白鎢礦：“雪寶頂”的瑰寶

馬志飛

舍勒的發(fā)現(xiàn)

卡爾·威爾海姆·舍勒是科學(xué)史上一位非常著名的瑞典化學(xué)家，因發(fā)現(xiàn)了空氣中的氧氣而聞名于世。其實(shí)，他的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)不止如此，在他長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)礦物學(xué)的發(fā)展也做出了巨大貢獻(xiàn)。

1781年，舍勒在瑞典達(dá)拉納省的一座礦山里發(fā)現(xiàn)了一種從未見(jiàn)過(guò)的新礦物。他對(duì)這種礦物進(jìn)行了化驗(yàn)，并從中提取出了一種新的酸，即鎢酸。舍勒和另外一位名叫貝格曼的化學(xué)家進(jìn)一步研究之后認(rèn)為，以后或許有可能從這種酸中提取出來(lái)一種新的化學(xué)元素。

果不其然，兩年后，西班牙礦物學(xué)家德普爾亞兄弟倆又從其他礦物中提取出了鎢酸，他們提取出的鎢酸與舍勒發(fā)現(xiàn)的鎢酸完全一樣。此后，德普爾亞兄弟倆使用碳還原出了金屬鎢，成功實(shí)現(xiàn)了舍勒的預(yù)言。從此之后，這種新的化學(xué)元素被命名為鎢。至于舍勒當(dāng)年所研究的那種新礦物，被人們以他的姓氏命名為“Scheelite”，這就是白鎢礦。

光明的使者

白鎢礦的主要用途是冶煉金屬鎢。自然界中關(guān)于鎢的礦物有20多種，一般都是伴隨著花崗質(zhì)巖漿的活動(dòng)而形成的，如黑鎢礦、白鎢礦、鎢鉛礦、鎢鉍礦以及鎢華等，它們主要分布在中國(guó)、俄羅斯、加拿大、澳大利亞、玻利維亞、奧地利、越南、葡萄牙、緬甸和秘魯?shù)葒?guó)家，其中，中國(guó)的鎢儲(chǔ)量和產(chǎn)量均位居世界首位。

說(shuō)起鎢，或許你能想到的是“烏黑”的金屬，但恰恰相反，鎢是一種帶有明亮光澤的銀白色金屬，它最大的特點(diǎn)是硬度高、熔點(diǎn)高、密度大，鎢合金材料被廣泛用于制造超硬刀具、耐磨材料以及噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)部件等。

在歷史上，鎢可謂是人類的“光明使者”。愛(ài)迪生在發(fā)明電燈時(shí)，為了找到一種能燃燒到白熱狀態(tài)的物質(zhì)做燈絲，試用了近1600種材料，都沒(méi)能取得滿意的效果。到了1880年，他開(kāi)始將全部精力集中在碳化物質(zhì)上，在世界各地尋找試用材料，并成功地找到一種竹制碳絲，這種材料非常實(shí)用，可持續(xù)點(diǎn)亮1000多個(gè)小時(shí)，這就是最早的白熱電燈，名為“碳化竹絲燈”。之所以選用這種材料，與其熔點(diǎn)關(guān)系密切。

在我們生活的地球上，自然元素中熔點(diǎn)最高的幾種分別是：碳、鎢、錸、鋨、鉭、鉬等，碳的熔點(diǎn)是3550℃。但這里存在一個(gè)問(wèn)題，碳不是隨著溫度升高而慢慢熔化成液態(tài)，之后再隨著溫度升高變成氣態(tài)，而是在低溫時(shí)就容易直接由固態(tài)升華為氣態(tài)，因此，隨著物質(zhì)的不斷損耗，碳化竹絲燈的使用壽命就會(huì)大大縮短。后來(lái)，有科學(xué)家使用熔點(diǎn)相對(duì)較低的鋨絲和鉭絲作為燈絲，但是它們的發(fā)光效率較低。在所有的自然元素中，鎢的熔點(diǎn)僅次于碳，高達(dá)3422℃，在金屬元素中排名第一，被科學(xué)家贊譽(yù)為“烈火金剛”，根據(jù)這些特征，匈牙利人在1903年首次制造出了鎢燈絲。經(jīng)過(guò)諸多科學(xué)家的改進(jìn)，鎢絲成為最理想的燈絲，制成的燈泡就是我們常見(jiàn)的白熾燈，它逐漸取代了碳化竹絲燈。再后來(lái)，白熾燈漸漸被熒光燈、LED燈等節(jié)能燈所取代。雖然以現(xiàn)在的眼光看，白熾燈的效率很低，它只能將其消耗電能的10%轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光，但白熾燈開(kāi)啟了光明的時(shí)代，并為人類服務(wù)了一個(gè)多世紀(jì)，功不可沒(méi)。

