钨是一种分布较广泛的元素,几乎遍见于各类岩石中,但含量较低。通过有关
地质作用加以富集才能形成矿床作为
商品矿石开采。钨在地壳中的平均含量为1.3×10-6,在花岗岩中含量平均为1.5×10-6。钨在自然界主要呈六价阳离子,其
离子半径为0.68×10-10m。由于W6离子半径小,电价高,具有强
极化能力,易形成络
阴离子,因此钨主要以络阴离子形式[WO4]2-,与溶液中的Fe2 、Mn2 、Ca2 等
阳离子结合形成
黑钨矿或白钨矿沉淀。钨矿石主要分为黑钨矿和白钨矿。黑钨矿是提炼钨的最主要矿石,它也叫
钨锰铁矿。黑钨矿为褐色至黑色,具有金属或
半金属光泽。
白钨矿外形为粒状石块,白色带黄,有脂肪光泽。橙色,双锥状晶体,晶体硕大,且尖端呈透明深橙色。与方解石白云母和黑色锡石共生,其中白钨矿和方解石具有萤光性。加热或经紫外线照射,略呈紫色。是炼钨的主要原料。
简介
黑钨矿的化学成分为(Fe,Mn)WO4,晶体属
单斜晶系的氧化物矿物。矿物和
条痕颜色均随
铁、锰含量而变化,含铁愈多,颜色愈深,一般为褐红色至黑色,条痕黄褐色至黑褐色,
金属光泽至
半金属光泽,有一组完全的板面
解理,比重7.1-7.5,
摩氏硬度4.5-5.5,一般具有弱磁性。晶体形态呈板状或柱状。黑钨矿是FeWO-MnWO4
类质同象系列的中间成员。此系列中,含FeWO4或MnWO4分子在80%以上的分别称为
钨铁矿和钨
锰矿。黑钨矿的英文名源自古德语wolf(令人不快的)和ram(
浮渣),指当时冶炼含黑钨矿的
锡矿石时,锡熔体表面出现浮渣,影响冶炼。
白钨矿的化学组成:CaWO4,由于其中的W离子和Mo
离子半径几乎相等,因此,白钨矿中的W与Mo为完全类质像,成为白钨矿——钼
钨矿系列。晶体属
四方晶系的
钨酸盐矿物。英文中以白钨矿中的
钨酸的发现者C.W.舍勒(Scheele)姓氏命名。旧名
钙钨矿或钨酸钙矿。
WO3含量为 80.6%。它与
黑钨矿同为钨的最主要
矿石矿物。成分中钨可部分被钼成
类质同象替代。
晶体化学
黑钨矿是钨铁矿(FeWO4)-
钨锰矿(MnWO4)
完全类质同像系列的中间成员。理论组成(ωB/%):钨铁矿FeO 23.65,WO3 76.35;钨锰矿MnO 23.42,WO3 76.58。习惯上将XFeWO4大于80% 者称为钨铁矿;XMnWO4大于80%者称为钨锰矿;介于二者之间者称为
黑钨矿。常见混入物有Mg、Ca、Nb、Ta、Sc、Y、Sn等。其中Nb、Ta、Sc可呈类质同像替代,更多的则呈微细包裹体存在。
白钨矿的化学组成:CaWO4,由于其中的W离子和Mo离子半径几乎相等,因此,白钨矿中的W与Mo为完全类质像,成为白钨矿——钼
钨矿系列。晶体为近于
八面体的四方
双锥状,集合体多呈不规则粒状,较少呈致密块状。无色或白色,一般多呈灰色、浅黄、浅紫或浅褐色。
玻璃光泽到
金刚光泽,
断口呈
油脂光泽。
解理中等,断口参差状。摩氏硬度4.5~5。相对密度5.8——6.2(相对密度随Mo的增加而降低)。在紫外线照射下发浅蓝色至黄色的荧光。
晶体结构
黑钨矿
1.
