理论教育 湖北矿物萤石的发现与应用

湖北矿物萤石的发现与应用

时间:2023-08-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)萤石名称的来历萤石的发现与命名与钢铁冶炼工业息息相关。1670年德国玻璃工人契瓦哈特偶然将萤石与硫酸混在一起,发生化学反应,产生了一种具有刺激性气味的烟雾,从而引起人们对萤石化学特性的重视。1825年“Fluorescence”一词诞生,意为荧光,源于萤石在紫外线照射下可以散发荧光的属性。光学领域对于萤石的需求量也较大,人工合成的萤石晶体可以制成多种特殊的透镜。我国开发利用萤石的历史相当悠久。

湖北矿物萤石的发现与应用

1)萤石名称的来历

萤石的发现与命名与钢铁冶炼工业息息相关。1529年德国矿物学家阿格里科拉在他的著作中最早提到了萤石,他发现萤石是低熔点的矿物,在钢铁冶炼中加入一定量的萤石,不仅可以提高炉温,除去硫、磷等有害杂质,而且还能同炉渣形成共熔体混合物,增强活动性、流动性,使渣和金属分离。1670年德国玻璃工人契瓦哈特偶然将萤石与硫酸混在一起,发生化学反应,产生了一种具有刺激性气味的烟雾,从而引起人们对萤石化学特性的重视。随后在1797年,意大利工程师将该矿物正式命名为“Fluorite”,此词源于拉丁语“Fluere”,意为“流动”,故常用于熔炼金属的助溶剂。1825年“Fluorescence”一词诞生,意为荧光,源于萤石在紫外线照射下可以散发荧光的属性。

■萤石

萤石又称氟石,其主要化学成分是氟化钙(CaF2)。萤石中的氟来自火山岩浆中,在岩浆冷却过程中,从岩浆中分离出来的气水溶液含有许多以氟为主的物质,在溶液沿裂隙上升过程中,温度降低而压力减小,气水溶液中的氟离子与周围岩石中的钙离子结合形成氟化钙,再经过冷却结晶就形成了萤石矿物,萤石常与钠长石尖晶石、菱锰矿、重晶石黄铁矿方解石闪锌矿天青石、白云母、石英方铅矿白云石、黄铜矿、白钨矿、磷灰石、黄玉、锡石和黑钨矿等矿物共生。

2)萤石的特性

萤石为等轴晶系,其独特的魅力在于它的晶体形态,通常为八面体和立方体,少见十二面体,也有八面体和立方体相交而成的组合晶体,在此条件下也可能生成结构复杂的十二面体结晶,当它们团簇聚集在一起时,也可呈现出颗粒状、葡萄状、球状等各异形态。当然艳丽的色彩也是人们对它情有独钟的原因,由萤石的晶体结构存在“空洞”,很容易被其他离子填充,故自然界无色透明的纯净的萤石极其稀少。这种结构缺陷也让萤石成为颜色最丰富多变的矿物,因其内含有铁、镁、铜等离子而使它呈现出紫色、丁香色、金黄色、绿色、蓝色、粉红色、香槟色、棕色……几乎任何一种颜色,如果把这些颜色找齐,肯定会比彩虹还美丽,因此很多人称萤石为“彩虹宝石”。

■呈八面体的萤石晶体

■球状和葡萄状萤石

■萤石泡

根据萤石的颜色、透明度及晶体大小、形态等多种要素,人们按照工艺将其分为宝石级、玉石级两个等级。宝石级必须具备单晶颗粒大、透明、颜色鲜艳等特性,世界宝石级萤石主要分布于美国、哥伦比亚、加拿大、英国、纳米比亚,以及奥地利、瑞士、意大利、德国、捷克和斯洛伐克、俄罗斯、澳大利亚、南非等地,不同地区的萤石颜色尽显不同,如美国伊利诺伊州和肯塔基州等地就产紫、紫罗兰、蓝、黄、褐等色及无色透明的萤石,新罕布什尔州和纽约州产鲜绿色萤石,哥伦比亚地区产绿色和其他色的萤石,加拿大安大略产无色透明萤石晶体;英国康瓦尔产白、蓝、紫罗兰、淡红褐等色萤石;纳米比亚产祖母绿色萤石。玉石级的萤石为粒状或纤维状集合体,半透明,具单一颜色或为不同颜色相间呈条带状,多用于雕刻或制成工艺摆件。

■蓝萤石

■彩萤石与方解石伴生

■绿萤石与方解石伴生

■紫萤石

3)萤石的主要价值和用途

萤石不仅娇艳美丽,还是一种具有多种用途的矿物。除了被广泛用于钢铁冶炼行业作为助溶剂除掉杂质之外,它还是唯一一种可以提炼大量氟元素的矿物,是生产各种有机和无机氟化物关键原料,我们所熟知的电冰箱里的冷却剂(氟利昂)就需要用萤石。在航空航天、医药、化工行业使用广泛。光学领域对于萤石的需求量也较大,人工合成的萤石晶体可以制成多种特殊的透镜。萤石还是最常见的加工物料,碾磨粉机加工后的萤石粉用于化工、橡胶陶瓷建筑建材等领域。随着科学技术的飞速发展,萤石更是身价百倍,如火箭推进燃料激光原子能制造工业以及医学上的人造血、人造心瓣膜和代用骨胳都离不开萤石。(www.daowen.com)

