白钨矿:“雪宝顶”的瑰宝
舍勒的发现
卡尔·威尔海姆·舍勒是科学史上一位非常著名的瑞典化学家,因发现了空气中的氧气而闻名于世。其实,他的贡献远不止如此,在他长期的实验过程中,对矿物学的发展也做出了巨大贡献。
1781年,舍勒在瑞典达拉纳省的一座矿山里发现了一种从未见过的新矿物。他对这种矿物进行了化验,并从中提取出了一种新的酸,即钨酸。舍勒和另外一位名叫贝格曼的化学家进一步研究之后认为,以后或许有可能从这种酸中提取出来一种新的化学元素。
果不其然,两年后,西班牙矿物学家德普尔亚兄弟俩又从其他矿物中提取出了钨酸,他们提取出的钨酸与舍勒发现的钨酸完全一样。此后,德普尔亚兄弟俩使用碳还原出了金属钨,成功实现了舍勒的预言。从此之后,这种新的化学元素被命名为钨。至于舍勒当年所研究的那种新矿物,被人们以他的姓氏命名为“Scheelite”,这就是白钨矿。![](/images/paper/1002-9567/201903/20190309-1-l.jpg)
光明的使者
白钨矿的主要用途是冶炼金属钨。自然界中关于钨的矿物有20多种,一般都是伴随着花岗质岩浆的活动而形成的,如黑钨矿、白钨矿、钨铅矿、钨铋矿以及钨华等,它们主要分布在中国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、玻利维亚、奥地利、越南、葡萄牙、缅甸和秘鲁等国家,其中,中国的钨储量和产量均位居世界首位。
说起钨,或许你能想到的是“乌黑”的金属,但恰恰相反,钨是一种带有明亮光泽的银白色金属,它最大的特点是硬度高、熔点高、密度大,钨合金材料被广泛用于制造超硬刀具、耐磨材料以及喷气发动机部件等。
在历史上,钨可谓是人类的“光明使者”。爱迪生在发明电灯时,为了找到一种能燃烧到白热状态的物质做灯丝,试用了近1600种材料,都没能取得满意的效果。到了1880年,他开始将全部精力集中在碳化物質上,在世界各地寻找试用材料,并成功地找到一种竹制碳丝,这种材料非常实用,可持续点亮1000多个小时,这就是最早的白热电灯,名为“碳化竹丝灯”。之所以选用这种材料,与其熔点关系密切。
在我们生活的地球上,自然元素中熔点最高的几种分别是:碳、钨、铼、锇、钽、钼等,碳的熔点是3550℃。但这里存在一个问题,碳不是随着温度升高而慢慢熔化成液态,之后再随着温度升高变成气态,而是在低温时就容易直接由固态升华为气态,因此,随着物质的不断损耗,碳化竹丝灯的使用寿命就会大大缩短。后来,有科学家使用熔点相对较低的锇丝和钽丝作为灯丝,但是它们的发光效率较低。在所有的自然元素中,钨的熔点仅次于碳,高达3422℃,在金属元素中排名第一,被科学家赞誉为“烈火金刚”,根据这些特征,匈牙利人在1903年首次制造出了钨灯丝。经过诸多科学家的改进,钨丝成为最理想的灯丝,制成的灯泡就是我们常见的白炽灯,它逐渐取代了碳化竹丝灯。再后来,白炽灯渐渐被荧光灯、LED灯等节能灯所取代。虽然以现在的眼光看,白炽灯的效率很低,它只能将其消耗电能的10%转化为可见光,但白炽灯开启了光明的时代,并为人类服务了一个多世纪,功不可没。![](/images/paper/1002-9567/201903/20190309-2-l.jpg)
白钨矿、海蓝宝石、白云母共生
白钨矿与黑钨矿
白钨矿,又名钨酸钙矿,化学式为Ca[WO4],其中的钙可被铜以类质同象的形式替代,若含铜较多,可称其为铜白钨矿。白钨矿晶体形态近乎于八面体的四方双锥,但在自然界中,具有完整晶型的白钨矿较少见,常见的是不规则粒状矿物,多为浅黄色、橘黄色、浅紫色或浅褐色,透明至半透明,莫氏硬度为4.5~5.0,性脆。白钨矿通常形成于接触交代矽卡岩矿床中,当炙热的岩浆遇到石灰岩,其中的钙、钨等元素聚集到一起就形成了白钨矿,有人形象地称其为“火热的相遇”。白钨矿的主要产地是智利、玻利维亚和德国等,我国在湖南、河南、江西、广东等地有多处矿床。其中,湖南郴州的柿竹园是我国最重要的白钨矿产区。
