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含鎵的上市公司

發布時間:2021-07-22 15:57:05

Ⅰ 哪些股票含鎵

目前鎵礦的生產企業中規模企業不多,很多企業年產只有3、4噸甚至1噸。年產超過20噸的企業,如中國鋁業(601600,SH)就是產鎵大戶,出口到很多國家。私營企業裡面則以北京吉亞半導體材料有限公司、萬盛集團(珠海)貿易有限公司等屬於規模比較大的企業。
看來只有中國鋁業。

Ⅱ 鎵的地球化學性質

一、鎵的物理性質及用途

金屬鎵呈銀白色,質軟,在與人體相當的溫度(37℃)下便熔化成液體。鎵的熔點低但沸點很高,是液態范圍最大的金屬,其熔點為29.78℃,沸點為2403℃,29.6℃時密度為5.904g/cm3

常溫下,鎵在空氣中很穩定,因為其表面會形成一層薄氧化膜,即使在達到紅熱程度時也會與空氣隔絕而不會被氧化。

鎵特殊的物理性質,使其成為一種性能優良的電子材料。以GaAs、GaP、GaSb為主的鎵系化合物半導體是電子工業的基礎材料,在光電子學領域和微波通訊領域應用極為廣泛,主要用於發光二極體、激光二極體、光探測器、太陽能電池、高速和超高速集成電路、可視顯示設備及微波固態器件。鎵在冶金、化工、醫學等方面也有不少應用。近十年來,隨著工業發展尤其是高新技術的發展,鎵的應用拓展了許多新的用途,計算機、液晶-等離子電視和航天技術是新興起的三大應用領域。在發展和需求的推動下,鎵的應用研究非常活躍,10年來全世界發表鎵應用技術的實驗研究論文數千篇,一些新型技術和材料在不斷涌現,全世界對鎵的需求量也在不斷增長。20世紀90年代初全世界鎵的年消費量約為60~70t,2000年時已超過了100t,並且還在不斷增長,其中90%以上用於製造鎵化合物半導體材料。因此,鎵被譽為「電子工業的食糧」。

我國對鎵的應用研究早在20世紀50年代就已開始,但由於受工業發展的限制,直到90年代,國內鎵消費量很小,這樣一個鎵資源大國鎵的年消費量僅為數噸,生產的鎵90%出口到國際市場。從20世紀90年代後期開始,國內鎵消費量開始增長。隨著國內高新技術、航天技術等迅速發展,鎵的需求量還會快速增長。因此,開展我國鎵資源及鎵應用的戰略研究是非常必要的。

二、鎵的地球化學性質

(一)鎵的地球化學參數

鎵位於元素周期表第四周期第三族中,在其四周的元素中,上方為鋁,下方為銦,左為鋅,右為鍺。其原子序數為31,原子量為69.72。

鎵有兩個穩定同位素,即69Ga和71Ga,它們在自然界中的相對豐度為69Ga=60.5%,71Ga=39.5%。鎵同位素是否也像其它元素的同位素組成一樣具有地質意義,目前還沒有詳細的研究。

表9-1和表9-2列出了鎵的地球化學參數及鎵與某些性質相近元素地球化學參數的對比。在元素地球化學分類中,戈爾德施密特將鎵劃歸親銅元素,查氏分類中將鎵劃歸硫化

表9-1 鎵的地球化學參數

表9-2 鎵的主要地球化學參數與相關元素對比

物礦床典型元素族,費氏將其劃歸金屬元素場。綜合起來,幾種分類的共同之處都在於說明鎵以親銅元素的身份成為硫化物礦床中富集的典型金屬元素。這是由鎵的地球化學性質所決定的。鎵在6配位時的離子半徑與硫化物礦床中常見Zn、Sn、Cu、Fe2+、Fe3+、Sb等元素的離子半徑接近(表9-3),尤其是鎵的電子構型與Zn類似,與Pb2+不僅配位數不同而且離子半徑差別也很大。因此,鎵在自然界通常能夠進入Zn和Fe組成的礦物,而在Pb礦物中含量很低。另一方面,Ga3+離子半徑與Al3+和Fe3+離子相近,其正3價電子都分布在最外部電子層上,因此最早時鎵有「類鋁」的說法。鎵的這一特性又決定了其地球化學性質的另一面,即鎵在氧化條件下地球化學性質與鋁和鐵尤其是與鋁相似,具有強的親石(親氧)性質。這是鎵與其它分散元素明顯不同的特點,這也使得鎵更廣泛地參與到各種地質作用中去。