单斜晶系,C2h-P2/C;Z=2;
钨锰矿,a0=0.4829nm,b0=0.5759 nm,c0=0.4997nm,β=91°10';黑钨矿,a0=0.479nm,b0=0.574nm,c0=0.499nm,β= 90°26';
钨铁矿,a0=0.4753nm,b0=0.5709nm,c0=0.4964nm,β=90°。[(Mn,Fe)O6]八面体以共棱方式沿c轴连接成折线状;[WO6]畸变
八面体也共棱连接,并以4个角顶与[(Mn,Fe)O6]连接。∥(100)为似层状。
2.斜方柱晶类,C2h-2/m(L2PC)。晶体常沿(100)呈厚板状或∥c轴呈
短柱状,有时呈柱状、毛发状等。主要
单形:
平行双面a{100}、b{010}、d{102}、c{001},斜方柱n{110}、ω{011}、k{210}。完好晶体较少见。
晶面上常有∥c轴的纵纹。依(100)或(023)成接触
双晶。
集合体多为板状
白钨矿
四方
双锥晶类,
晶形常呈近于八面体的四方双锥,也有沿呈板状。主要
单形为四方双锥e和p,四方双锥e的
晶面常具斜纹和
蚀象。依(110)成
双晶。
晶系和
空间群:四方晶系,4/m。
晶胞参数:a0=5.25牛=11.40牛。
粉晶数据:3.1(1)4.76(0.55)3.072(0.3)。
产状与组合
黑钨矿
黑钨矿有多种矿化类型,云英岩型,石英脉型,斑岩型等,最著名的是石英脉型黑钨矿,此种矿床在我国华南地区大面积分布。例如举世闻名的开采历史最久远的西华山钨矿,规模最大的湖南瑶岗仙钨矿等。
黑钨矿和
钨锰矿主要产于高温
热液石英脉内及其
云英岩化围岩中。
矿脉常存在于花岗岩
侵入体顶部或近接触带围岩中,
共生矿物有
锡石、
辉钼矿、
辉铋矿、
毒砂、
黄铁矿、
黄铜矿、
黄玉、
绿柱石、
电气石等。钨锰矿亦可产于中低温热液脉中。
白钨矿
白钨矿主要产于
接触交代矿床,也可见于高——
中温热液矿床。中国湖南
瑶岗仙是世界著名的白钨矿产地。世界其他主要产地有朝鲜南部的山塘、德国萨克森、英国
康沃尔、澳大利亚新南威尔士、
玻利维亚北部和美国内华达等。一种矿石,外形为粒状
石块,白色带黄,有油脂光泽。加热或经紫外线照射,略呈紫色。是炼钨的主要原料。白钨矿通常产出于接触交代矽卡岩、高温
热液脉和
云英岩中,少数情况下也可以在花岗
伟晶岩中发育形成。形成温度在低于200到500°C之间,压力处于200到1500巴之间,一般而言高温白钨矿多出现于
矽卡岩矿床中,不过这种矿床类型也会出现形成温度略高于200度的白钨矿,前者出干
矽卡岩阶段形成的矽卡岩中,后者对应较晚的
石英硫化物阶段。典型矿物组合包括
锡石、
黑钨矿、
黄玉、
萤石、
磷灰石、
电气石、石英、
钙铝榴石-
钙铁榴石、
透辉石、
符山石和
透闪石。
白钨矿通常与锡、钼、铋等伴生于
斑岩型(阳储岭)、矽卡岩型(南泥湖、柿竹园、三道庄、黄沙坪)、云英岩型(
柿竹园))以及石英脉型(西华山、盘古山)等
岩浆热液矿床中;一些
热液金矿中也发育白钨矿,例如澳大利亚Kalgoorlie-Norseman地区
绿岩带中的石英脉型金矿床,加拿大
新斯科舍Meguma地体
浊积岩中的石英脉型金矿床,中亚
乌兹别克斯坦的
穆龙套金矿床,哈萨克斯坦的别斯秋别
矿田、斯捷普尼亚克矿田和杰拉姆别特矿田中含金硫化物(+/-碲化物)
石英脉,中国云南大坪金矿床、四川
马脑壳矿床、甘肃寨上矿床、湖南沃溪矿床,其中沃溪矿床的白钨矿和金、锑均达到了
可采品位,非常罕见;此外,在川西北的雪宝顶
伟晶岩矿床中,白钨矿和
锡石、
绿柱石、电气石、
磷灰石共生,这些矿物颗粒大、
晶形好,已经达到宝石级。
应用
黑钨矿
黑钨矿是最重要的钨
矿石矿物,用途为生产钨各种深加工产品,主要用于生产钨的各种深加工产品。钨的
特种合金钢被用于制造
高速切削工具、炮膛、枪管、
火箭发动机、火箭喷嘴、坦克装甲等。钨还用于制造灯丝及
X射线发生器的阴极材料。合成材料
碳化钨硬度很高,仅次于
金刚石,可用作钻头、
车刀等。
白钨矿
世界上开采出的白钨矿,80%用于优质钢的冶炼,15%用于生产硬质钢,5%其他用于其他用途。白钨矿可以制造枪械、
火箭推进器的喷嘴、切削金属,是一种用途较广的金属。 白钨矿以纯金属状态和合金系状态广泛应用于现代工业中,合金系状态中最主要的是合金钢、以
碳化钨为基的硬质合金、耐磨合金和强热合金。