[科普中国]-钨矿石

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。1

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。1

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}(如右图)。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。2

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。

本词条内容贡献者为:

马志飞 - 高级工程师 - 北京市地质研究所