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第3章 丰富的矿藏(1)

贵重的硬通货——金矿

金,在英文和梵文里的意思是“照耀”,在拉丁文里是“曙光”。天然产出的金矿有山金和砂金两大类。每300吨地壳的石头里平均才有1克金。当1吨石头里含有3~5克金(相当于一只普通金戒指)时,就有开采价值了。

黄金质软,牙齿可以咬动,用手可以拗弯。1克纯金可拉成长25公里的丝。比蜘蛛丝还细的金丝,可在高级电子仪器、电子计算机里作集成电路的导线。宇航员面罩上的望玻璃镀上一层薄金,能防止紫外线辐射的损伤。

金的化学性质相当稳定,即使深埋地下数千年的金器都不会坏。又由于黄金较贵重,在国际市场上作为硬通货使用。

已知含金矿物有25种。其中主要的是以单质形式产出的自然金(古代叫生金),有的如麦麸片,有的像头发丝。这种金矿开采后可以直接冶炼。另外,有许多眼睛看不见的“小不点”金粒,常寄生于黄铁矿、毒砂、黄铜矿等“亲戚”家中,叫做“伴生金”,它们要通过采掘、粉碎、分选、熔炼才能提取出来。

当山金和含金岩石裸露地表后,遭受长期风化剥蚀而崩解,金粒和砂、砾、岩块一道被流水冲向低处,在水流速度缓慢处停积起来,成为砂金。

极细的粉金要88.5万粒才能凑足一两。看得见的叫明金,大小形状如芝麻、麸片、绿豆。

那种几公斤至几十公斤的天然金块俗称“狗头金”。

含有杂质的自然金,比水重15~18倍。淘金人利用重沉轻浮的原理,把含金的砂子拿到水里去反复淘选。那些较轻的砂子经水一淘,逐渐簸出淘砂盘子,而金粒沉于盘底。

当今,世界产金大国要数南非、俄罗斯、美国、加拿大、澳大利亚和中国。我国除上海市外,各省、市、自治区都有金矿点。

人类自从开始采金以来,共生产了近11万吨黄金。收存在私人手中和各国金库里的黄金约8万多吨。美国纽约联邦储备银行金库是世界最大的金库,在地下24米深处,储备黄金1.2万吨。

我国古人有观色定金的经验:“七青、八黄、九紫、十赤。”

世界上用K表示金的成色。12K是含金50%的合金,24K的纯金含金99.99%,所以俗话说“金无足赤”。

金矿的姐妹——银矿

在元素周期表里,银和金是同一族,在黄金饰物中往往掺有一定数量的白银。在自然界里,银和金常以“姐妹矿”形式产出。当今矿物中的银含量达10~15%时,叫银金矿;银含量超过金含量的矿物称金银矿。许多金矿既产金又产银。

世界上的银大部分产在铜、铅、铁、镍的硫化物矿床中。江西德兴县银山,是我国唐代唯一的大型银矿。近年又在贵溪县冷水坑发现一个特大型银矿。这两个矿床的银都赋存于方铅矿中,因此,古人把方铅矿称为“银母”。

银矿物有十多种。常见的有铅灰色光辉银矿(硫化银)和发丝状自然银。古人称自然银为“生银”,在银坑中生银状如“老翁须”。银呈金属光泽,条痕银白色,比同体积的水重10倍。

古老的变质岩中有银矿,中生代和新生代(公元前六千万年至今)的火山岩地区银矿更多。

银是传热、导热的良好材料,多用于制造电子仪器和发电设备的零件。

蒙古族牧民常用银碗盛马奶,长久都不会变质。因为银具有极强的杀菌能力,3克银粉足以杀灭50吨水里的细菌,而人畜喝了完全无害。

相传古代皇宫贵族吃饭时定要用银筷,因为他们认为银遇毒会变黑,以此来验证饭菜有否下毒。其实,我国的许多传统菜,如松花蛋、臭豆腐中都含有少量的硫化氢气体,也能使银筷发黑,但并不毒。科学实验证明,一般人较熟悉的剧毒物,如砒霜、氰化物、农药、蛇毒等,都不与银直接发生化学反应,所以说,银没有验毒本领。但古代的砒霜确曾使银器发黑,那是由于古人的炼砒(三氧化二砷)技术不高,提得不纯,往往含硫,而银和硫或硫化氢接触,会生成黑色的硫化银。

全世界每年用于摄影感光材料(电影胶卷、照相纸)的银,约占白银总消耗量的58%。1两银子制成的照相胶卷,可供拍摄2000张照片。

世界主要产银国有墨西哥、秘鲁、美国、加拿大、中国,年产都在千吨以上。墨西哥的银产量久居世界之首。

1894年甲午海战后,腐败的清朝政赔偿给日本侵略者两万万两白银,折合6250吨,相当于六个大银矿的总储量,这里浸透了我国劳动人民无数血汗!

