天青石,是一種硬石膏,純凈晶體為無色透明,通常呈白色、淺藍灰色、藍色,其英文“Celestite”包含“天空、天堂”之意,故而得名天青石。
天青石,一般呈板狀、柱狀、片狀晶體,完好晶體少見,常見集合體,呈鐘乳狀、結核狀、纖維狀、細粒狀等;天青石發育中等解理,解理面呈珍珠光澤;莫氏硬度3-3.5,小刀可以將其刻畫;紫外線照射下有時顯熒光。天青石主要是外生成因礦物,見于石灰巖、白云巖、石膏巖等沉積巖中,熱液成因的天青石常以礦脈產出。墨西哥和西班牙是天青石儲量大國,我國的天青石礦床主要分布在青海省、江蘇省、四川省、陜西省、湖北、云南省等地。
天青石主要用于制取碳酸鍶,以及生產電視顯像管玻璃、煙花等。天青石也屬收藏寶石品種。
簡介
產出
主要產于白云巖、石灰巖、泥灰巖和含石膏粘土等沉積巖中。產于熱液礦床和沉積礦床中。
用途
用于提煉和制備鍶化合物,制作顯像管的屏幕、紅色焰火和信號彈等。
礦石特征
與重晶石形成完全類質同象系列,富含的稱為鋇天青石。常呈厚板狀或柱狀晶體,多為致密塊狀或板狀、粒狀集合體。質純時無色透明,有些帶淺藍或藍灰色調,條痕白色,玻璃光澤,透明至半透明。三組解理完全,夾角等于或近于90°。莫氏硬度3-3.5,比重3.9-4.0。灼燒天青石碎片時火焰為深紫紅色。
沉積形成的天青石與碳酸根和石膏伴生,熱液成因的天青石常以礦脈產出。中國江蘇溧水愛景山天青石脈狀礦床是亞洲最大的鍶礦產地。天青石主要用于制造碳酸鍶以及生產電視機顯像管玻璃等。
礦物組成
(1)海相粘土——碳酸鹽沉積型
礦石礦物組合為天青石、碳酸鍶礦。SrSO4最高可達92%。礦石呈塊狀、結核狀、條帶狀、放射狀。
(2)海相、海陸相硫酸鹽沉積型
礦石礦物組合為天青石、方解石、白云石、石膏、重晶石。SrSO45.5~90%,BaSO40.4~8%。礦石呈塊狀、條帶狀、條紋狀。
(3)陸相硫酸鹽沉積型
礦石礦物組合有天青石、石膏,含白云石、粘土巖、石灰巖等雜質。含礦率0.46~11.53kg/m3,SrSO44.7~87%。礦石呈結核狀、塊狀、浸染狀、層紋狀。
(4)沉積——熱鹵水熱液型
礦石礦物組合為天青石、碳酸鍶礦、方解石、石英及少量螢石、黃鐵礦。SrSO 2.0~90%。BaSO 1~50%。礦石呈塊狀、條紋狀、條帶狀、網脈狀。
(5)硫化物——天青石礦物型
與鉛、銀、鋅、汞等礦物共生。含少量至50%左右天青石。礦石呈塊狀、脈狀、浸染狀。
(6)火山巖——熱液型
礦物組合為天青石、高嶺石、石英、赤鐵礦、菱鍶礦、重晶石、螢石、磷灰石。SrSO4 3.0~90%,BaSO4 2~60%。礦石呈塊狀、膠結狀、浸染狀。
(7)表生風化淋濾型
礦物組合為天青石、碳酸鍶礦、重晶石、碳酸根。SrSO? 1.0~66%,BaSO4 0.7~0.76%。礦石呈塊狀、膠結狀、皮殼狀。
礦物特征
天青石的化學分子式為SrSO4,是自然界中最主要的含鍶礦物。但有時天青石中的Sr為Ca或Ba部分代換,生成類質同象鈣天青石或鋇天青石。天青石屬正交晶系,單個晶體常呈板狀或柱狀,集合體呈粒狀、纖維狀、結核狀等。純凈的天青石晶體呈淺藍色或天藍色,故稱天青石,有時為無色透明,當有雜質混入時呈黑色。天青石為玻璃光澤,解理面具有珍珠狀暈影,條痕白色,性脆,莫氏硬度為3~3.5。密度3.~4.0g/cm3。
礦床類型
成因型
天青石礦床按其成因可分為沉積型、層控型、巖漿——熱液型和次生淋濾型等四種類型。
工業型
工業類型主要有:①海相粘土——碳酸根沉積型;②海相、海陸相硫酸鹽沉積型;③陸相硫酸鹽沉積型;④沉積——熱鹵水熱液型;⑤硫化物——天青石礦物型;⑥火山巖——熱液型;⑦表生風化淋濾型。
礦產分布
