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輝鉍礦

輝鉍礦
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輝鉍礦化學成分為Bi2S3、晶體屬正交(斜方)晶系的硫化物礦物。鉍含量占81.3%,是提煉鉍的最主要礦物原料。輝鉍礦呈微帶鉛灰色的錫白色,金屬光澤。摩斯硬度2~2.5,比重6.8。晶體呈長柱狀或針狀,集合體呈放射柱狀或緻密粒狀。雖然輝鉍礦是分布最廣的鉍礦物,但極少形成以輝鉍礦為主的獨立礦床,它往往產在以其他金屬礦物為主的礦床中。如中國贛南一帶的鎢錫礦床、玻利維亞波托西錫銀礦床、美國科羅拉多州萊德維爾和科爾曼鉛鋅礦床中均富產輝鉍礦。在地表輝鉍礦易風化成鉍的氧化物或碳酸鹽,如鉍華Bi2O3、泡鉍礦Bi2CO3O2。

目錄

基本信息

中文名:輝鉍礦、 類別:硫化物礦物、 化學式:Bi2S3、 顏色:微帶鉛灰色的錫白色、 光澤:金屬光澤、 透明度:不透明、 條痕:鉛灰色或灰黑色、 晶系:斜方晶系、 解理:解理平行(010)完全、 硬度:2-2.5、 比重:6.8、 應用:提煉鉍的最主要礦物原料 、分布:中國贛南一帶的鎢錫礦床

 
輝鉍礦晶體
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礦物簡介

輝鉍礦是硫化物礦物,其中鉍含量為81.3%,是提煉鉍的最主要礦物原料。輝鉍礦具有金屬光澤,灰白錫色,晶體為長柱或針狀,許多這樣的晶體聚集在一起呈放射的柱狀或粒狀。輝鉍礦分布非常廣,但有開採價值的大礦床卻非常少,一般都混在其他金屬礦床中。輝鉍礦容易被風化。

化學組成:Bi2S3,Bi鉍81.3%,S18.7%;類質同象混入物有Pb、Cu、Sb、Fe、其中Pb2+置換Bi3+的同時,Cu+相應地進入晶格,使電價得到補償;

鑑定特徵:鑑定特徵與輝銻礦相似,為錫白色,光澤較強,解理面上無橫紋;鑑定與和它相似的輝銻礦的區別是輝鉍礦具有更強的光澤,更大的比重,並且二者與KOH之反應不同(參看輝銻礦);

成因產狀:輝鉍礦為分布最廣的鉍礦物;主要見於高溫熱液鎢錫礦床,與黑鎢礦、輝鉬礦、黃玉和毒砂等共生;在中溫熱液和接觸交代礦床中也有產出;

著名產地:世界著名產地有玻利維亞(六斯納、喬羅爾克等地)、秘魯(雪諮·德·巴斯科)、俄羅斯中亞細亞布利亦的摩拉礦床等地。

名稱來源:根據成份而命名;[1]

元素描述

鉍在自然界中以游離金屬和礦物的形式存在。礦物有輝鉍礦、鉍華等。由礦物經煅燒後成三氧化二鉍,再與碳共熱還原而獲得。元素用途:主要用於製造低熔點合金(熔點在45℃以上,100℃以下),在消防和電氣工業上,用作自動滅火系統和電器保險絲、焊錫。

元素輔助資料:鉍在地殼中含量是不大的,但是它在自然界中有單質狀態存在。鉍在自然界中有硫化物的輝鉍礦(Bi2S3)和氧化物氧化鉍(Bi2O3),或稱鉍黃土,是由輝鉍礦和其他含鉍的硫化物氧化後形成的。由於鉍的熔點低,因此用炭等可以將它從它的天然礦石中還原出來。所以鉍早被古代人們取得,但由於鉍性脆而硬,缺乏延展性,因而古代人們得到它後,沒有找到它的應用,只是把它留在合金中。

鉍是由阿格里科拉首先明確它是一種金屬的。鉍的拉丁名稱bismuthum和元素符號來自德文weissemasse(白色物質),但是金屬鉍並非銀白色,而是粉紅色。

由於鉍的熔點低(271℃),很早就被用來製作易熔合金。含鉍的易熔合金被廣泛應用於防火、防電設備以及一些蒸汽鍋爐的安全塞上,一旦發生火災時,一些水管的活塞會「自動」熔化,噴出水來。

