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[科普中国]-天青石

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天青石(Celestite)是化学组成为SrSO4的晶体, 属于正交(斜方)晶系的硫酸盐矿物。天青石主要用于制造碳酸锶以及生产电视机显像管玻璃等。其颜色有蓝、绿、黄绿、橙色、浅蓝灰色等,有时也为无色透明。

简介矿产名称:天青石;中国江苏溧水爱景山天青石脉状矿床是亚洲最大的锶矿产地。12

主成分化学成分:(Sr, Ba)SO4,其中Sr含量大于Ba含量,可含有Pb、Ca、Fe等元素。

晶系:斜方晶系

结晶习性:呈板状或柱状和片状晶体,斜方双锥晶,板状晶体。完好晶体少见,多为集合体,呈钟乳状、结核状、纤维状、细粒状

颜色:蓝、绿、黄绿、橙色或无色;浅蓝灰色,有时为无色透明。

光泽与透明度:玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽,透明至半透明

光性:二轴晶,正光性

折射率:1.619~1.637;双折射率0.018

多色性:弱

吸收光谱:不特征

解理:解理平行底面{001}完全,两组完全解理,平行斜方柱{210}中等。

摩氏硬度:3.0~3.5

密度:3.9~4.0g/cm^33

产出主要产于白云岩、石灰岩、泥灰岩和含石膏粘土等沉积岩中。产于热液矿床和沉积矿床中。4

用途用于提炼锶和制备锶化合物,制作显像管的屏幕、红色焰火和信号弹等。1

矿石特征与重晶石形成完全类质同象系列,富含钡的称为钡天青石。常呈厚板状或柱状晶体,多为致密块状或板状、粒状集合体。质纯时无色透明,有些带浅蓝或蓝灰色调,条痕白色,玻璃光泽,透明至半透明。三组解理完全,夹角等于或近于90°。摩氏硬度3-3.5,比重3.9-4.0。灼烧天青石碎片时火焰为深紫红色。2

沉积形成的天青石与碳酸盐和石膏伴生,热液成因的天青石常以矿脉产出。中国江苏溧水爱景山天青石脉状矿床是亚洲最大的锶矿产地。天青石主要用于制造碳酸锶以及生产电视机显像管玻璃等。2

矿物组成(1)海相粘土——碳酸盐沉积型

矿石矿物组合为天青石、碳酸锶矿。SrSO4最高可达92%。矿石呈块状、结核状、条带状、放射状。

(2)海相、海陆相硫酸盐沉积型:

矿石矿物组合为天青石、方解石、白云石、石膏、重晶石。SrSO45.5~90%,BaSO40.4~8%。矿石呈块状、条带状、条纹状。

(3)陆相硫酸盐沉积型:

矿石矿物组合有天青石、石膏,含白云石、粘土岩、石灰岩等杂质。含矿率0.46~11.53kg/m3,SrSO44.7~87%。矿石呈结核状、块状、浸染状、层纹状。

(4)沉积——热卤水热液型:

矿石矿物组合为天青石、菱锶矿5、方解石、石英及少量萤石、黄铁矿。SrSO42.0~90%。BaSO41~50%。矿石呈块状、条纹状、条带状、网脉状。

(5)硫化物——天青石矿物型:

与铅、银、锌、汞等矿物共生。含少量至50%左右天青石。矿石呈块状、脉状、浸染状。

(6)火山岩——热液型:

矿物组合为天青石、高岭石、石英、赤铁矿、菱锶矿、重晶石、萤石、磷灰石。SrSO43.0~90%,BaSO42~60%。矿石呈块状、胶结状、浸染状。

(7)表生风化淋滤型:

