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自然砷是化學元素砷以自然狀態出現的一種礦物,為錫白色。金屬光澤。在空氣中易變為黑色。六方晶系。常呈細粒狀、塊和腎狀體。密度5.64~5.78。硬度3~4。用於提煉砷和製造三氧化二砷等砷化合物。自然砷典型的形態是塊狀或是由錫白—灰色的同心層狀。經常是出現在熱液脈中,和銀、鈷和鎳礦共生。天然和人工的砷化合物都是劇毒的。

1簡介

自然砷(Arsenic)名字來自希臘語Arsenikon,最初指的是雌黃,是化學元素
自然砷

  自然砷

砷以自然狀態出現的一種礦物,晶體相當罕見,在自然界中多以塊狀、腎狀、鍾乳狀之集合體出現,且常呈同心圓構造。新鮮者呈錫白色,若暴露大氣中,顏色會逐漸轉為暗灰色。錫白色的條痕、比重大(5.6~5.8)為其重要特徵。自然砷除了主要成分砷(As)外,常含有少量的銻、銀、鉍、金和鐵等元素,因含有大量的砷,所以是一種劇毒的物質。此種礦物在自然界並不多見,主要產在火成環境的熱液礦脈中。

2理化特性

化學組成:主要成分為砷,混有少量的銻﹑鎳﹑銀﹑鐵和硫磺;
化學性質:(1)經常含有少量的銻、銀、鉍、金和鐵等元素(2)容易和多種金屬和非金屬元素化合(3)為一種劇毒物質
類別:自然元素-半金屬元素-自然砷族;
自然砷

  自然砷

晶系和空間群:三方晶系,R3m-;
晶胞參數:a0 = 0.3768nm,c0 = 1.0574nm;
形態:大多數呈鐘乳石狀,塊狀或放射狀;
顏色:錫白色,氧化后呈深灰色至黑色,灰或白色;
條痕:錫白色;
透明度:不透明;
光澤:亞金屬光澤;
硬度:3-4;
解理和斷口:(0001)解理:完全,{10ī4}解理:尚佳;參差狀斷口
比重:5.6~5.7 g/cm3;g/cm3
其他性質:脆性,有毒,加熱或敲打有大蒜味

3鑒定特徵

(1)新鮮顏色及條痕均呈錫白色
自然砷

  自然砷

(2)比重達5.6~5.8;摩氏硬度為3.5
(3)金屬光澤
(4)加熱或敲打有大蒜味

4成因和產地

自然砷是屬於一種罕見的礦物,主要產在火成環境的熱液礦脈中,共
自然砷

  自然砷

生礦物有方鉛礦、輝銻礦、雄黃、雌黃、辰砂、重晶石和一些含銀、鈷、鎳的礦物。幾乎所有收集樣品均來自歐洲各地。除此之外,還有美國,日本和哥倫比亞不列顛省的奧德爾。重要產地有:
(1)德國Saxony的Annaberg、Harz的Andreasberg
自然砷
(2)日本Fukui Pref.的Akatani mine
(3)美國New Jersey的Sterling Hill、Arizona的Washington Camp
(4)加拿大British Columbia的Vancouver Is.和Watson Creek
(5)法國Haut-Rhin的Ste.-Marie-aux-Mines
(6)捷克的Jachmov和Pribram
(7)羅馬尼亞的Sacaramb、Hunyad和Cavnic
(8)沙勞越的Bidi
(9)澳洲New South Wales的Forbes
(10)秘魯Pasta Bueno的Huallapon mine
(11)智利的Copiapo

5主要用途

可作為砷的原料,但並非砷的主要來源。砷常用於玻璃製造,因為它可消除由於鐵雜質造成的玻璃綠色;還曾用作毒藥和殺蟲劑;在電子行業,製作砷化鎵,用它製成的計算機晶元在很多方面比矽片更優越;還可作為繪圖和焰火中的顏料。

