輝鉍礦
輝鉍礦
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
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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