結構性質

晶體形態

斜方雙錐晶類;晶體常呈柱狀,有時為板狀和針狀或毛髮狀;主要單形有:平行雙面c(010)、a(100);斜 方柱m(110)、h(310)、n(021)、l(101)、z(301)、p(501);斜方雙錐s(111)、w(121);晶體結構 晶系和空間群:斜方晶系,Pbnm;晶胞參數:a0=11.13埃,b0=11.27埃,c0=3.97埃;粉晶數據:3.569(1)3.118(0.8)3.53(0.6)

物理性質

硬度:2-2.5;比重:6.8g/cm3;解理:解理平行(010)完全;顏色:微帶鉛灰的錫白色,表面常現黃色或斑狀錆色;條痕:鉛灰色或灰黑色;透明度:不透明;光澤:金屬光澤;發光性:無;其他:微具撓性。

光學性質

反射色白。與輝銻礦、方鉛礦相比,帶奶油色。反射率:Rp為41.46(綠光),40.86(橙光),39.60(紅光);Rm分別為48.5、48.17、40.86;Rg分別為54.51、53.00、49.18。雙反射於界面清楚,c軸方向亮黃至白,a軸方向亮灰。明顯非均質性。[2]

外貌特徵

輝鉍礦,Bismuthinite,Bi2S3;Bi 81.3%,S 18.7%。與Pb、Cu、Fe常發生類質同像替換;在Pb2+代替Bi3+的同時,Cu相應地進入晶格,使電價得以補償。也可與Sb、Se、Te發生類質同像替換,Sb不完全代替Bi可達8.12%,其變種稱銻輝鉍礦。Se不完全代替S可達9.0%,稱硒輝鉍礦;Se含量最高達26%,稱硒鉍礦Bi2(Se,S)3。Te則可能形成Bi的碲化物和碲硫化物,以機械混入物形式存在。有時也含As、Au、Ag等混入物。輝鉍礦晶體為斜方雙錐晶類,晶體沿c軸呈長柱狀或針狀,柱面具縱條紋,依(110)成雙晶。集合體為放射柱狀、緻密粒狀、柱狀和針狀。錫白色(帶鉛灰色),表面常有黃色錆色。條痕灰黑或鉛灰色。金屬光澤較輝銻礦更強。不透明。解理{010}完全。硬度2~2.5,比重6.4~6.8,微具撓性。主要產於高溫熱液型W、Sn、Bi礦床中,常呈充填脈狀,與黑鎢礦、錫石、輝鉬礦、黃玉、綠柱石、毒砂、黃鐵礦等共生。在表生條件下,輝鉍礦易風化成鉍的氧化物或碳酸鹽,如鉍華Bi2O3、泡鉍礦Bi2CO3O2。其鑑定特徵與輝銻礦相似,為錫白色,光澤較強,解理面上無橫紋;鑑定與和它相似的輝銻礦的區別是輝鉍礦具有更強的光澤,更大的比重,並且二者與KOH之反應不同。輝鉍礦分布雖然非常廣,但有開採價值的礦床卻非常少,一般都作為其他金屬礦床的伴生組分。[3]

產礦組合

輝鉍礦是鉍的硫化物(BiS3)礦物,含鉍81.3%,是煉鉍的最主要礦物原料。正交(斜方)晶系,晶體呈長柱狀或針狀,柱面具縱條紋。集合體為放射柱狀或緻密粒狀。微帶鉛灰色的錫白色,金屬光澤,莫氏硬度2~2.5,比重6.5~6.8。輝鉍礦是硫化物礦物,其中鉍含量為81.3%,是提煉鉍的最主要礦物原料。輝鉍礦具有金屬光澤,灰白錫色,晶體為長柱或針狀,許多這樣的晶體聚集在一起呈放射的柱狀或粒狀。輝鉍礦分布非常廣,但有開採價值的大礦床卻非常少,一般都混在其他金屬礦床中。輝鉍礦容易被風化。

鉍性脆,富有光澤。鉍在凝固時體積增大,膨脹率為3.3%。鉍是逆磁性最強的金屬,在磁場作用下電阻率增大而熱導率降低。除汞外,鉍是熱導充最低的金屬。鉍及其合金具有熱電效應。鉍的硒、碲化合物具有半導體性質。室溫下鉍在濕空氣中輕微氧化,加熱到熔點時則燃燒生成三氧化二鉍。鉍同鹽酸作用緩慢,同硫酸反應放出二氧化硫,同硝酸反應生成硝酸鹽。