表9-3 鎵與相關元素的離子半徑對比表

(二)鎵的豐度

目前大家比較公認的鎵的地殼豐度為15×10-6,劉英俊等(1984)也推薦這一數值。關於鎵的豐度,隨著分析方法的提高其可靠性也在不斷提高。克拉克和華盛頓(1924)確定的值為n×10-5,費爾斯曼(1933—1939)的數值為1×10-5,戈爾德施密特(1937)、維爾納茨基(1949)、泰勒(1964)給出的數值均為15×10-6,維爾納茨基(1962)給出了19×10-6的地殼豐度。泰勒(1980,1982)給出的大洋地殼和大陸地殼鎵的克拉克值分別為17×10-6和18×10-6。黎彤(1985)給出的地殼豐度為15×10-6,1997年給出的中國大陸岩石圈鎵的豐度為14.1×10-6

以上不同學者給出的數據以15×10-6居多,這一數值可以作為地殼鎵的克拉克值。相比較而言,鎵在地殼中的含量是相當高的,比其他分散元素的地殼含量高出1~2個數量級,甚至比W、Sn、Mo、Be、Sb、Hg等元素的地殼含量高出許多。這是鎵在地球化學性質上親氧(石)性質而與鋁相伴隨的結果。

據泰勒(1982)的資料,初始地幔鎵的豐度為3×10-6,但是來自地幔的岩石鎵含量一般都高於此值。

根據Cameron(1973)的資料,隕石中鎵的含量為48×10-6。隕石中鎵的含量是直接測定的,不同類型的隕石及不同學者測定的結果也有很大的出入。據歐陽自遠(1988)的統計,13個鐵隕石含鎵為0.17×10-6~100×10-6,中國南丹鐵隕石含鎵81.9×10-6。劉英俊等(1984)統計結果顯示,鐵隕石含鎵0.2×10-6~96×10-6,石隕石含鎵0.9×10-6~20×10-6。月球物質中含鎵一般為2.4×10-6~6.1×10-6,大致相當於地幔的鎵豐度。

(三)鎵在岩漿岩中的含量

鎵在岩漿岩中的性狀具有明顯的親石性而與鋁緊密相關,在岩漿結晶過程中類質同象進入含鋁硅酸鹽造岩礦物中,因此造成鎵的分散性質。盡管不同類型的岩漿岩具有不同的鎵含量,但鎵與鋁具有正消長關系,我們對中國13個岩體的分析及收集到的各類岩漿岩鎵的含量及其與鋁的關系如圖9-1所示。

超基性岩鎵的含量明顯低於鎵的地殼豐度(15×10-6 ),最高 10×10-6左右,低者僅1×10-6~2×10-6,鹼性岩含鎵最高,明顯高於地殼鎵豐度及其它岩類,中性岩石含鎵與地殼豐度接近,酸性岩含鎵略高於地殼豐度。從超基性岩→基性岩→中性岩→酸性岩→鹼性岩,鎵含量增高且呈現良好的線性分布特點。岩漿岩中鎵的含量比其它分散元素如 Ge、In、Tl、Cd等都要高出很多。

圖9-1 岩漿岩中鎵與鋁的關系

據劉英俊等(1984)研究結果顯示,岩漿岩的Ga/Al比值的變化是有規律的。由超基性岩、基性岩向酸性岩和鹼性岩方向,Ga/Al比值明顯增大(圖9-2)。因此,Ga/Al比值可作為劃分岩漿演化階段的化學指示劑。

