酸中，能與鹼溶液或熔融鹼反應。常與鉭(Ta) 共存於鈮鐵礦、鉭鐵礦等鈮鉭礦物中，與鉭具有相似的物理、化學性質。用Na 還原七氟合鈮酸鉀或用H2、C、Si、Al還原鈮的氧化物而製取。鈮在鋼中可以細 化晶粒，提高晶粒粗化溫度，降低鋼的過熱敏感性和回火脆性，提高鋼的強度 和對蠕變力的抗力，改善奧氏體不鏽鋼晶間腐蝕性能。當鋼中含有微量的鈮 (0.005—0.01%)就能顯著提高鋼的屈服強度和衝擊韌性，降低鋼的脆性轉變 溫度，改善鋼的加工性能和焊接性能。鈮在鋼中能牢固地固定鋼中的碳(鈮的 碳化物穩定)使鋼具有良好的抗氫性能，提高其耐腐蝕性能。廣泛套用於冶金、 化工、機械、電子、航空、原子等工業中。
提煉鉭
1802年，瑞典艾克貝格(A.G.Ekeberg)分析芬蘭鉭鐵礦而發現了鉭。1803年，鮑爾登(B.Bolton)製得金屬鉭。鉭能抵抗多種酸的侵蝕。在自然界與鈮共存於鈮鉭鐵礦中，也存在於某些稀土礦中。它是第6周期Ⅴ B族元素，符號Ta。其單質為體心立方晶繫結晶，是灰黑色硬金屬或粉末，有延展性，有特殊的吸收氣體的能力，如吸收氫、氧、氦等氣體。是非常活潑的金屬，能與大多數元素形成化合物，通常的氧化態為+Ⅴ，也存在不穩定的低氧化態如+Ⅲ和+Ⅱ。能與無機物或有機物形成配合物。化學性質較穩定，耐腐蝕性強，除了溶於氫氟酸或熔鹼外，一般不與水、空氣以及鹽酸、硫酸、硝酸，甚至王水作用，但溶於氫氟酸與硝酸的混酸中。主要用於製造電子通訊設備中超短波發射器、真空管等。在化工生產中，用來製造耐腐蝕的化工設備。在醫療衛生上，由於耐腐蝕，在牙科手術中用來製作修補具;它能取代骨骼，也可製成絲線，用來連線斷了的神經等。碳化鉭極其堅硬，又具有3 880℃的高熔點，可用來製造切削工具和鑽頭等。用鈉來還原七氟合鉭酸鉀K2〔TaF7〕或用活潑金屬或碳來還原鉭的氧化物都可製得鉭。
