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閃鋅礦
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閃鋅礦(英語: Sphalerite ),的主要成分是ZnS,常含有Fe、Cd、In、Ga等元素。閃鋅礦近乎無色,隨含鐵量的增加,顏色從淺黃、黃褐變到鐵黑色,透明度也由透明到半透明,甚至不透明。閃鋅礦完好晶形呈四面體或菱形十二面體,但很少見,常呈粒狀集合體。硬度為3.5~4.0,密度為3.9~4.2 g·cm-3。閃鋅礦是最重要的鋅礦石,其成分中所含的Cd、In、Ga等稀有元素也可以綜合利用。世界著名的閃鋅礦產地是澳大利亞、美國等,中國著名的閃鋅礦產地是雲南金頂、廣東凡口和青海錫鐵山。[1]

基本信息

中文名:閃鋅礦

外文名:sphalerite

類別:硫化物礦物

化學式:ZnS

顏色:由於含鐵量的不同直接影響閃鋅礦的顏色

光澤:熒光和摩擦磷光

透明度:透明到半透明

條痕:紅棕色

晶系等:軸晶系

閃鋅礦寶石
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解理:菱形十二面體立方體a(100)

斷口:斷口不平坦

硬度:3.5

晶體慣態:六四面體晶類

礦物密度:3-4.5

比重:3.9-4.2g/cm3

分布:雲南金頂、廣東韶關仁化縣凡口礦、青海錫鐵山等。

礦物簡介

閃鋅礦,化學成分為ZnS、晶體屬等軸晶系的硫化物礦物。成分相同而屬於六方晶系的則稱纖鋅礦。閃鋅礦含鋅67.1%;通常含鐵,鐵含量最高可達30%,含鐵量大於10%的稱為鐵閃鋅礦;此外常含錳、鎘、銦、鉈、鎵、鍺等稀有元素。因此閃鋅礦不僅是提煉鋅的最重要礦物原料,還是提取上述稀有元素的料。純閃鋅礦近於無色,但通常因含鐵而呈淺黃、黃褐、棕甚至黑色,隨含鐵量的增加而變深;透明度相應地由透明、半透明至不透明;光澤則由金剛光澤、樹脂光澤變至半金屬光澤。摩斯硬度3.5~4.0,比重3.9~4.2,隨鐵含量的增高,硬度增大而比重降低。具完全的菱形十二面體解理。晶體形態呈四面體或菱形十二面體,通常成粒狀集合體產出。閃鋅礦是分布最廣的鋅礦物,主要為熱液成因,幾乎總是與方鉛礦共生。閃鋅礦在地表易風化成菱鋅礦[2]

名稱來源

來自希臘語,指不可(Treacherous);這是因為它經常和方鉛礦一起發生,也很像方鉛礦,但不產鉛,容易令人受騙;古代德國的礦工它做Zinc,又叫它做Blende;Blende指盲目(Blind)或欺騙(Deceiving)的意思鋅也是人類自遠古時就知道其化合物的元素之一。鋅礦石和銅熔化製得合金——黃銅,早為古代人們所利用。但金屬狀鋅的獲得比銅、鐵、錫、鉛要晚得多,一般認為這是由於碳和鋅礦共熱時,溫度很快高達1000C以上,而金屬鋅的沸點是906C,故鋅即成為蒸氣狀態,隨煙散失,不易為古代人們所察覺,只有當人們掌握了冷凝氣體的方法後,單質鋅才有可能被取得。

黃紅色閃鋅礦
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著名產地

世界上最早發現並使用鋅的是中國,在10~11世紀中國是首先大規模生產鋅的國家。明朝末年宋應星所著的《天工開物》一書中有世界上最早的關於煉鋅技術的記載。生產過程非常簡單,將爐甘石(即菱鋅礦石)裝滿在陶罐內密封,堆成錐形,罐與罐之間的空隙用木炭填充,將罐打破,就可以得到提取出來的金屬鋅錠。另外,中國化學史和分析化學研究的開拓者王鏈(1888—1966)在1956年分析了唐、宋、明、清等古錢後,發現宋朝的紹聖錢中含鋅量高,提出中國用鋅開始於明朝嘉慶年間的正確的科學結論。鋅的實際應用可能比《天工開物》成書年代還早。