贵族之家——铂族金属矿

平常,人们把黄金和白银看作最贵重的东西。其实,铂族金属元素比金银高贵得多。铂族元素有六个成员:钌、铑、钯、锇、铱、铂。

铂族的代表是铂,俗称白金,历史上曾经被人们当作废物甚至危险低贱的东西。16~17世纪,西班牙人从南美洲发现这种不知名的白银般的重金属颗粒,把它运回西班牙,以比银便宜得多的价格出售。一些奸狡之徒用它和金混在一起制造“金”手饰和伪金币。国王获悉后发布命令,把所有的铂倒入大海。

1741年,英国的W·布朗利格博士接到亲戚赠送的一块银白色闪亮的矿石——西班牙探金者丢弃的天然白金块。经提炼、化验,于1750年正式宣告发现了新元素铂。人们花了近100年的时间,相继在天然铂矿石里把“贵族之家”的其他成员找齐。之所以这么费劲,是因为它们在地壳里的含量只有十亿分之一,而且往往混杂在其他金属矿中。

目前发现的铂族矿物和含铂族元素的矿物已超过80种。哥伦比亚的普拉梯诺·台尔·平托河和俄罗斯的叶卡捷琳堡的冲积砂铂矿著名于世。白金主要生产国是南非和俄罗斯。南非占世界白金总储量的82.3%,其他有俄罗斯、加拿大、哥伦比亚和美国。1988年,津巴布韦发现一个大铂矿。

中国甘肃省河西走廓北侧有一座新兴的“东方镍都”——金昌市。它是目前我国最大的铂族金属资源和生产基地。近年,在新疆东部又发现一个类似金川的镍矿床。

铂族金属除锇为蓝灰色外,其他均为银白色。铂族金属熔点高,耐腐烛,热电性稳定,抗电火花的蚀耗性好,有良好的高温抗氧化性能和催化作用,在工业上有广泛的用途;铂大量用作首饰和汽车发动机火花塞电极;铱和锇是铱金笔尖上那个小圆点里的主角,耐磨;在高温下,铑抗氟,钌抗硫黄和硫化氢的腐蚀;在常温下,一体积钯能吸收约1000倍体积的氢气;在通常情况下,完成氢和氧的化合反应至少要一千万年,但在这个反应中只要撒进一点铂粉,一声爆鸣,马上就生成了水,而神奇的铂粉却依然如故。

钢铁工业的支柱——铁矿

人类认识铁的历史比铜更早。然而,由于铁的熔点(1535℃)要比铜高500℃,冶铁技术的难度更大,因此,在人类发展史上,铁器时代要晚于青铜器时代。

铁在地壳中的含量为4.75%,比铜的含量高600倍。因此,铁矿比铜、铅、锌等有色金属矿既多又大。构成铁矿床的含铁矿物主要有磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿、菱铁矿、褐铁矿和针铁矿。用来炼铁的矿物以含铁量较高的赤铁矿和磁铁矿为主。

赤铁矿的成分是三氧化二铁,颜色呈暗红色或钢灰色,它因粉末呈红色而得名。赤铁矿比同体积的水约重5倍,有时呈现有趣的肾状块体或鱼子状集合体。集合体呈铮亮的玫瑰花瓣状的赤铁矿特称镜铁矿。

磁铁矿的最显著特征是具有强磁性,所以又称“吸铁石”。内蒙古乌兰察布草原有一座海拔1783米的巍峨高山,历代传说那里有无边的神力。据说,成吉思汗有一次率轻骑上山,可是往日的千里马到山顶时,马蹄居然不能动弹。武士们奋力推力,直到铁马掌脱落,骏马才恢复行动自由。1927年7月,28岁的地质学家丁道衡到这里考察,终于揭开了这个千古之谜。原来,这是一座铁矿山,吸住马掌铁的不是神力而是磁铁矿的强磁性。这就是白云鄂博铁矿,称得上是天然的大磁铁。