我國天青石礦發現的礦點和探明的蘊藏量不多,保有儲量3293萬噸(載至1994年底),天青石礦床主要分布在嘉祥縣、重慶市、江蘇省,還有貴州省、內蒙古自治區、青海省、新疆、湖北、湖南省、陜西省、吉林省、遼寧省、甘肅省等省。正在開采的天青石礦床有合川區干溝,江蘇溧水縣愛景山等。
工藝特性
天青石鍶化學產品具有以下主要工藝特性:
(1)吸收射線:碳酸鍶可以吸收較高的γ射線,并可改善玻璃的折射率;
(2)助熔融性:氧化鍶加上碳酸根、鋇及氧化鈣等組分后能改善玻璃物料的熔融性能,增加流動性;
(3)著色性:鍶的硝酸鹽可發出鮮紅顏色。
主要作用
天青石礦主要用于加工成鍶的碳酸鹽和硝酸鹽,其中90%以上用于生產碳酸鍶。碳酸鍶的最主要的用途是生產彩電顯像管的熒光屏玻璃,這是因為鍶能吸收X射線。其次用于制造特種玻璃,還可用于冶煉時的脫鉛劑。鍶的硝酸鹽是紅色煙火和信號彈的著色劑。極少量的鍶化合物用于潤滑脂、陶瓷釉料和藥品方面。
工藝技術
利用技術及流程:
品位高的天青石礦床,開采后一般不需加工或只需經過簡單手選后,即可達到商品天青石礦的要求(含SrSO49.0%以上),可以以塊狀物或磨粉后出售。
對于伴生有石膏、方解石、石英、褐鐵礦和粘土礦物的天青石礦,可以先進行洗礦或擦洗,使粘土礦物碎解。由于天青石與脈石(以碘化鈉石膏為例,其密度為2.93g/cm3)的密度差較大,如果嵌布粒度又較粗,可以用分級重選方法(重介質振動溜槽、跳汰或搖床)回收。對于細粒嵌布的天青石或重選的中礦、尾礦內的天青石,則可用浮選方法回收。
質量標準
原料的影響
礦石品位決定加工方法及產品的純度。碳還原法生產碳酸鍶適用于采用低品位天青石,復分解反應法適合高品位礦石,不同加工方法,產品純度不同,各存在優缺點。
伴生元素,如堿土元素、雜質鐵、硫等在產品應用過程中容易混成混合物,影響質量。
國家標準
我國多以天青石為原料生產碳酸鍶,對天青石精礦質量尚無統一的標準。
部頒標準
對于直接出口的天青石礦,中國五金礦產進出口公司曾對其質量作過如下暫行規定:
SrSO4≥92%;
-200目篩余量≤6.5%(-80目亦可考慮);
鋇鹽(BaSO4)<4%;
鈣鹽(CaSO4)<4%;
雜質<2%。
企業標準
各廠家對礦石的質量尚無統一要求,僅以礦石品位高低計價。
另外,美國對天青石礦的規格要求為:SrSO?不少于96%、CaSO?不大于0.5%,BaSO?不大于2%。一般范圍為SrSO4含量在94~97%。
發展趨勢
開發利用現狀
我國天青石礦礦石品位(以SrSO4計)不高。生產礦山更少。青海省、云南省的天青石礦難于開采,內蒙的天青石礦有小量開采,但由于原礦品位較低(含SrSO4 40%)、運輸困難、價格昂貴,無法繼續生產,已于1977年停產。只有合川區和江蘇溧水兩天青石礦,開采前景廣闊。
重慶合川鹽井溝天青礦石,1962年開采,原礦含SrSO4 60%。所采礦石大部分為自用,少量供給上海市和天津市的化工廠,以生產碳酸鍶。
江蘇溧水愛景山天青石礦,1972年開采,原礦含SrSO4 54.46%。有害雜質BaO平均為1.7%、CaO平均為0.34%,是一大型鍶礦床。所采礦石就地銷售給溧水化工廠,亦用于生產碳酸鍶。
應加強選礦加工技術研究,降低成本,使難選與低品位資源開發利用成為可能,還要加強探礦工作,擴大資源量。
市場前景
國際市場對鍶礦物的需求量越來越大,開發我國的天青石礦產資源具有廣闊的前途。加強選礦工藝研究,提高產品質量,降低生產成本,充分利用礦產資源是合理的發展方向。
部分天青石礦區禁采,使得天青石的發展情況堪憂。嘉祥縣地區受影響較為明顯。
參考資料 >
科普云南 | 地質筆記——天青石:天國的淡雅,熒光玻璃的助劑.云南網.2024-02-24
天青石.中國地質大學.2024-02-24