圖9-2 岩漿岩中Al2O3含量及Ga/Al比值隨SiO2含量的變化關系

岩漿岩中造岩礦物鎵含量的一些分析結果見表9-4,總體來說,在造岩礦物中,斜長石、黑雲母和白雲母含鎵最高,輝石、角閃石、橄欖石和石榴子石鎵含量在同一個水平上,都低於10×10-6。在基性岩、中酸性岩中,斜長石中鎵的含量一般高於雲母類礦物,因此可以認為,斜長石是最主要的含鎵造岩礦物。劉英俊等(1984)研究認為,超基性岩中斜長石含鎵為10×10-6~15×10-6,輝石含鎵3×10-6~5×10-6,角閃石含鎵4×10-6~8×10-6;基性岩中70%~80%的鎵集中在斜長石中(20×10-6~25×10-6);中酸性岩中斜長石攜帶了全部鎵的65%~90%,雖然雲母礦物含鎵相當高,但礦物含量有限,攜帶鎵的總量明顯低於長石(表9-5)。

表9-4 岩漿岩造岩礦物中鎵的含量(×10-6

表9-5 鎵在花崗岩主要造岩礦物中的分配

(四)鎵在熱液作用中的地球化學行為

我們在研究與岩漿作用有關的鉛鋅礦床的過程中,分析了山東香夼礦床的花崗閃長斑岩在矽卡岩化及蝕變過程中的成分變化,其中Ga、Al2O3和SiO2的含量如表9-6所示。可以看出,花崗閃長岩在蝕變過程中,Al2O3和SiO2呈下降趨勢,矽卡岩的Al2O3和SiO2含量最低,而Ga含量及Ga/Al比值呈明顯的上升趨勢,矽卡岩含Ga最高,這種變化在圖9-3中更明顯地表示出來。但是,我們對幾個蝕變礦物Ga含量的分析發現,綠泥石和綠簾石含Ga明顯高於其他矽卡岩礦物,含量在50×10-6~77×10-6之間,而輝石和石榴子石含Ga僅n×10-6。在夕卡岩中,綠簾石和綠泥石含量可達40%左右,可見這兩種礦物是夕卡岩中主要的載Ga礦物。這說明,在岩漿岩蝕變及夕卡岩化過程中,Ga仍然與Al和/或Fe緊密伴隨,並沒有大量進入流體相,這也從礦石含Ga很低(10×10-6~15×10-6)得到證實。

表9-6 山東香夼鉛鋅礦床花崗閃長斑岩在蝕變過程中Ga、Al2O3、SiO2的含量變化

圖9-3 花崗閃長斑岩在蝕變過程中Ga、Al2O3、SiO2的變化

劉英俊等(1984)對花崗岩在雲英岩化和蘇州鹼質花崗岩在鉀質和鈉質蝕變過程中Ga的變化的研究也得出了與上述結果類似的結論。沉積岩和變質岩以及其它類型的岩漿岩蝕變過程中Ga的變化還未見到十分系統的研究。

上述蝕變都屬於高溫熱液蝕變。大多數情況下,低溫蝕變由於蝕變帶不甚發育,蝕變分帶不明顯,研究資料還較少。與高溫蝕變結果不同的是,尤其是在某些低溫熱液型鉛鋅礦床中,Ga明顯得到了富集,如我國廣東凡口、大寶山,貴州牛角塘、杉樹林,湖南漁塘等鉛鋅礦床礦石含Ga最高可達50×10-6~100×10-6。一個十分明顯的現象就是產於沉積岩中的鉛鋅礦床,Ga含量明顯高於與岩漿活動有關的鉛鋅礦床。