铁矿的形成过程相当复杂。如果将地球比作鸡蛋,那么3000公里深处的铁镍地核犹如蛋黄。3.5至5.7亿年前的地壳较薄,断裂多而深,火山喷发频繁,蕴藏在深处的含铁岩浆大量喷出地表。岩浆在地面附近冷却的过程中,分离出铁质和铁矿物,在一定部位相对富集形成铁矿。含铁岩石经日晒雨淋,风化分解,里面的铁被氧化。氧化铁溶解在水中,被带到平静的宽阔水盆地里沉淀富集成沉积型铁矿。再经多次地壳变动,使铁进一步富集。世界上好多著名大铁矿(储量超过1亿吨)就是这样形成的。

全世界已探明铁矿石储量有2000多亿吨。俄罗斯的铁矿储量和产量均居世界之首。另外,储量较多的有加拿大、巴西、澳大利亚、印度、美国、法国及瑞典。

中国的铁矿储量也相当可观,主要分布于辽宁鞍山、河北迁安和宣化、长江中下游、四川攀枝花等地。在终年覆盖着皑皑冰雪的祁连山深处,有一座全国海拔最高的铁矿山——酒泉钢铁公司镜铁山矿。海南岛的石绿铁矿以赤铁矿为主,矿石含铁量平均在52%以上,为国内少有的富铁矿。我国铁矿资源虽较丰,但以贫矿居多。因此,要从国外进口富铁矿。

用铁矿石炼出来的铁,工业上以含碳量多少分成生铁(含碳1.7~4.5%)、熟铁(含碳0.1%以下)和钢(含碳0.1~1.7%)三种。在我们使用的各类金属中,钢铁要占到90%以上。钢铁产量是衡量一个国家工业水平和国防实力的标志。

人类文明的使者——铜矿

自人类从石器时代进入青铜器时代以后,青铜被广泛地用于铸造钟鼎礼乐之器,如中国的稀世之宝——商代晚期的司母戊鼎就是用青铜制成的。所以,铜矿石被称为“人类文明的使者”。

铜在地壳中的含量只有十万分之七,可是在四千多年前的先人就使用了,这是因为铜矿床所在的地表往往存在一些纯度达99%以上的紫红色自然铜(又叫红铜)。它质软,富有延展性,稍加敲打即可加工成工具和生活用品。

铜矿上部的氧化带中,还常见一种绿得惹人喜爱的孔雀石。孔雀石因其色彩像孔雀的羽毛而得名。它多呈块状、钟乳状、皮壳状及同心条带状。用孔雀石制成的绿色颜料称为石绿,又叫石。孔雀石别号叫“铜绿”,它还是找矿的标志。1957年,地质队员来到湖北省大冶铜绿山普查找矿,通过勘探,发现铜绿山是一个大型铜、铁、金、银、钴综合矿床。

南美洲的智利,号称“铜矿之国”。那里有个大铜矿,也是外国人根据孔雀石发现的,那是18世纪末叫的一个趣闻。当时,智利还在西班牙殖民者的统治下。一次,有个西班牙的中尉军官,因负债累累而逃往阿根廷去躲债。他取道智利首都圣地亚哥以南50英里的卡佳波尔山谷,登上1600米高的安第斯山时,无意中发现山石上有许多翠绿色的铜绿。他的文化素养使他认识这是找铜的“矿苗”,于是带着矿石标本去找矿。后经勘查证实,这是一个大型富铜矿。这座铜矿特命名为“特尼恩特”(西班牙文意为“中尉”)。它是目前世界上最大的地下开采铜矿,年产铜锭30万吨。

已发现的含铜矿物有280多种,主要的只有16种。除自然铜和孔雀石之上,还有黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、铜蓝和黝铜矿等。我国开采的主要是黄铜矿(铜与硫、铁的化合物),其次是辉铜矿和斑铜矿。