6找礦意義

在卡林型金礦床中,礦石礦物共生組合以富含各種含砷礦物為特徵。如金
卡林型金礦床中的自然砷

  卡林型金礦床中的自然砷

礦石中存在大量毒砂、含砷黃鐵礦、雄黃、雌黃以及自然砷等。儘管這些不同產狀、不同形態的含砷礦物形成於金成礦的不同階段;但一般說來,金礦石中砷含量較高、含砷礦物豐富,金含量也越高。這說明砷與金具有密切的正相關關係。在金礦體中,有自然砷產出的部位,均出現較強的毒砂化、黃鐵礦化或和雄黃化等蝕變作用,顯示出自然砷與Au 礦化也具有密切的成因、空間聯繫。
在金礦石中,自然砷呈緻密塊狀、緻密凝膠體狀或腎狀、脈狀或微細脈狀產出。從成礦早階段到成礦晚階段,礦物的共生組合出現毒砂——黃鐵礦、毒砂——黃鐵礦——自然砷、黃鐵礦——自然砷——輝銻礦——雄黃和雄黃——雌黃的演化。卡林型金礦中,自然砷雖屬低溫條件下熱液作用形成的產物,其形成時間可能比毒砂的形成時間略晚,但比雌黃的形成時間略早。由於自然砷是自然界的罕見礦物,故可將其作為卡林型金礦床的標型礦物之一。
利用自然砷及其他含砷礦物的共生組合特點,可以示蹤金成礦的物理化學條件。

7紅外光譜特徵

自然砷樣品(卡林型金礦床中自然砷)的紅外光譜分析是在紅外分光光度計上完成
紅外吸收光譜圖

  紅外吸收光譜圖

的。制樣採用KBr 壓片法;分析儀器型號為PE983G,解析度3 cm- 1 , 掃描範圍4 000 ~ 180cm- 1 ,工作電壓220~240 V ,頻率50~60 Hz ,功率250 VA 。從圖中可以看出,自然砷的吸收譜帶波數為2 359 ,2 328 ,800 ,623 ,538 ,475 , 398 , 361 和345 cm- 1 。此外在波數3 406 、1 633 、1 438 cm- 1出現寬緩的吸收譜帶。

8 X 射線分析

對自然砷樣品的X 射線粉晶衍射分析,是在中國科學院地球化學研究所X 射線粉
x射線分析圖

  x射線分析圖

晶衍射實驗室進行的。使用儀器型號為日本理學公司的D/MAX22200 型。實驗條件為Cu Kα1 靶,石墨單色器,掃描速度8°/ min , 管電壓35kV,管電流為10 mA ,狹縫:DS = SS = 1°, RS = 0115 mm。分析結果見表3 。可以看出,強衍射峰的d值分別為:01350 37 ( 003) , 01275 76 ( 012 ) , 01204 5 ( 104 ) ,01187 33 (110) ,01175 71 (105) 等。數據經最小二乘法計算,得到礦物的晶胞參數為: a = 0.3759nm ,c = 1.0527nm。與人工合成自然砷的理論值(a = 013760nm , c = 110548nm) 比較,其晶胞參數略小,這可能與卡林型金礦床的自然砷含有微量的Sb 、S 等元素有關。
自然砷的
自然砷的X射線粉晶衍射能譜特徵

  自然砷的X射線粉晶衍射能譜特徵

X 射線粉晶衍射能譜特徵(見圖):

9自然砷-重要發現

自然砷是比較稀少的礦物,純凈的自然砷更為罕見。有關人員在在分析《大吉山鎢礦床礦石物質成分及綜合利用前景的研究》專題樣品時,經電子探針分析,首次在大吉山鎢礦礦區發現自然砷,而且相當純。
江西大吉山鎢礦床主要是石英脈型鎢礦床。在該礦區以往的資料中只描述過自然鉛和自然鉍,未見有自然砷的報道。一般認為砷主要賦存在毒砂之中。本次發現的自然砷產於含鎢石英脈中的碳酸鹽岩脈中。呈緻密塊狀。不透明。新鮮斷面為錫白色,光片的拋光面上現強金屬光澤。易於氧化,在空氣中逐漸變暗呈古銅色。性脆,硬度為132.5kg/mm。
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