與岩石中Ga的地球化學行為不同的是,岩石中的Ga與Al表現出親密關系,而Ga進入成礦熱液後其地球化學性質表現為親硫(銅),可以大量富集在以閃鋅礦為主的硫化物礦物中,進而成為人類可以利用的有用金屬。這種現象可能與以下幾種因素有關:①硫化物礦床礦石中的Al2O3含量明顯低於岩石,一般在5%~10%以下,有些甚至低於1%,沒有足夠的含鋁礦物形成可能會使Ga另謀出路;②岩石中的Ga處於氧化環境,而成礦流體屬於強的還原環境,在這兩種環境中Ga的地球化學性質可能也是不同的;③Ga的正三價態是最穩定價態,此價態下Ga屬於6配位離子,與閃鋅礦中的Zn2+和Fe2+同屬於6配位,且閃鋅礦是硫化物礦石中最常見和最主要的礦物,Ga容易進入其中得到富集。

劉英俊等(1984)認為,熱液作用中鎵也表現為一定程度的親石性質而在某些鋁硅酸鹽礦物如綠泥石中存在。表9-6的數據也說明了這一點。我們對比研究發現,當硫化物礦床中這類鋁硅酸鹽礦物大量存在時,硫化物中Ga的含量明顯降低。

(五)鎵在表生過程中的地球化學行為

在熱液作用過程中Ga具有親硫(銅)性質而與鋅關系密切,但在表生條件下,鎵的地球化學行為仍表現為親石性質而與鋁關系密切。最明顯的例子就是,富含鎵的鉛鋅礦床氧化帶中的鋅礦物含鎵都很低,氧化鐵礦物及粘土礦物含鎵則高得多(表9-7)。這說明在硫化物氧化過程中鎵轉移到了含鋁、鐵的氧化物中。目前的研究表明,其它類型的硫化物礦床在氧化過程中,微量的鎵也都轉入含鋁和含鐵相。

表9-7 廣東茶洞多金屬礦床中閃鋅礦和氧化鋅礦物鎵含量

圖9-4 卡麥隆花崗岩風化剖面Ga與Al2O3的關系(Hieronymus等,2001)

20世紀90年代初,我們曾對花崗岩中的斜長石在風化過程中微量元素的變化做過測定。基岩中的長石以斜長石為主,含量約為40%~50%,顆粒粗大,大者達 2~3cm。從垂向上,長石的變化順序為:未風化長石→半風化長石(保持長石晶體外形,仍然堅硬,部分已變為高嶺石)→高嶺石(塊狀)→高嶺土(鬆散土狀),分析發現,隨著風化程度的增高,盡管 Cu、Pb、Zn、Ag等變化很大(風化程度越高,這些元素含量越低),但 Ga含量變化不大,基岩中的斜長石含 Ga 為 31×10-6 ~44×10-6 ,半風化長石含 Ga 為 34×10-6 ,塊狀高嶺石含 Ga 17×10-6 ~28×10-6 ,即使風化的最終產物高嶺土也含有 18×10-6~23×10-6的 Ga。這說明岩石在風化過程中,Ga與 Al的緊密關系避免了其流失,使其從一種含鋁礦物轉移到另一種含鋁礦物。同樣的結論由 Hieronymus等(2001)研究卡麥隆花崗岩風化剖面中得出(圖 9-4),也就是說,風化過程中 Ga 與 Al 是同步增長的。然而,也有相反的情況存在,如巴西 Tucurui地區玄武岩風化層及鋁土礦層中的 Ga與 Al2O3呈負相關,而與 Fe2O3呈正相關(圖9-5)。

圖9-5 巴西玄武岩風化剖面Ga與Al2O3和Fe2O3的關系

沉積岩中的鎵隨岩性的不同存在較大的差別,板岩、板岩+粘土、砂岩、碳酸鹽岩和深海粘土的Ga豐度分別被界定為19×10-6、30×10-6、12×10-6、4×10-6和20×10-6。El Wakeel等(1961)對現代海底沉積物分析發現,深海紅色粘土含Ga為20×10-6,石灰泥漿含Ga為12×10-6,燧石泥漿含Ga為18×10-6,最近10年所獲得的數據也都與此接近。相對於地殼豐度來說,砂岩和碳酸鹽岩尤其後者是貧Ga的。具體到某一確定地區的岩石,Ga含量雖有差別,有時差別還很大,但總體趨勢是Ga與Al緊密相關。沉積岩中的B、Ga也可以作為沉積作用的指相標准,如程安進(1994)利用B、Ga含量和B/Ga比值研究了安徽巢縣二疊紀地層沉積環境,其B、Ga含量及B/Ga比值見表9-8。

