鍶礦

隨着世界工業的不斷髮展，鍶的使用領域也隨之而逐步擴大和變化。19世紀末到本世紀初，人們用氫氧化鍶於製糖業，以提純甜菜糖漿；兩次世界大戰期間，鍶化合物廣泛用於生產煙火及信號彈；本世紀二三十年代，用碳酸鍶作鍊鋼的脱硫劑，以除去硫、磷等有害雜質；50年代，在電解鋅生產中，用碳酸鍶提純鋅，其純度可達99.99%；60年代末，碳酸鍶廣泛用作磁性材料；鈦酸鍶用於電子計算機存儲器，氯化鍶用作火箭燃料；1968年發現碳酸鍶屏蔽X射線的功能，並將其應用於彩色電視機熒屏玻璃，現需求量正在大幅度增長；鍶在其他領域中也不斷地擴大其應用範圍。從此，鍶碳酸鹽和其他鍶化合物（鍶鹽）作為重要的無機鹽原料，受到人們普遍的關注與重視。

鍶是自然界中廣泛分佈的微量元素。鍶位於元素週期表第五週期第二族，是鹼土金屬族元素之一。迄今，世界上已發現的鍶礦物約46種。而我國產出的鍶礦物也已達9種之多。

天青石化學組成為SrO56.42%，SO3 43.58%。但由於天青石成分中常含有以類質同象形式存在的Ba和Ca，因此常可構成類質同象系列礦物鋇天青石（Barytocelestine）和鈣天青石（Calciocelestine）。　天青石常呈厚板狀或柱狀，集合體呈粒狀，偶見纖維狀、結核狀。天青石純淨晶體，為無色透明，通常呈白色、淺藍色等，玻璃光澤，解理面呈珍珠變彩。硬度3~3.5，性脆，比重3.9~4.0。

Sr（CO₃） 又稱“菱鍶礦”。化學組成為SrO 70.19，CO2 29.81。常含鈣。合成實驗表明，SrCO₃和BaCO₃間可形成完全的類質同象系列，但自然界產出的碳酸鍶礦含Ba僅2%~3%，經常有鈣置換鍶，鈣含量可達10.6%。　礦物單晶體常呈針狀、矛頭狀、雙晶依（110）為雙晶面，集合體呈塊狀或纖維狀。　碳酸鍶礦通常為白色，有時因含雜質，而成灰、黃、白、淺綠或褐色等，玻璃光澤，斷面呈油脂光澤，硬度3.5，性脆，比重3.76。　碳酸鍶礦常與天青石礦伴生，通常分佈於天青石礦體地表淋濾帶中，僅在個別具特定的地質、地貌條件下的天青石礦，在潛水面及其以上部分方可能形成具工業價值的碳酸鍶礦體或礦牀。

（Ca,Sr）〔CO₃〕　屬碳酸鍶礦-文石（SrCO₃-CaCO₃）系列的成員礦物之一，產於我國內蒙古白雲鄂博鐵鈮稀土礦牀的脈狀含鈮稀土白雲碳酸鹽巖中（梁有彬，1990）。伴生礦物有鈣碳鍶礦、鋇白雲石、重晶石等。電子探針分析結果表明；CaO20.58，SrO 43.34，BaO 1.75，MgO 0.14，FeO 0.09，?Ce2O3 0.45%，CO2 36.12%（化學分析），總合102.47%。

（Sr，Ca）Al3〔（PO4）1.4（SO4）0.6〕2（OH）5?H2O　屬磷鋁鍶石（Goyazite），SrAl3〔PO4〕2（OH）5?H2O的變種，鍶部分被鈣代替，〔PO4〕3-部分被〔SO4〕2-取代。產於四川上泥盆統沙窩子組（D3S）底部什邡磷礦牀中（王素肱，1989；劉秀清等，1989）。屬三方晶系，礦物呈粒狀、板狀、柱狀，菱形六面體，構成具環帶結構的渾圓豆粒狀及扇形碎屑。單礦物化學成分為：Al2O3 33.01，CaO 3.81，SrO 16.81，P2O5 22.71，SO3 8.23，H2O+ 13.34，Fe2O3 0.90，MnO 0.02，MgO 0.48，Na2O 0.06，F0.53，TiO2 0.20，CO2 0.12，總計100.22%。

SrAl3〔ASO4〕2（OH）　作為新礦物首次發現於德國（Walenta et al.，1984），與磷鋁鍶石分別是As+P的兩個端員礦物。我國首先發現於新疆某地含金蝕變帶的人工重砂中（張如柏等，1987）。共生礦物有磁鐵礦、石榴子石、鋯石、磷灰石等。礦物屬三方晶系，為白色粒狀集合體，粒徑0.02~0.1mm，D=3.65，H=3.1~3.2。探針分析結果表明：SrO18.37，BaO 0.00，CaO 0.91，Al2O3 30.42，As2O5 39.07，Ce2O3 0.68，FeO0.40，SiO2 0.10，SO3 0.51，H2O+ 9.58，總計100.04%。