自然界存在少量的鉍,其主要礦物有:輝鉍礦、泡鉍礦鉍華、自然鉍、方鉛鉍礦、菱鉍礦、銅鉍礦。鉍單獨礦床少,常與鉛、鋅、銅、鎢、鉬、錫等礦伴生,其單獨開採工業品位為0.5%。世界鉍年產量約4400噸。我國鉍金屬量50萬噸,1993年產鉍約1052噸。

冶煉過程

輝鉍礦的冶煉分粗煉和精煉兩步。粗煉的方法因原料而異。以硫化鉍精礦、氧化鉍和鉍的混合礦、氧化鉍渣以及氯氧化鉍等作為煉鉍原料時,採用混合熔煉法,配入適量的鐵屑、純鹼、螢石粉、煤粉等,在反射爐中進行混合熔煉,得到粗鉍,送去精煉。以鉛的火法冶金精煉過程中產生的鈣鎂鉍浮渣為原料的煉製方法是:先將浮渣加熱,使其中所含的鉛下沉取出。繼續加熱熔渣,熔化後,加入氯化鉛或通入氯氣,以除去鈣和鎂,得到富含鉍的鉛鉍合金,再送精煉。精煉一般分為四個步驟:氧化除砷、銻、碲等;加鋅除銀;氯化除鉛鋅;高溫除氯。

應用

工業應用

輝鉍礦是提煉鉍的重要礦石礦物。主要用於製造低熔點合金(熔點在45℃以上,100℃以下),在消防和電氣工業上,用作自動滅火系統和電器保險絲、焊錫。鉍主要用途是以金屬形態用於配製易熔合金,以化合物形態用於醫藥。前者熔點範圍為47-262℃,最常用的是鉍同鉛、錫、銻、銦等金屬組成的二元、三元、四元、五元合金。改變這些金屬在合金中所占的百分比,就可獲得一系列不同熔點和不同物理性質的合金;這些合金用於消防裝置,做自動噴水器的熱敏元件,鍋爐和壓縮空氣缸的安全塞,焊料,金屬熱處理的熔浴介質等。鉍合金具有在冷凝時不收縮的特性,用於鑄造印刷鉛字和高精度的鑄型。鉍及其合金常作為鑄鐵、鋼和鋁合金的添加劑,以改善合金的切削性能。含銻11%的鉍合金用於製造紅外線檢測計。鉍錫和鉍鎘合金作用作硒整流器的輔助電極。利用鉍在磁場作用下電阻率急劇減小的特性作製作磁力測定儀。鉍錳合金可制永磁合金。鉍的熱中子吸收截面很小並且熔點低、沸點高,可用作核反應堆的傳熱介質。碲化鉍廣泛用於製造溫差電制器元件用於太陽能電池。鉍銀銫合金用於製造光電放大器。硫化銀鉍用於製造半導體儀器。鉍鎘溫差元件用於報警裝置。

其他應用

鉍礦化學成分為Bi2S3、晶體屬正交(斜方)晶系的硫化物礦物。鉍含量占81.3%,是提煉鉍的最主要礦物原料。輝鉍礦呈微帶鉛灰色的錫白色,金屬光澤。摩斯硬度2~2.5,比重6.8。晶體呈長柱狀或針狀,集合體呈放射柱狀或緻密粒狀。

鉍作為可安全使用的「綠色金屬」,除用於醫藥行業外,也廣泛應用於半導體、超導體、阻燃劑、顏料、化妝品、化學試劑、電子陶瓷等領域,大有取代鉛、銻、鎘汞等有毒元素的趨勢。第一電離能7.289電子伏特。密度9.8g/cm3。熔點271.4℃,沸點1560±5℃。銀白色或微紅色而由金屬光澤的晶體。化合價+1、+3 和+5。常溫時,在空氣中穩定;赤熱時,即燃燒,發出淡藍色的火焰,生成三氧化二鉍。加熱時能與溴、碘化合;鉍粉在氯氣內着火。溶於王水和濃硝酸。不溶於非氧化性酸;即使濃硫酸和濃鹽酸,也只是在共熱時才稍有反應。不溶於水 鉍系超導材料,主要是鉍鍶鈣銅氧2201、2212、2223型氧化物,具有較高的轉化溫度。[4]

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參考來源