表9-8 安徽巢縣二疊紀地層的B、Ga含量及比值

沉積過程中,由於鎵與鋁的密切關系,在鋁大量聚集時鎵也往往形成工業富集,如沉積鋁土礦中的鎵具有重要的經濟意義,是世界鎵的最主要來源。

鎵在變質岩中的分布,主要取決於原岩成分和變質程度。原岩貧鎵者,變質岩含鎵亦低,如低鎵的基性-超基性岩經變質後,鎵含量依然很低;碳酸鹽岩變成大理岩,鎵含量甚至會降得更低。可以肯定的是,變質過程中鎵的變化仍與鋁關系密切。分析發現,變晶礦物如斜長石、夕線石、富鋁石榴子石、藍晶石以及角閃石都不同程度含有鎵,其中斜長石鎵含量可達30×10-6,仍然是變質岩中主要的含鎵礦物。

圖9-6為滇西不同變質岩殘片的Ga-Al2O3關系圖。從圖中可以看出,變質岩中的Ga不僅與Al2O3含量呈正相關,而且在同一變質岩殘片中,隨著變質程度的加深,Ga含量有降低的趨勢。更重要的一點是,利用Ga-Al2O3關系,可以看出不同變質岩殘片之間的關系。僅就圖9-6來看,蒼山、雪龍山和石鼓變質岩具有一致的Ga-Al2O3變化趨勢,而崇山群與高黎貢山群具有一致的Ga-Al2O3變化趨勢。這說明它們可能屬於不同的古大陸。

圖9-6 滇西變質岩殘片的Ga-Al2O3關系圖

鎵在海水中的地球化學行為與鋁也是類似的(Orians,et al.,1988),因此可以結合Al來判斷海水的深度(Measures,et al.,1988,1992;Shiller,1998)。世界海水的平均鎵含量被確定為0.05×10-9,近期的研究顯示海水中鎵的分布是不均勻的。大西洋海水在其近表面含鎵較高,向下在1000m左右處降低,再往深部又開始升高而後變得穩定,而在有些海盆地底部海水中鎵明顯富集,在挪威海,從海水表面向深部,鎵含量穩定地升高(Shiller,1998)。

海水中鎵最主要的來源是陸地(Bertine,et al.,1971;Shiller,et al.,1996),進入海水的土壤級別粒度的大氣塵含鎵可達22×10-6,被認為是海水鎵的另一來源(Chester,et al.,1974)。Shiller(1988)認為,底部海水高的鎵濃度是海底沉積物再次懸浮溶解造成的。另外,海底火山作用也是鎵的重要來源。

在海水中,鎵比鋁穩定,因此停留的時間比鋁長5~10倍,一般鋁在海水中停留1~6.5年,而鎵可以停留5~22年,與錳的停留時間一致(Statham,et al.,1986;Jickells,et al.,1994)。因此,海水中Ga/Al比值也可以作為地球化學變化的參數。

三、鎵的資源狀況

鎵資源的研究並不像鎵的應用研究那樣活躍。主要原因在於全球地質學家們都認為鎵沒有單獨的礦床形成,鎵來自鉛鋅礦床、鋁土礦床和煤三大礦床類型的副產品。因此,鎵的成礦研究基本處於停滯狀態。

鎵是一種典型的分散元素,雖然在實驗室合成了數十種鎵的化合物,但自然界發現的鎵礦物只有2種,更是尚未發現一處獨立的鎵礦床。Phillip(1990)報道,世界鋁土礦伴生鎵儲量10萬t,閃鋅礦中伴生鎵6500t,合計鎵儲量106500t。雖然這一統計數字並不一定準確,但也說明全世界已經確認的鎵儲量是很少的。伴生鎵資源的另一個特點是,隨著主金屬礦產的耗盡,伴生的鎵也就不復存在。因此,在開發主金屬礦產的同時,如不重視回收鎵,就會造成鎵資源的短缺。