K₂Sr（SO₄）₂　首次發現於原蘇聯某地的鹽層下部（Bopohba，1962）。在我國見於四川農樂的雜滷石巖、雜滷石質硬石膏巖、硬石膏巖和綠豆巖中（莫珉，1987）。屬三方晶系，一般呈梭狀、紡錘狀、柱狀的自形晶，粒徑0.1~2mm，星散分佈於上述岩石中。礦物呈棕色、灰白色、白色，性脆，D=3.34。礦石化學分析結果為：K2O24.48，SrO 22.60，SO3 45.31，CaO 4.89，MgO 1.01，BaO 0.14，Fe2O3 0.07，Cl 0.15，SiO2 1.60，H2O 0.17，不溶殘餘物0.35，合計100.77%。

鍶磷鈣鋁礬（Strontium woodhouseite）

（Ca0.77Sr0．33Ba0.04）Al3〔（SO4）（PO4）〕（OH）6　屬菱磷鋁鍶礬（Svanbergite）與磷鈣鋁礬族的中間過渡型礦物（秦淑英等，1984）。發現於安徽省某鐵礦牀中，與赤鐵礦共生，呈脈狀產於蝕變粗安巖中。礦物屬三方晶系，白色，顯微鏡下呈無色透明微晶集合體。H=4.5，D=3.15。礦物化學分析結果為：Al2O3 33.47，CaO 9.11，SrO7.78，BaO 1.28，P2O5 18.15，SO3 16.85，H2O+ 12.53，MgO 0.09，V2O5 0.28，ΣREE0.23%。

TR1.02（Sr0.56Ca0.43Ba0.05）1.04〔（CO3）2?（OH）〕　屬碳鍶鈰礦（Ancylite）的一個含鈣較高的亞種。先後發現於山東某地與霓輝正長巖有關的氣成熱液稀土礦牀中（錢定福，1979）和四川某地泥盆紀地層的沉積磷礦牀中（王濮等，1987）。礦物呈無色或淡黃色，他形或半自形細晶結合體。斜方晶系。D=3.96，化學分析結果為：SrO16.00，BaO 2.43，CaO 6.72，TR2O3 47.73（La2O 20.38，Ce2O3 22.75，Pr6O11 1.39，Nd2O3 3.15，Sm2O3 0.07），MgO 0.10，MnO 0.03，SiO2 1.15，U3O8 0.005，K2O0.18，Na2O 0.21，CO2 23.55，H2O+ 2.52，合計100.66%。

天青石是生產各種化合物的最主要鍶礦石原料，但由於不同鍶化合物各具獨特的物理化學性能，因而它們又廣泛地應用於有關領域。

1．硫酸鍶（SrSO4）　比重3.96，溶點1580℃，為白色粉末，溶於熱濃硫酸，微溶於水、稀鹽酸和稀硝酸。硫酸鍶是天青石礦物的主要化學成分，是生產碳酸鍶的原料，主要用於煙火、陶瓷工業和作燒鹼的脱鐵劑。

2．碳酸鍶（SrCO3）　比重3.7，熔點1497℃。碳酸鍶是運用最廣的鍶化合物，用它製造的玻璃能吸收X射線，是生產彩色電視陰極射線管和熒光屏的原料，但碳酸鍶的純度要求高（Sr/BaCO3大於98%）。在冶金工業中可作製取高純鋅精煉的脱鉛劑。

3．硝酸鍶[Sr（NO3）2]　比重2.986，熔點570℃。硝酸鍶是氧化劑，與有機物接觸、摩擦、碰撞、遇火能引起燃燒和爆炸，發出深色火焰。因此硝酸鍶主要用於製造紅色煙火和各種信號彈、火焰筒、火柴。

4．鉻酸鍶（SrCrO4）　比重3.9。向油漆中加入鉻酸鍶，可形成一層防腐層，該防護層可以有效地保護鋁，尤其是飛機機殼和船舶船體。因此鉻酸鍶主要用於製造防鏽顏料。

5．鐵酸鍶（SrFe12O18）　具有較高的矯頑力、良好的熱阻性、電阻性及化學穩定性，能夠抵抗脱磁，因此鐵酸鍶可生產永久陶瓷磁鐵，廣泛運用於直流電機、揚聲器及電磁鐵的生產中。