成因產狀

閃鋅礦,主要產於接觸矽卡岩型礦床和中低溫熱液成因礦床中,是分布最廣的鋅礦物;經過地球數年的風雨變化,大自然的風化,石化,雨水的沖洗,在地下最後才變化而成。[3]

物理性質

硬度:3-4.5比重:3.9-4.2g/cm3

解理:平行四面體o(111)或立方體a(100)

斷口:斷口不平坦

顏色:由於含鐵量的不同直接影響閃鋅礦的顏色;鐵增多時,由淺變深,從淡黃、棕褐直到黑色(鐵閃鋅礦)

條痕:由於含鐵量的不同直接影響閃鋅礦的條痕顏色;鐵增多時,由淺變深,從白色到褐色

透明度:透明到半透明

光澤:由金剛光澤到半金屬光澤

其他:有的閃鋅礦會有摩擦發光性,不導電。[4]

晶體形態

六四面體晶類;常呈四面體o(111)或立方體a(100)、菱形十二面體d(110)以及n(112],z(-357)等單形組成聚形;晶體結構

晶系和空間群:等軸晶系,空間群Td2-F4-3m

晶胞參數:a0=5.40埃;Z=4;

粉晶數據:3.123(1)1.912(0.51)1.633(0.3)

鑑別特徵

閃鋅礦,菱形十二面體完全解理、光澤以及與方鉛礦密切共生;閃鋅礦因為顏色變化很大,所以不易鑑定,不過卻仍然可以從它的光澤和解理當中,予以判別;一些暗黑色的,叫黑閃鋅礦(BlackJack),條痕多紅棕色,常較其本身整體的顏色為淺;。[5]

工業應用

世界上鋅的全部消費中大約有一半用於鍍鋅,約10%用於黃銅和青銅,不到10%用於鋅基合金,約7.5%用於化學製品。通過在熔融金屬槽中熱浸鍍需要保護的材料和製品,鋅可用於防蝕。對金屬製品,可分批鍍鋅;對軋制鋼帶卷,可連續鍍鋅。近年來,鋼帶熱浸鍍鋅量有顯著增長。電鍍鋅也有使用,但該法一般用於較薄的鍍層和不同的表面光潔度。使用含鋅粉的塗料是塗層的另一種方法;對於與水連續接觸的物體,如用於船舶、橋樑和近海油氣井架的大的鋼構件,只須和大的鋅塊連接,便可得到保護,不過鋅塊要定期更換。壓鑄是鋅的另一個重要應用領域,它用於汽車、建築、部分電氣設備、家用電器、玩具等的零部件生產。鋅也常和鋁製成合金,以獲得強度高、延展性好的鑄件。在製成薄板時(一般是用連鑄連軋法生產薄板),鋅還常和少量銅和鈦製成合金,以獲得必需的抗蠕變性能。國際鉛鋅研究組預測,2004年全球鋅消費量會比2003年的985萬t增長4.8%,2005年將再增長4.3%,預計2005年中國將占世界鋅消費總量的四分之一,它的消費增長的部分原因是鍍鋅鋼用量的增長。相比之下,美國可能只占全球鋅需求的十分之一。

由於鋅在常溫下表面易生成一層保護膜,所以鋅最大的用途是用於鍍鋅工業。鋅能和許多有色金屬形成合金,其中鋅與鋁、銅等組成的合金,廣泛用於壓鑄件。鋅與組成的黃銅,用於機械製造業。含少量鉛鎘等元素的鋅板可製成鋅錳乾電池負極、印花鋅板、有粉腐蝕照相制板和膠印印刷板等。鋅與酸或強鹼都能發生反應,放出氫氣。鋅肥(硫酸鋅、氯化鋅)有促進植物細胞呼吸、碳水化合物的代謝等作用。鋅粉、鋅鋇白、鋅鉻黃可作顏料。氧化鋅還可用於醫藥、橡膠、油漆等工業。[6]

生理作用

體內金屬酶的組成

鋅是人機體中200多種酶的組成部分,在按功能劃分的六大酶類(氧化還原酶類、轉移酶類、水解酶類、裂解酶類、異構酶類和合成酶類)中,每一類中均有含鋅酶。人體內重要的含鋅酶有碳酸酐酶、胰羧肽酶、DNA聚合酶、醛脫氫酶、穀氨酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶、乳酸脫氫酶、鹼性磷酸酶、丙酮酸氧化酶等。它們在組織呼吸以及蛋白質、脂肪、糖和核酸等的代謝中有重要作用。