國外鎵生產國主要有法國、德國、美國和日本。鋁生產大國基本上都是鎵的產出大國。20世紀90年代初以前,鎵最主要的來源為鋁土礦,占鎵生產量的50%以上,閃鋅礦中回收的鎵約佔40%,其餘不足10%。90年代美國和加拿大聯合進行煤灰中鎵的回收研究,該項技術已經投產,使煤中原本不夠工業利用價值的鎵得以回收利用。

據1993年資料,我國鎵資源非常豐富,全國已發現富鎵礦床上百處,探明鎵儲量10多萬噸,其中50%以上為鋁土礦中的伴生鎵,其次為鉛鋅礦和其他礦床中伴生的鎵。已探明的鎵儲量分布於全國21個省區,但主要集中在山西(占鎵總儲量的26%)、吉林(20%)、河南(15%)、貴州(13%)、廣西(9%)和江西(5%)(中國地質礦產信息研究院,1993)。

鎵的回收主要有兩種途徑,即從氧化鋁生產和閃鋅礦冶煉過程中回收。我國的鎵主要來源於前者。早在1957年,山東鋁廠就研製出了從低品位鋁土礦燒結法生產氧化鋁的循環母液中提取鎵工藝,開創了我國鎵的回收生產史。經過30多年的不斷完善和改進,這一工藝至今是我國生產鎵的主要方法,已被國外廣泛採用。80年代建立起來的氧化鋁拜耳液提取鎵工藝,使鎵的生產能力得到了明顯提高。我國對閃鋅礦中鎵的回收利用技術也是成熟的,與鋁土礦中鎵的提取相比,閃鋅礦中鎵的回收成本較高,因此,這部分鎵回收利用率極低,造成了鎵資源的極大浪費,如果同時回收閃鋅礦中的鎵、鍺、銦、鎘,其成本必然下降。因此,閃鋅礦中鎵的回收研究還是一個值得下功夫的問題。

國外對鎵的研究較早始於20世紀40年代,大規模開展於50年代,最多的研究內容是其在各種地質體中的含量及其地球化學性質。我國對鎵資源的研究始於20世紀60年代,研究的重點是鋁土礦中的鎵(劉英俊等,1963;劉英俊,1965a,b),隨後的幾十年中,鋁土礦中的鎵一直是鎵資源研究的重點。1982年,劉英俊總結了我國含鎵礦床的主要成因類型(劉英俊,1982),提出除鋁土礦外,閃鋅礦是鎵的重要來源。實際上,我國對鉛鋅多金屬礦床中鎵的研究始終處於零敲碎打的狀態,凡是冠以「研究該類礦床微量元素」者都會不同程度地涉及到鎵,但針對鎵的地球化學性狀、富集機理、存在形式等的專門研究很少。這些都與國內鎵工業應用的發展水平有關。

Ⅲ 什麼水中含鎵離子

一般水中都不含鎵離子,但是在鋁冶金中,鎵會在鋁母液中慢慢富集,所以在鋁生產中鎵作為副產品回收,他佔了鎵生產比例的80%左右,而少量鎵也會在鋅冶金中的煙灰道以及其他地方富集,單獨的鎵礦石沒有的,作為稀散元素,主要是以副產品回收來製造。