白鎢礦與黑鎢礦

白鎢礦，又名鎢酸鈣礦，化學(xué)式為Ca[WO4]，其中的鈣可被銅以類質(zhì)同象的形式替代，若含銅較多，可稱其為銅白鎢礦。白鎢礦晶體形態(tài)近乎于八面體的四方雙錐，但在自然界中，具有完整晶型的白鎢礦較少見(jiàn)，常見(jiàn)的是不規(guī)則粒狀礦物，多為淺黃色、橘黃色、淺紫色或淺褐色，透明至半透明，莫氏硬度為4.5～5.0，性脆。白鎢礦通常形成于接觸交代矽卡巖礦床中，當(dāng)炙熱的巖漿遇到石灰?guī)r，其中的鈣、鎢等元素聚集到一起就形成了白鎢礦，有人形象地稱其為“火熱的相遇”。白鎢礦的主要產(chǎn)地是智利、玻利維亞和德國(guó)等，我國(guó)在湖南、河南、江西、廣東等地有多處礦床。其中，湖南郴州的柿竹園是我國(guó)最重要的白鎢礦產(chǎn)區(qū)。

在國(guó)外，人們主要用白鎢礦來(lái)煉鎢；而在我國(guó)，鎢礦的主要來(lái)源實(shí)際上是黑鎢礦。黑鎢礦是一種鐵錳鎢酸鹽礦物，化學(xué)式為（Fe，Mn）[WO4]，其中的鐵和錳為完全類質(zhì)同象。有時(shí)候，黑鎢礦中也會(huì)混入其他元素，如鈣、鎂、鉭、鈮等。黑鎢礦的莫氏硬度為4.5～5.5，較脆，礦物晶體一般為厚板狀或短柱狀，它常與石英、錫石、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦和毒砂等礦物共生。目前，我國(guó)江西大余、湖南茶陵、廣東連平等地是黑鎢礦的主要產(chǎn)地。

礦標(biāo)收藏的新寵

單從外觀上看，白鎢礦與石英略有相似，但白鎢礦的特別之處在于，它具有發(fā)光性，在紫外光線的照射下可發(fā)出淺藍(lán)色熒光，石英則沒(méi)有這種性質(zhì)。另外，透明的白鎢礦對(duì)光線具有很高的折射率和色散度，這使得白鎢礦具有較為強(qiáng)烈的“火彩”，換句話說(shuō)，白鎢礦具有寶石的一些特征，國(guó)外曾有人將其作為鉆石的替代品。

但是，在我國(guó)頒布的《珠寶玉石名稱》（GB/T 16552-2010）里，無(wú)論是寶石還是玉石的名錄中均沒(méi)有白鎢礦的身影，主要原因在于，白鎢礦的硬度較低，易被劃傷，除大部分用于工業(yè)用途之外，只有少部分可用于礦物標(biāo)本收藏。

在我國(guó)四川省松潘縣與平武縣的交界地帶，有座海拔5588米的山峰，名為“雪寶頂”，它是岷山的最高峰，這里埋藏的白鎢礦不僅塊頭大，而且晶型完美，色澤純正，顏色呈橘紅色，與電氣石、白云母、綠柱石以及水晶等礦物共生，經(jīng)紫外線照射后能發(fā)出熒光，被認(rèn)為是世界上最好的白鎢礦，并且當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的很多白鎢礦都成了珍貴的礦標(biāo)收藏品。2009年1月載入吉尼斯世界紀(jì)錄的“世界上最大的白鎢礦晶體”即產(chǎn)自這里，它長(zhǎng)約40厘米，寬約15厘米，高約30厘米，為同類品種中的“佼佼者”?？梢灶A(yù)想，隨著“雪寶頂”白鎢礦的知名度不斷提高，它們的身價(jià)也將逐年攀升。