矿物组合为天青石、菱锶矿、重晶石、碳酸盐。SrSO41.0~66%,BaSO40.7~0.76%。矿石呈块状、胶结状、皮壳状。3

矿物特征天青石的化学分子式为SrSO4,是自然界中最主要的含锶矿物。天青石的理论化学组成为SrO 56.4%,SO3 43.6%,但有时天青石中的Sr为Ca或Ba部分代换,生成类质同象钙天青石或钡天青石。天青石属斜方晶系,单个晶体常呈板状或柱状,集合体呈粒状、纤维状、结核状等。纯净的天青石晶体呈浅蓝色或天蓝色,故称天青石,有时为无色透明,当有杂质混入时呈黑色。天青石为玻璃光泽,解理面具有珍珠状晕影,条痕白色,性脆,莫氏硬度为3~3.5。密度3.~4.0g/cm^3。2

矿床类型成因型天青石矿床按其成因可分为沉积型、层控型、岩浆——热液型和次生淋滤型等四种类型。3

工业型工业类型主要有:①海相粘土——碳酸盐沉积型;②海相、海陆相硫酸盐沉积型;③陆相硫酸盐沉积型;④沉积——热卤水热液型;⑤硫化物——天青石矿物型;⑥火山岩——热液型;⑦表生风化淋滤型。3

矿产分布我国天青石矿发现的矿点和探明的蕴藏量不多,保有储量3293万吨(载至1994年底),天青石矿床主要分布在山东嘉祥、重庆、江苏,还有贵州、内蒙古、青海、新疆、湖北、湖南、陕西、吉林、辽宁、甘肃等省。正在开采的天青石矿床有重庆合川干沟,江苏溧水县爱景山等。4

工业指标

天青石矿石的一般工业要求,见表1

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工艺特性天青石锶化学产品具有以下主要工艺特性:

(1)吸收射线:碳酸锶可以吸收较高的γ射线,并可改善玻璃的折射率;(2)助熔融性:氧化锶加上碳酸盐、钡及氧化钙等组分后能改善玻璃物料的熔融性能,增加流动性;

(3)着色性:锶的硝酸盐可发出鲜红颜色。3

主要作用天青石矿主要用于加工成锶的碳酸盐和硝酸盐,其中90%以上用于生产碳酸锶。碳酸锶的最主要的用途是生产彩电显像管的荧光屏玻璃,这是因为锶能吸收X射线。其次用于制造特种玻璃,还可用于冶炼时的脱铅剂。锶的硝酸盐是红色烟火和信号弹的着色剂。极少量的锶化合物用于润滑脂、陶瓷釉料和药品方面。3

在世界消耗量中按用途锶的化合物大致分配见表2。

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工艺技术利用技术及流程品位高的天青石矿床,开采后一般不需加工或只需经过简单手选后,即可达到商品天青石矿的要求(含SrSO49.0%以上),可以以块状物或磨粉后出售。

对于伴生有石膏、方解石、石英、褐铁矿和粘土矿物的天青石矿,可以先进行洗矿或擦洗,使粘土矿物碎解。由于天青石与脉石(以无水石膏为例,其密度为2.93g/cm3)的密度差较大,如果嵌布粒度又较粗,可以用分级重选方法(重介质振动溜槽、跳汰或摇床)回收。对于细粒嵌布的天青石或重选的中矿、尾矿内的天青石,则可用浮选方法回收。

天青石选矿试验原则工艺流程见图1示(略)。4

质量标准原料的影响矿石品位决定加工方法及产品的纯度。碳还原法生产碳酸锶适用于采用低品位天青石,复分解法适合高品位矿石,不同加工方法,产品纯度不同,各存在优缺点。

伴生元素,如碱土元素、杂质铁、硫等在产品应用过程中容易混成混合物,影响质量。3

国家标准我国多以天青石为原料生产碳酸锶,对天青石精矿质量尚无统一的标准。3

部颁标准对于直接出口的天青石矿,中国五金矿产进出口公司曾对其质量作过如下暂行规定:

SrSO4≥92%;

-200目筛余量≤6.5%(-80目亦可考虑);

钡盐(BaSO4)