我国开发利用萤石的历史相当悠久。考古证明,早在7 000多年前我国的浙江余姚河姆渡人,就已选用身边美丽的萤石来制作装饰品;而在内蒙古草原上,隶属于红山文化以至于更久远年代里的古人亦不乏萤石饰品的使用;北京故宫博物院里至今还珍藏着一枚清朝乾隆时期的萤石印章。欧洲人对于萤石的使用同样具有悠久的历史,许多博物馆都藏有各个年代里人们所使用过的精致的萤石工艺品;英国德伯郡出产的黄紫色条纹相间的萤石就极其出名,美其名曰“蓝色约翰”,古代英国人还专门设有加工萤石的工厂,雕刻出美丽的花瓶专门供应给王室贵胄;而古罗马时期萤石石料则广泛运用于制作酒杯和花瓶,他们迷信使用这种酒杯会使人千杯不醉。

想必大家都听说过夜明珠吧,这是一种夜间发光的天然珍宝,在中国数千年历史中,萤石被广为流传于哲学经济政治、文化、诗歌小说珠宝等各个领域内,并被赋予许多神秘色彩,实际上夜明珠就是萤石制成的。原来这与萤石的感光特性有关,当萤石受到照射时,其矿物内的电子在外界能量的刺激下会由低能状态进入高能状态;当外界能量刺激停止时,电子又由高能状态转入低能状态,这个过程就会发光。这种光相对微弱,在白天人的眼睛是看不到的,但是到了夜晚,在黑暗中萤石会自然发出由绿到白的荧光,如皓月般光亮美丽,令人称叹。

■紫外光下萤石变为紫色

关于萤石还有一个古老的传说。在古印度,人们发现有一座小山岗上聚集了很多眼镜蛇,而且都围绕着一颗石头转,这奇特的景象引起了所有人的兴趣,人们争相探索其中的奥秘。后来才知道,原来蛇围着转的石头是一块萤石。每到夜晚,萤石发出阵阵有蓝色的光芒,吸引了诸多趋光性的昆虫在石头上方飞舞,虫子吸引了青蛙出来捕食,而眼镜蛇也纷纷被聚拢过来捕食青蛙,于是人们把这种石头称为“蛇眼石”,也就是我们所说的萤石。

4)萤石的鉴别及保养

萤石是一种广受收藏者喜爱的矿物晶体,它美丽的颜色和大而完整的晶体形态不需经过任何人工的穿凿和雕饰,不为任何世俗所左右,不以任何人的意志为转移,超然脱俗而将美蕴含于自然之中。萤石质地柔软,通常情况下不能被用作珠宝,只有出现足够大的晶体时,才可以相对容易地用它来雕刻装饰物。这里需说明,只有达到宝石级别的萤石才具有收藏价值。当然随着人们对于萤石认知度的提高,萤石工艺品的收藏价值也将越来越高,特别是那些品质好、色彩斑斓、不含任何杂质达到宝石级的纯色萤石。

真正的萤石具有热发光性,即在酒精灯上加热,或太阳光下暴晒回到暗处可自发光亮,某些萤石还具有摩擦发光的特性。以次充好的萤石在收藏品市场上并不少见,一为加热处理将暗蓝色至黑色萤石变成蓝色,此种萤石在300℃高温下会变色;二为在萤石中充填塑料或树脂,其主要目的是愈合表面裂隙,增大体积,经充填处理的萤石鉴定颜色不均一,闻起来有味道,硬度也有差异,所以在选购的时候要仔细辨别。

当你有幸拥有一块精美的萤石,可千万要细心呵护,它就如同一位柔美的女子,经不起半点摧残。萤石硬度较低,所以保养很重要,要注意避免与其他硬物相互碰撞,以免造成表面的损伤。

5)萤石的分布

中国是世界上萤石矿产最多的国家之一,在中国的各省几乎都能找到萤石资源。湖北萤石资源主要分布在红安、大悟、随州、通城等地。

荧光与磷光的故事

萤石之所以得名,是因为它在紫外线或阴极射线照射下会发出荧光,但当萤石含有一些稀土元素时,它就会发出磷光。也就是说,在离开紫外线或阴极射线照射后,萤石依旧能持续发光较长一段时间,这种发光就叫磷光。

神秘的鬼火

夏天的夜晚,在墓地常会出现一种青绿色火焰,一闪一闪,忽隐忽现,十分诡异。很多人遇到这种情景都会毛骨悚然,赶紧逃跑。谁知,那火还会跟着人,你跑它也跑,古人认为是鬼魂在作祟,就把这种神秘的火焰叫作“鬼火”。那么“鬼火”究竟是怎么回事呢?其实人与动物身体中有很多磷,死后尸体腐烂生成一种叫磷化氢的气体,这种气体冒出地面,遇到空气后会自我燃烧起来,但这种火非常小,发出的是一种青绿色的冷光,只有火焰,没有热量。夏天的温度高,易达到磷化氢气体的着火点而出现“鬼火”,又由于燃烧的磷化氢随风飘动,所以,所见的“鬼火”还会跟人走动。这就是旷野的“鬼火”。

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