黄绿石

含Nb为主的铌钽矿物之一

黄绿石又名烧绿石, 立方晶系 。 晶体 呈 八面体 。但常见不规则粒状。含 较高的黄绿石,可蜕变成非晶质,但仍保存黄绿石的八面体假像,或晶形趋于扭曲,并发生膨胀裂隙或呈胶态分泌体及致密块状等。

概念

黄绿石即烧绿石。 化学式 为NaCaNbOF,成分不一定固定。可能含有 、 和稀土元素等。黄绿色或 褐色 ,少数灰黑色。等轴晶系。呈八面体晶形。常成微晶集合体。半透明或不透明。金刚、玻璃或树脂光泽。无解理。性脆。断口贝壳状。条痕淡黄色至淡 棕色 。相对密度4.2~4.36。硬度5.0~5.5。具有强放射性。用于提炼 、钽、钍和稀土元素。

化学组成

黄绿石化学成分变化很大。它实际上是和 细晶石 形成完全类质同象。纯的烧绿石含 CaO 15.4%,NaO 8.5%,NbO 73.05%和F5.22%,纯的细晶石含CaO 10.43%,NaO 5.76%,TaO 82.14%和HO 1.67%,常含有K、Mg、Fe、Mn、TR、Y、Th、U、Zr、和Sn的混入物。

物理性质

颜色为暗褐、红褐、黄绿、淡黄、粉红等色。条痕淡褐、淡黄色。油脂光泽。硬度5-6。性脆。断口贝壳状。比重4.0-5.4。具放射性。

产状及成因

黄绿石产于钠长石化碱性 花岗石 、正长岩、 霞石正长岩 及派生的 伟晶岩 中,与 钠闪石 、霓石、 铁锂云母 、 锆石 、 褐帘石 、 榍石 等共生。黄绿石还产在稀有 碳酸盐岩 矿床中,与 磷灰石 、 磁铁矿 、 金云母 、 阳起石 、 锆 石、 钙钛矿 、钙钛矿等共生。此外,亦产于上述各类岩石的风化壳及其附近的 砂矿 中。

鉴定特征

以晶形、颜色、光泽和产状为特征。与四方双锥发育的锆石相似,但锆石硬度大。

黄绿石是含Nb为主的铌钽矿物之一。化学成分复杂,是 铌酸 和 偏钛酸 组成的盐(铌 钛酸盐 ),其中阳离子是钠、钙和稀土元素及其它一些 稀有元素 。此外,矿物中还含有 。它的 化学式 为NaCaNbOF。除Nb、Ti外的阳离子中何成分多就以该成分命名烧绿石,如钠烧绿石。含NbO最高达73%,但大多数天然矿物中NbO含量较低。大多数都含有 较高的NaO。属 立方晶系 ,a=(10.331—10.338)×10cm。晶形多呈 八面体 或不规则粒状。颜色为暗褐色、红褐色、黄绿色,极少为灰黑色,在新鲜断口处 几乎呈黑色,条痕为淡褐色或淡黄色。具有树脂光泽或油脂光泽。硬度为5— 6,性脆,断口呈贝壳状。相对密度4.12—4.36。具有弱电磁性或无电磁性。产 于碱性岩、 碳酸岩 和 伟晶岩 中。是提取稀土、铌、钽和放射性元素的重要矿物原 料。世界最大的烧绿石矿床分布在 加拿大 和巴西。

铌钽矿物

铌、钽元素与某些 稀有元素 铀、钍、稀土及普通元素钛、锆、钨、锡、钙、铁、锰的晶体化学性质近似,易发生等价和异价类质同象作用,致使铌 钽矿物达130余种,这些矿物大都是成分极其复杂的 铌酸 或钽酸的 配位化合物 。按化 学成分和 晶体结构 进行分类,可将铌钽矿物分为11个族,但最重要的矿物可 以分为两大类:(1)铌钽 酸盐 ,它们是由铌酸和钽酸组成的盐。属于这类矿物的 主要有 铌铁矿 , 钽铁矿 , 铌钇矿 和 铌钙矿 ;(2)钛铌(钽)酸盐,它们由复杂的 偏钛酸 、铌酸(钽酸)组成的盐,这类矿物中几乎都含有稀土元素。这类矿物中铌、钽 含量波动较大,以铌为主。这类矿物中有烧绿石、钛 铌酸钠 铈矿、 细晶石 、 黑稀金矿 、 复稀金矿 、 褐钇铌矿 、 易解石 等。 矿石 中含NbO和TaO仅为万分之 几,需用重力选矿法(湿法淘选、摇床选矿)获得复合精矿,其中除铌、钽铁矿 外,还含有 锡石 、 黑钨矿 等以及别的矿物,需进一步用浮选法、电磁选矿法、 静电 选矿法等进一步富集。供 冶炼 铌铁用的矿物原料主要是 铌铁矿 和烧绿石 等。我国铌资源极为丰富,占世界总储量的一半, 广东省 、 江西省 均有工业价值的铌铁矿, 包头市 的共生矿中有数量极大的铌资源。此外,我国一些 锡矿 和 钨矿 中也 伴生一定数量的铌矿物,将提取这些金属的炉渣进行适当的处理也可获得含 铌原料。

