黑钨矿

更新时间:2024-06-10 21:32

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。一般它与锡矿石同产于花岗岩和石英矿中。黑钨矿产于高温热液石英脉中。中国赣南、湘东、粤北一带是世界著名的黑钨矿产区。其它主要产地有俄罗斯西伯利亚、缅甸、泰国、澳大利亚、玻利维亚等地。

主要成分

黑钨矿(钨锰铁矿)(Wolframite)(Mn,Fe)WO4

黑钨矿的化学成分为(Fe,Mn)WO4,晶体属单斜晶系氧化物矿物。矿物和条痕颜色均随、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,金属光泽半金属光泽,有一组完全的板面解理,比重7.2-7.5,摩氏硬度4-4.5,一般具有弱磁性。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。

晶体化学

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 者称为钨铁矿;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。

结构形态

单斜晶系,;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。

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}(如图《黑钨矿的晶型》所示)。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。

物理性质

颜色和条痕均随Fe、Mn含量而变化,含Fe越高色越深,钨锰矿呈浅红、浅紫、褐黑色;黑钨矿为褐黑至黑色;钨铁矿黑色。条痕均较颜色浅,钨锰矿为黄褐-黄色,钨铁矿为暗褐-黑色。金刚光泽半金属光泽解理完全。性脆。硬度4~5.5。相对密度7.18~7.51,亦随Fe的含量增高而增大。富含Fe者具弱磁性。

偏光镜下:钨锰矿ng=2.30~2.32,nm=2.22,np=2.17~2.20;2V≈73°(计算值);黑钨矿ng=2.42~2.46,nm=2.32,np=2.26~2.31;2V=78°36'(计算值);钨铁矿ng= 2.414,nm=2.305,np=2.255;2V=68°。

产状与组合

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。

鉴定特征

板状晶形,颜色,条痕,一组完全解理,密度大为其特征。易与铁闪锌矿相混,但铁闪锌矿呈粒状,多组解理、密度较黑钨矿小可区分。

工业应用

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。

分解工艺

先将白钨矿、黑钨矿各自磨细后分别进行压煮分解,固液比1:1.1~2.7,压煮温度140~200℃,压力0.3~1.1Mpa,时间为1~6小时。白钨矿碱分解,NaOH的加入量为理论量的2.7~3.7倍,控制初始碱度为500~600g/l,分解完成后稀释过滤时加入理论量2~15%的含P043-添加剂,控制碱度为150~200g/l,温度为70~80℃,过滤后的钨酸钠溶液不进行钨-碱分离,直接用于黑钨矿碱分解,控制初始碱度130~200g/l,加入理论量0.8~1.2倍的含PO43-添加剂。

分解率达99%左右,可利用冶炼厂现有的通用压煮设备同时处理黑钨精矿白钨精矿、黑白钨混合矿、钨中矿和回收废钨渣。与酸法工艺比,污染程度大为降低;与其它碱法工艺比,省去钨-碱分离,减少了能耗及钨、碱的损耗,综合碱耗仅为理论量1.35倍左右。

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