在国外,人们主要用白钨矿来炼钨;而在我国,钨矿的主要来源实际上是黑钨矿。黑钨矿是一种铁锰钨酸盐矿物,化学式为(Fe,Mn)[WO4],其中的铁和锰为完全类质同象。有时候,黑钨矿中也会混入其他元素,如钙、镁、钽、铌等。黑钨矿的莫氏硬度为4.5~5.5,较脆,矿物晶体一般为厚板状或短柱状,它常与石英、锡石、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和毒砂等矿物共生。目前,我国江西大余、湖南茶陵、广东连平等地是黑钨矿的主要产地。
矿标收藏的新宠
单从外观上看,白钨矿与石英略有相似,但白钨矿的特别之处在于,它具有发光性,在紫外光线的照射下可发出浅蓝色荧光,石英则没有这种性质。另外,透明的白钨矿对光线具有很高的折射率和色散度,这使得白钨矿具有较为强烈的“火彩”,换句话说,白钨矿具有宝石的一些特征,国外曾有人将其作为钻石的替代品。
但是,在我国颁布的《珠宝玉石名称》(GB/T 16552-2010)里,无论是宝石还是玉石的名录中均没有白钨矿的身影,主要原因在于,白钨矿的硬度较低,易被划伤,除大部分用于工业用途之外,只有少部分可用于矿物标本收藏。![](/images/paper/1002-9567/201903/20190309-3-l.jpg)
世界上最大的白钨矿晶体,现存于山东省天宇自然博物馆![](/images/paper/1002-9567/201903/20190309-4-l.jpg)
白钨矿![](/images/paper/1002-9567/201903/20190309-5-l.jpg)
产于四川“雪宝顶”的白钨矿
在我国四川省松潘县与平武县的交界地带,有座海拔5588米的山峰,名为“雪宝顶”,它是岷山的最高峰,这里埋藏的白钨矿不仅块头大,而且晶型完美,色泽纯正,颜色呈橘红色,与电气石、白云母、绿柱石以及水晶等矿物共生,经紫外线照射后能发出荧光,被认为是世界上最好的白钨矿,并且当地出产的很多白钨矿都成了珍贵的矿标收藏品。2009年1月载入吉尼斯世界纪录的“世界上最大的白钨矿晶体”即产自这里,它长约40厘米,宽约15厘米,高约30厘米,为同类品种中的“佼佼者”。可以预想,随着“雪宝顶”白钨矿的知名度不断提高,它们的身价也将逐年攀升。 (马志飞)
卡尔·威尔海姆·舍勒是科学史上一位非常著名的瑞典化学家,因发现了空气中的氧气而闻名于世。其实,他的贡献远不止如此,在他长期的实验过程中,对矿物学的发展也做出了巨大贡献。
1781年,舍勒在瑞典达拉纳省的一座矿山里发现了一种从未见过的新矿物。他对这种矿物进行了化验,并从中提取出了一种新的酸,即钨酸。舍勒和另外一位名叫贝格曼的化学家进一步研究之后认为,以后或许有可能从这种酸中提取出来一种新的化学元素。
果不其然,两年后,西班牙矿物学家德普尔亚兄弟俩又从其他矿物中提取出了钨酸,他们提取出的钨酸与舍勒发现的钨酸完全一样。此后,德普尔亚兄弟俩使用碳还原出了金属钨,成功实现了舍勒的预言。从此之后,这种新的化学元素被命名为钨。至于舍勒当年所研究的那种新矿物,被人们以他的姓氏命名为“Scheelite”,这就是白钨矿。
![](/images/paper/1002-9567/201903/20190309-1-l.jpg)
光明的使者
白钨矿的主要用途是冶炼金属钨。自然界中关于钨的矿物有20多种,一般都是伴随着花岗质岩浆的活动而形成的,如黑钨矿、白钨矿、钨铅矿、钨铋矿以及钨华等,它们主要分布在中国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、玻利维亚、奥地利、越南、葡萄牙、缅甸和秘鲁等国家,其中,中国的钨储量和产量均位居世界首位。
说起钨,或许你能想到的是“乌黑”的金属,但恰恰相反,钨是一种带有明亮光泽的银白色金属,它最大的特点是硬度高、熔点高、密度大,钨合金材料被广泛用于制造超硬刀具、耐磨材料以及喷气发动机部件等。
在历史上,钨可谓是人类的“光明使者”。爱迪生在发明电灯时,为了找到一种能燃烧到白热状态的物质做灯丝,试用了近1600种材料,都没能取得满意的效果。到了1880年,他开始将全部精力集中在碳化物質上,在世界各地寻找试用材料,并成功地找到一种竹制碳丝,这种材料非常实用,可持续点亮1000多个小时,这就是最早的白热电灯,名为“碳化竹丝灯”。之所以选用这种材料,与其熔点关系密切。