用途

提炼铌

铌元素符号Nb。旧名“钶(Cb)”。是1801年由C.哈契特(Hatchett)发 现的,他当时给铌起的名字是“钶”,以表示原料产地在 美国 康州,后来 欧洲 也 发现了这个元素,起名为铌,最终以铌为正式名字,但美国等国至今仍把铌称 作“钶”。它是 元素周期表 中第五副族元素。在 地壳 中仅含有3.2×10%,在 组成地壳的元素中占第64位,是一种高 熔点 稀有元素 。纯铌呈钢灰色,具有良 好的可塑性。熔点2468℃, 沸点 4742℃,相对密度8.75, 电阻率 14Ω·cm。与 C、N、Al、Cr、Fe、Mn等元素可形成化合物,具有较强的吸氢能力。在常温空气 中稳定,热至200℃时开始氧化,表面上可形成一层致密的氧化薄膜。低于 400℃时氧化形成NbO和NbO,高于400℃时形成NbO。不与水、 盐酸 、 硝酸 或 王水 反应,溶于热硫酸和 氢氟酸 中,能与碱溶液或 熔融碱 反应。常与钽(Ta) 共存于 铌铁矿 、 钽铁矿 等铌钽矿物中,与钽具有相似的物理、 化学 性质。用Na 还原七氟合 铌酸钾 或用H、C、Si、Al还原铌的 氧化物 而制取。铌在钢中可以细 化晶粒,提高晶粒粗化温度,降低钢的过热敏感性和回火脆性,提高钢的强度 和对蠕变力的抗力,改善 奥氏体不锈钢 晶间腐蚀性能。当钢中含有微量的铌 (0.005—0.01%)就能显著提高钢的屈服强度和冲击韧性,降低钢的脆性转变 温度,改善钢的加工性能和焊接性能。铌在钢中能牢固地固定钢中的碳(铌的 碳化物 稳定)使钢具有良好的抗氢性能,提高其耐腐蚀性能。广泛应用于冶金、化工、机械、电子、航空、原子等工业中。

提炼钽

1802年,瑞典艾克贝格(A.G.Ekeberg)分析芬兰钽铁矿而发现了钽。1803年,鲍尔登(B.Bolton)制得金属钽。钽能抵抗多种酸的侵蚀。在自然界与铌共存于铌 钽铁矿 中,也存在于某些 稀土矿 中。它是第6周期Ⅴ B族元素,符号Ta。其单质为 立方晶系 结晶,是灰黑色硬金属或粉末,有延展性,有特殊的吸收气体的能力,如吸收氢、氧、氦等气体。是非常活泼的金属,能与大多数元素形成化合物,通常的氧化态为+Ⅴ,也存在不稳定的低氧化态如+Ⅲ和+Ⅱ。能与 无机化合物 或 有机化合物 形成 配位化合物 。化学性质较稳定,耐腐蚀性强,除了溶于 氢氟酸 或熔碱外,一般不与水、空气以及 盐酸 、 硫酸 、 硝酸 ,甚至 王水 作用,但溶于氢氟酸与硝酸的混酸中。主要用于制造电子通讯设备中超短波 发射器 、真空管等。在化工生产中,用来制造耐腐蚀的化工设备。在医疗卫生上,由于耐腐蚀,在牙科手术中用来制作修补具;它能取代骨骼,也可制成丝线,用来连接断了的神经等。 碳化钽 极其坚硬,又具有3 880℃的高 熔点 ,可用来制造切削工具和钻头等。用钠来还原七氟合 钽酸钾 K〔TaF〕或用活泼金属或碳来还原钽的 氧化物 都可制得钽。