铜黄色的黄铜矿与黄铁矿(硫化铁)有时凭直观很难区别,只要拿矿物在粗瓷上划条痕可立见分晓:绿黑色的是黄铜矿;黑色的便是黄铁矿。

铜矿有各种各样的颜色。斑铜矿呈暗铜红色,氧化后变为蓝紫斑状;辉铜矿(硫化二铜)铅灰色;铜蓝(硫化铜)靛蓝色;黔铜矿是钢灰色;蓝铜矿(古称曾青或石青)呈鲜艳的蓝色。在古代文献中,青色即指深蓝色,“青出于蓝胜于蓝”就是这个意思。

全世界探明的铜矿储量约6亿多吨,储量最多的国家是智利,约占世界储量的三分之一。

我国有不少著名的铜矿,如江西德兴、安徽铜陵、山西中条山、甘肃白银厂、云南东川、西藏玉龙等。

在金属王国里,铜的导电性仅次于银。铜矿比银矿多且价格便宜。当今世界,一半以上的铜用于电力和电讯工业。

洋底金属丸——锰结核

锰结核是一种含锰、铁、镍、钴、铜等三四十种元素的特种矿产,因其中含锰的比例最大而得名。

1873年,一艘英国深海调查船“挑战者号”在环球海洋考察中,从渔网里挑拣出一块乌黑发亮、光滑的小石头。通过化学分析得知,内含25%的锰,20%的铁,还有钴、镍、铜、钛、钼等,都适合工业冶炼的原料要求。当时没有引起重视,只是写出一篇调查报告了事。

近几十年来,随着冶金工业的迅速发展,陆地上的资源日渐紧缺。于是,人们把注意力转向海洋,洋底锰结核的开发和利用终于被旧事重提。

锰结核是球状或块状的结核块,表面呈黑色或棕褐色,性脆,硬度小,全身有细孔,比同体积的水重两三倍。小的如豌豆,大的像足球,一般直径在0.5~20厘米之间,个别的可达1米以上。在菲律宾以东500公里的洋底,曾找到一块长6米的锰结核,重280公斤。切开来看,锰结核的内部结构像洋葱头,一层包裹一层,核心是各种岩屑和贝壳。锰结核像铺路的卵石似的摊铺在700~7000米深的洋底,但只有水深大于3000米的矿床才有开采价值。

关于锰结核的身世,人们的说法还不一致。有人认为,河流源源不断地把陆地上的物质带到海洋里,在河流入海处,大而重的砂粒留在近陆浅海,小而轻的物质,如锰、铁、铜等金属离子,像稀米汤似地悬浮在水里,被带往离海岸较远的地方。由于物理化学环境的改变,它们“手拉手”地吸附在火山喷发物、鱼骨、贝壳等上面,体重逐渐增加,慢慢沉到海底。然后又随着水流一起滚动,像雪球似地越滚越大。但还有一些人认为它们与海底火山活动、海底岩石风化、生物等有关。

有锰结核的洋底,每平方米少则二三公斤,多的上百公斤。有人估计太平洋底就有1万亿吨。人们算了一笔帐:全世界3万亿吨锰结核中,包含4000亿吨锰,164亿吨镍,98亿吨钴,88亿吨铜,可供人类用上几百年到几千年。锰结核是采之不尽用之不竭的再生矿床,它仍以每年1000万吨的速度在自行增长。

锰结核里包含多种战略物资,必将引起资源争夺。1978年,日本采矿船用抽吸式和气动提升式采集锰结核获得成功。美国已用20万吨级的采矿船,用自动控制的设备采集南太平洋底的锰结核。

我国的海洋调查船已于1979年开始采集南太平洋的锰结核样品。1988年初,“海洋4号”船在南海尖峰海山区水深1480米处采获锰结核262.72公斤,其中最重的一块为39.3公斤。1988年底,“向阳红16号”船在在太平洋圈定10万平方公里的锰结核远景矿区,为研究、开发和利用海底宝藏提供了宝贵的资料。

罐头金属之源——锡矿

处于茹毛饮血时代的先民,把猎捕来的野兽飞禽,偶尔放在有锡矿石的石头上燃起篝火烘烤。这时他们发现:锡石被木炭火烧烫,流出像银水似的锡液来。原因是锡的熔点只有232℃,经高温还原很容易从锡矿中得到金属锡。这正是人类很早发现锡矿的缘由。

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