Ⅳ 中國科技是不是只相當於美國70年代的水平啊

在有戰爭以來,所有的先進技術都是從軍事技術演變爾來,考慮國家技術水平,不妨從軍事實力入手.
你的問題是強調的總體水平,上世紀80年代我們水平將近美國50年代後期,進入90後由於改革初步成效,軍隊的現代化發展加快,可是由於基數實力偏低,我們的發展速隊很慢一直在向落後於美軍的方向發展.
現在我們的某些技術是在世界前沿,但需要強調的是那隻是一少部分,我們任重道遠,不過並不向你所說的我們水平只是美國70年代
半導體,超導體方面的發展很迅速,並且在國際上超導體的臨界溫度方面我國的成績是最好的,並正在策劃磁懸浮項目
計算機的發展起步比較晚,至少我們有自主知識產權的"龍芯"系列晶元的主頻已經達到1G
光電子技術的發展也是比較快的,正負電子對撞機的研製成功已經有一段時間了
核能發展我們很強,從自力更生的研製成功原子彈已經40餘年,民用核能的發展也很迅速,很快又要有兩個核電站竣工.
保持好目前總體的發展態勢,我們同美國差距會越來越小~!!!

Ⅳ 人體內含有鎵金屬嗎

人體內鎵的含量特別低,例如,體重為70kg的人體內只含有0.7mg的鎵。人體內的鎵可能來源於水源、食物等。

Ⅵ 鎵的礦物學

與其它分散元素相比,鎵具有很高的地殼豐度,無論是沉積岩還是岩漿岩,都含有10×10-6~30×10-6的鎵,其含量與鉛接近。鎵通常在某些類型的鉛鋅礦床、鋁土礦床、某些類型的明礬石礦床及煤中具有較大規模的富集。但是,鎵礦物數量是分散元素家族中最少的元素,到目前為止,全世界只發現了2個鎵的獨立礦物。而且這兩個礦物全部發現於同一個礦床,其量很少。因此可以說,接近100%的鎵都存在於其他元素組成的礦物中。

一、鎵的獨立礦物

(一)硫鎵銅礦

硫鎵銅礦英文名為Gallite,又名灰鎵礦。該礦物是目前發現的惟一一個鎵的原生礦物,產自非洲西南部的楚梅布(Tsumeb)Cu-Pb-Zn多金屬礦床中,其量很少,與閃鋅礦、硫鍺鐵銅礦、鍺石、黃銅礦等礦物共生,常見被砷黝銅礦和方鉛礦等所交代。硫鎵銅礦不僅罕見,而且粒度細小,常呈細小粒狀或集合體,粒度一般為μm級。在Tsumeb礦床中,未出現完整晶體,有時見呈細小葉片狀包裹於閃鋅礦中。

硫鎵銅礦為Ga、Cu、S的硫化物礦物,化學式為CuGaS2,有天然產出者和人工合成物。合成硫鎵銅礦化學成分符合標准化學式組成,天然硫鎵銅礦中的Cu2+和Ga3+可以被Fe、Zn、Pb類質同象。其化學組成見表9-9。

表9-9 硫鎵銅礦化學成分(%)

硫鎵銅礦屬於四方晶系、黃銅礦型結構的礦物,空間群為,a0=0.535nm,c0=1.048nm。人工合成的硫鎵銅礦 a0=0.534nm,c0=1.047nm,Z=4。Tsumeb產出的硫鎵銅礦主要粉晶譜線為:3.064(100),1.876(70),1.611(60),1.2139(50)。顏色為灰色,條痕為灰黑色,具金屬光澤。硬度為3~3.5,密度為4.2。

在顯微鏡下,反射色呈褐灰色至紫灰色。在空氣中的反射率見表9-10,從圖9-7反射率對比中可以看出,硫鎵銅礦的反射率介於砷黝銅礦和閃鋅礦之間。在正交偏光下,硫鎵銅礦呈灰藍色,非均質性顯著。突起低於閃鋅礦,高於鍺石。閃鋅礦中固溶體分離形成的硫鎵銅礦常呈定向排列。在Tsumeb礦床,有時還可見到在較大顆粒的硫鎵銅礦中存在紡錘狀的閃鋅礦,在這種閃鋅礦中同時也能見到微細的硫鎵銅礦固溶體包晶存在。這種反復包裹與被包裹的現象說明,硫鎵銅礦的沉澱過程是復雜的。

到目前為止,世界其他地方還都沒有這種礦物存在的報道。

表9-10 硫鎵銅礦在空氣中的反射率(%)