催化CO2+H2O→H2CO3反應的碳酸酐酶以足夠的速率消除CO2而維持生命。因此,這種酶可使人免於CO2中毒,沒有這種酶就不能以足夠的速率消除CO2而維持生命。因此,這種酶對於CO2輸送的重要性有如紅細胞對氧的輸送。在人體紅細胞中,每mol的碳酸酐酶都含有1g原子的鋅。已證明在正常的病理條件下,紅細胞中鋅的含量與碳酸酐酶活力之間存在相關。

來自胰液的羧肽酶A和B,每mol蛋白質都含有1g原子的鋅,鋅原子對這些酶的催化作用是必需的。在試管內羧肽酶的鋅可被其它金屬如鈷、錳、鎳、鐵鎘、汞和鉛所取代,結果顯著改變了催化作用和基質的特異性。羧肽酶A和B兩者均隨胰液進入腸道,參加蛋白質水解。

其它含鋅酶,如鹼性磷酸酶乳酸脫氫酶丙酮酸羧化酶蘋果酸脫氫酶在蛋白質、脂肪、糖的代謝中都有重要的作用。  

促進生長發育和組織再生

鋅是調節基因表達即調節DNA複製、轉譯和轉錄的DNA聚合酶的必需組成部分,因此,缺鋅動物的突出的症狀是生長、蛋白質合成、DNA和RNA代謝等發生障礙。在人體,缺鋅兒童的生長發生到嚴重影響而出現缺鋅性侏儒症。不論成人或兒童缺鋅都能使創傷的組織癒合困難。不僅對於蛋白質和核酸的合成而且對於細胞的生長、分裂和分化的各個過程都是必需的。因此,鋅對於正處於生長發育旺盛期的嬰兒、兒童和青少年,對於組織創傷的患者,是更加重要的營養素。

鋅對於胎兒的生長發育很重要。妊娠期間甚至短時期缺鋅,也可使大鼠的後代發生先天性畸形。包括骨骼、大腦、心臟、眼、胃腸道和肺。胎兒的死亡率也增加。   

促進食慾

動物和人缺鋅時,出現食慾缺乏。口服組氨酸以造成人工缺鋅時(組氨酸可奪取體內結合於白蛋白的鋅,使之從尿中排出,引起體內缺鋅),也可引起食慾顯著減退。這都證明鋅維持正常食慾中的作用。

鋅缺乏對味覺系統有不良的影響,導致味覺遲鈍。鋅可能通過參加構成一種含鋅蛋白-唾液蛋白對味覺及食慾起促進作用。   

促進器官和性機能

缺鋅大鼠前列腺和精囊發育不全,精子之減少,給鋅後可使之恢復。已發生睾丸退變者則不能恢復。在人體,缺鋅使性成熟推遲,器官發育不全,性機能降低,精子減少,第二性徵發育不全,月經不正常或停止,如及時給鋅治療。這些症狀都好轉或消失。   

保護皮膚健康

動物和人都可因缺鋅而影響皮膚健康,出現皮膚粗糙、乾燥等現象。在組織學上可見上皮角化和食道的類角化(這可能部分地與硫和粘多糖代謝異常有關,在缺鋅動物身上已發現了這種代謝異常)。這時皮膚創傷治癒變慢,對感染的易感性增加。   

參加免疫功能過程

鋅在保持免疫反應中的作用近些年來已引起注意。根據它在DNA合成中的作用,推測它在參加包括免疫反應細胞在內的細胞複製中起着重要作用。缺鋅動物的胸腺萎縮,胸腺和脾臟重量減輕。人和動物缺鋅時T細胞功能受損,引起細胞介導免疫改變,使免疫力降低。同時缺鋅還可能使有免疫力的細胞增殖少,胸腺因子活性降低,DNA合成減少,細胞表面受體發生變化。因此,機體缺鋅可削弱免疫機制,降低抵抗力,使機體易受細菌感染。1978年在牙買加的一次研究提示,鋅缺乏是蛋白質-能量營養不良嬰兒免疫力缺乏的原因。[7]

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參考來源