在我们生活的地球上,自然元素中熔点最高的几种分别是:碳、钨、铼、锇、钽、钼等,碳的熔点是3550℃。但这里存在一个问题,碳不是随着温度升高而慢慢熔化成液态,之后再随着温度升高变成气态,而是在低温时就容易直接由固态升华为气态,因此,随着物质的不断损耗,碳化竹丝灯的使用寿命就会大大缩短。后来,有科学家使用熔点相对较低的锇丝和钽丝作为灯丝,但是它们的发光效率较低。在所有的自然元素中,钨的熔点仅次于碳,高达3422℃,在金属元素中排名第一,被科学家赞誉为“烈火金刚”,根据这些特征,匈牙利人在1903年首次制造出了钨灯丝。经过诸多科学家的改进,钨丝成为最理想的灯丝,制成的灯泡就是我们常见的白炽灯,它逐渐取代了碳化竹丝灯。再后来,白炽灯渐渐被荧光灯、LED灯等节能灯所取代。虽然以现在的眼光看,白炽灯的效率很低,它只能将其消耗电能的10%转化为可见光,但白炽灯开启了光明的时代,并为人类服务了一个多世纪,功不可没。
![](/images/paper/1002-9567/201903/20190309-2-l.jpg)
白钨矿、海蓝宝石、白云母共生
白钨矿与黑钨矿
白钨矿,又名钨酸钙矿,化学式为Ca[WO4],其中的钙可被铜以类质同象的形式替代,若含铜较多,可称其为铜白钨矿。白钨矿晶体形态近乎于八面体的四方双锥,但在自然界中,具有完整晶型的白钨矿较少见,常见的是不规则粒状矿物,多为浅黄色、橘黄色、浅紫色或浅褐色,透明至半透明,莫氏硬度为4.5~5.0,性脆。白钨矿通常形成于接触交代矽卡岩矿床中,当炙热的岩浆遇到石灰岩,其中的钙、钨等元素聚集到一起就形成了白钨矿,有人形象地称其为“火热的相遇”。白钨矿的主要产地是智利、玻利维亚和德国等,我国在湖南、河南、江西、广东等地有多处矿床。其中,湖南郴州的柿竹园是我国最重要的白钨矿产区。
在国外,人们主要用白钨矿来炼钨;而在我国,钨矿的主要来源实际上是黑钨矿。黑钨矿是一种铁锰钨酸盐矿物,化学式为(Fe,Mn)[WO4],其中的铁和锰为完全类质同象。有时候,黑钨矿中也会混入其他元素,如钙、镁、钽、铌等。黑钨矿的莫氏硬度为4.5~5.5,较脆,矿物晶体一般为厚板状或短柱状,它常与石英、锡石、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和毒砂等矿物共生。目前,我国江西大余、湖南茶陵、广东连平等地是黑钨矿的主要产地。
矿标收藏的新宠
单从外观上看,白钨矿与石英略有相似,但白钨矿的特别之处在于,它具有发光性,在紫外光线的照射下可发出浅蓝色荧光,石英则没有这种性质。另外,透明的白钨矿对光线具有很高的折射率和色散度,这使得白钨矿具有较为强烈的“火彩”,换句话说,白钨矿具有宝石的一些特征,国外曾有人将其作为钻石的替代品。
但是,在我国颁布的《珠宝玉石名称》(GB/T 16552-2010)里,无论是宝石还是玉石的名录中均没有白钨矿的身影,主要原因在于,白钨矿的硬度较低,易被划伤,除大部分用于工业用途之外,只有少部分可用于矿物标本收藏。
![](/images/paper/1002-9567/201903/20190309-3-l.jpg)
世界上最大的白钨矿晶体,现存于山东省天宇自然博物馆
![](/images/paper/1002-9567/201903/20190309-4-l.jpg)
白钨矿
![](/images/paper/1002-9567/201903/20190309-5-l.jpg)
产于四川“雪宝顶”的白钨矿
在我国四川省松潘县与平武县的交界地带,有座海拔5588米的山峰,名为“雪宝顶”,它是岷山的最高峰,这里埋藏的白钨矿不仅块头大,而且晶型完美,色泽纯正,颜色呈橘红色,与电气石、白云母、绿柱石以及水晶等矿物共生,经紫外线照射后能发出荧光,被认为是世界上最好的白钨矿,并且当地出产的很多白钨矿都成了珍贵的矿标收藏品。2009年1月载入吉尼斯世界纪录的“世界上最大的白钨矿晶体”即产自这里,它长约40厘米,宽约15厘米,高约30厘米,为同类品种中的“佼佼者”。可以预想,随着“雪宝顶”白钨矿的知名度不断提高,它们的身价也将逐年攀升。 (马志飞)