圖9-7 硫鎵銅礦(3)與砷黝銅礦(1)和閃鋅礦(2)的反射率對比

(二)羥鎵石

羥鎵石的英文名為Sohngeite,它的存在並不奇怪,奇怪的是它與硫鎵銅礦產於同一個礦床——非洲西南部的Tsumeb礦床,是硫鎵銅礦的氧化礦物,為含三個羥基的鎵礦物,化學式為Ga(OH)3,屬於等軸晶系,空間群為Im3,a0=0.747nm,Z=8。主要粉晶譜線為3.74(10)、2.63(6)、1.669(7)、1.525(6)。

發現於Tsumeb礦床的羥鎵石晶體細小,產於硫鎵銅礦的表面,呈細粒狀集合體,顏色為淺褐色。硬度為4~4.5,密度為3.84,N=1.736。

到目前為止,世界其它地方還沒有發現該礦物的報道。

二、主要載鎵礦物

鎵的獨立礦物的稀少性說明,它在自然界主要分散存在於其它元素組成的礦物中。從前文的敘述可知,斜長石、角閃石和雲母是岩石中鎵的主要載體礦物,在這些礦物中,鎵的含量一般在10×10-6~50×10-6之間。鎵的價格體系決定了岩石中的鎵只有理論意義而無經濟意義。在岩漿岩中,磁鐵礦可含100×10-6的鎵,但由於磁鐵礦量少,其中的鎵也無經濟意義。

礦石中的鎵有兩個最主要的載體礦物,它們是一水鋁石和閃鋅礦。前者是鋁土礦中的主要工業礦物,後者是鉛鋅礦床中的主要金屬礦物。

(一)一水鋁石的含鎵性

一水鋁石富鎵具有全球性特點。因此,世界產鋁大國如巴西、加拿大、法國等都是產鎵大國。由於鋁土礦石中的礦物分離難度太大,一水鋁石中鎵的含量資料相對較少,據現有的分析數據來看,鎵的含量在50×10-6~500×10-6之間,主要分布於80×10-6~200×10-6之間,三水鋁石中鎵的含量一般低於50×10-6(Gordon,et al.,1952;Wolfenden,1965;劉英俊等,1984)。

一水鋁石和三水鋁石同為含鋁礦物,造成鎵含量差異的原因除形成條件方面的不同外,目前還沒有令人信服的礦物學方面的解釋。

(二)閃鋅礦的含鎵性

Ivanov(1968)在計算礦物克拉克值時確定了閃鋅礦中鎵的克拉克值為41×10-6。早在1955年,Fleischer統計結果表明,閃鋅礦含鎵為1×10-6~3000×10-6,主要分布范圍為10×10-6~500×10-6。根據筆者對中國數十個鉛鋅硫化物礦床的統計,閃鋅礦含鎵在1×10-6~2000×10-6之間,並且不同成因類型礦床中的閃鋅礦含鎵存在巨大差異。與岩漿活動有關的高溫熱液型閃鋅礦含鎵最低,一般分布於1×10-6~20×10-6之間,低溫熱液型及熱水沉積型閃鋅礦含鎵較高,一般為30×10-6~2000×10-6,其它金屬-非金屬礦物如方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等含鎵都很低,一般低於10×10-6。初步估算結果表明,硫化物礦床中70%~80%的鎵都存在於閃鋅礦中。可見,閃鋅礦是硫化物礦床中最主要的載鎵礦物。

閃鋅礦的富鎵性表現了鎵元素在富硫的還原環境中親銅性質的一面。在這種條件下,鋅和鎵都能以六配位形式進入閃鋅礦。初步研究發現,閃鋅礦中鎵的富集與其形成的地球化學條件有關,低溫閃鋅礦的含鎵性明顯高於高溫閃鋅礦,淺色閃鋅礦含鎵明顯高於深色閃鋅礦。在同一類型的鉛鋅礦床中,閃鋅礦含鎵性也不盡相同。由於缺乏系統研究,造成這些現象的原因目前還不十分明確。

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