6．鈦酸鍶（SrTiO3）　鈦酸鍶是一種高技術的鍶陶瓷，在有些半導體中用作基片，在光學和壓電學方面用作感光片，亦用於生產電子計算機存儲器。

7．氧化鍶（SrO）　比重4.5，熔點2430℃，用於煙火、顏料、醫藥等方面。

8．硫化鍶（SrS）　可用在某些發光性和磷光性顏料中作活性配料。

9．氯化鍶（SrCl2?6H2O）　可用於煙火、火箭燃料及醫藥工業。

10．氫氧化鍶〔Sr（OH）2〕和鍶水化合物〔Sr（OH）2?8H2O〕　可用於生產鍶潤滑膏和肥皂，前者又可用作吸附劑及塑料膠。

此外，氟化鍶可製作電子設備的大型晶體。鍶的磷酸鹽可用於製造熒光燈等。

鍶化合物（SrSO4或SrO、SrCO3）在礦石中的含量是評價鍶礦石質量的主要技術經濟指標。我國化學工業部規定，以含80%SrSO4的天青石礦石為標礦。

我國對天青石精礦質量尚無統一的標準，對於出口的天青石精礦有如下的產品質量規定：SrSO4不低於92%，BaSO4為4%以下，CaSO4為4%以下，其他雜質2%以下，要求磨碎至粉狀，粒度為200目，篩餘量不大於6.5%。

鍶礦的主要有害成分是Ba、Ca、Fe。據1986年3月，全國礦產儲量委員會所編《礦產工業要求參考手冊》，有害雜質BaSO4和CaO含量應分別≤4%和≤5%。而國外用於生產碳酸鍶的天青石精礦（SrSO490%~95%）的技術要求分別為：BaSO41%~2%，Fe2O30.4%~0.5%，F小於0.1%。

世界上最早發現的鍶礦物是菱鍶礦，是1787年在英格蘭斯特郎丁（Strontian）鎮的鉛礦石中首次發現的。1790年，阿?克勞福特（Adair Crawford）相繼發現，在長期被認為是鋇礦物的菱鍶礦中含有一種新的元素——鍶。1791年為英格蘭化學家荷普（T．C．Hope）所證實。1808年英國化學家戴維（H．Davy）用鉑作陽極、汞作陰極，電解氫氧化鍶時，製得少量鍶汞齊（合金）。1823年德國化學家本生（R．W．Bunsen）用電解熔融氯化鍶的方法制得少量金屬鍶。1884年確立了天青石經複分解製取碳酸鍶的方法，同年英國開始開採天青石。一直到本世紀70年代初，所有鍶的供應幾乎均由位於英格蘭西南部的一個天青石礦所提供。本世紀80年代以來，由於天青石應用領域的不斷擴大，從而刺激了世界天青石礦產的找、探與開發利用。　我國鍶礦地質、勘探工作起步晚，50年代末期開始，直到70年代中期仍侷限於普查找礦階段。1975年開始進行詳查、初勘，逐步形成鍶礦地質專業隊伍，1983年起，全國礦產儲量表方開始有鍶礦探明儲量記載，並逐步在四川、江蘇等地先後建立了以國營為主體，大中小並存，國營、地方、集體同步發展的碳酸鍶廠和天青石精礦選廠，鍶礦開發正處於一個新的發展時期。

截至1996年底，我國共探明13個鍶礦（天青石）礦區，保有天青石（SrSO₄）儲量3290.86萬t，其中A+B+C級儲量佔15.7%，為516.80萬t。此外尚有164.77萬t表外儲量。保有儲量折算成金屬鍶為1513.80萬t，其中A+B+C級為237.73萬t。　1985年，我國保有天青石儲量只有472.16萬t，10年增長了近7倍。據美國礦業局《Mineral Commodity Summaries,1997》報道，世界鍶儲量為680萬t，儲量基礎為1200萬t。其中美國、墨西哥、土耳其、伊朗、西班牙等國鍶資源比較豐富，但是遠不如中國。就是最豐富的美國鍶的儲量基礎也只有136萬t。由此可見，中國是世界上鍶礦資源最為豐富的國家。

中國已探明的13個鍶礦牀，分佈在6個省。其中青海省儲量最多，為1591.15萬t，佔全國總保有儲量的48.4%。其次是陝西省，為504.17萬t，佔全國總保有儲量的15.3%。第三位是湖北省，為474.93萬t，佔全國總保有儲量的14.4%。此外尚有雲南、四川和江蘇省。2013年，重慶大足興隆礦區日預計探明的資源量將超過2000萬噸。

我國鍶礦儲量中，伴生礦佔的比重不小。據統計，1996年，伴生礦儲量總計達1322.34萬t，佔全國總保有儲量的40.2%。主要伴生鍶礦牀有湖北黃石市獅子立山、鳳梨山鉛鋅鍶礦；雲南金頂鉛鋅礦及金頂鉛鋅礦架崖山礦段和跑馬山礦段，陝西洛南縣黃龍鋪鉬礦。　我國單一鍶礦礦石品位都低於60%（表3.21.2），富礦石較少。中低品位礦石構成了鍶礦的主體。伴生鍶礦礦石品位更低，雲南金頂鉛鋅礦平均含SrSO4只有8%左右，陝西洛南縣黃龍鋪鉬礦的SrSO4含量更低，只有4%左右。