河北省靈壽縣燕新礦產加工廠 | ||||
從電氣石為人們所發現以來，其一直都隻是被當作一種寶石礦物。在國內，寶石級別的電氣石成為碧璽。而大量達不到寶石標準的電氣石，特別是觀賞價值較低的黑電氣石不為人們所重視。上世紀80年代，日本的科學傢Kubo等發表瞭一系列電氣石的研究文章，證明電氣石具有壓電性、熱電性、自發電療、紅外輻射等一系列獨特而重要的性質，電氣石作為功能礦物材料的價值才逐漸為人們所發現。電氣石的獨特性質使之能廣泛的應用於電子元器件、環境保護以及人體保健等領域。目前，日本、韓國有數百種電氣石相關產品，並且達到相當的工業規模。2000年在日本，與電氣石有關的產品市場銷售額高達100億美元。 |  | |||
廠 址：河北省靈壽縣慈峪開發區
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從電氣石為人們所發現以來，其一直都隻是被當作一種寶石礦物。在國內，寶石級別的電氣石成為碧璽。而大量達不到寶石標準的電氣石，特別是觀賞價值較低的黑電氣石不為人們所重視。上世紀80年代，日本的科學傢Kubo等發表瞭一系列電氣石的研究文章，證明電氣石具有壓電性、熱電性、自發電療、紅外輻射等一系列獨特而重要的性質，電氣石作為功能礦物材料的價值才逐漸為人們所發現。電氣石的獨特性質使之能廣泛的應用於電子元器件、環境保護以及人體保健等領域。目前，日本、韓國有數百種電氣石相關產品，並且達到相當的工業規模。2000年在日本，與電氣石有關的產品市場銷售額高達100億美元。
由於電氣石的主要工業應用領域為環境保護和人體保健，特別是美容產品。在上個世紀八、九十年代，我國的國民生活還處於較低水平。環境保護和人體保健相關的工業領域還不為人們所重視和關心，因此盡管日本美國的發達國傢已經將電氣石作為一種重要的工業礦物進行開發利用，而國內卻依然不重視。直到近幾年來，隨這生活水平的穩步提高，環保和健康開始為人們所重視，電氣石作為一種具有環境保護和人體保健功能的礦物材料的重要性，才逐漸為國人所認識。但由於起步太晚，目前國內的電氣石相關工業還幾乎為零，僅僅集中在電氣石礦產的開采以及粗加工，其產品價格相對於最終產品十分低廉。並且電氣石主要都出口到瞭日本和韓國，如新疆某礦山的電氣石已經被韓國客商所全部預定。
我國是電氣石的主要礦產資源地之一，電氣石資源較為豐富，儲量估計在數千萬噸以上。據日本專傢預測：在今後的五年內，中國市場將會形成研究開發和生產與電氣石相關的環保和人體健康產品的熱潮，屆時中國的資源優勢和巨大的市場需求潛力將會顯示出強大的生命活力。到目前為止，國內有電氣石相關發明專利224項，實用專利46項，涉及礦物加工、塗料、防治品等諸多領域。
1.國內外電氣石資源分佈概況
世界上由很多國傢和地區都出產電氣石，其中優質的電氣石，包括寶石級的電氣石主要出產於巴西、俄羅斯、斯裡蘭卡、緬甸和美國等國傢的一些省份地區，如巴西的阿拉蘇阿伊、聖若澤－達薩菲拉，美國的加利福利亞州、紐約洲、緬因洲，俄羅斯的烏拉爾山等。其中巴西是世界上最大的電氣石出產國，約占全球產量的50％～70％。另外意大利、坦桑尼亞、肯尼亞、馬達加斯加、莫桑比克、阿富汗、巴基斯坦以及南非和非洲東部地區都蘊藏有大量電氣石資源。
在國內，人們一直把電氣石作為一種裝飾用品，並未認識到其也是一種功能礦物材料。因此在地質勘探中，除寶石級電氣石外，僅將電氣石作為找礦標志或成巖成礦環境的指示劑看待。所以，盡管有大量文獻資料報道瞭電氣石相關的礦產資源情況，但對電氣石是否富集成礦，是否具有可開采價值並沒有進行評估。這也就導致我國的電氣石資源總體狀況不明。但從目前已開發或報道的電氣石礦來看，我國電氣石潛在資源是十分豐富的。
我國現有25個省市自治區發現有電氣石產出，電氣石產地達到150多處，其中達到一定規模的已有80餘處，尤其是西部和東北部地區電氣石資源豐富，如新疆、內蒙、遼林、廣西、雲南等省份。目前已開采的幾處較大規模的電氣石礦的總儲量已達到2000萬噸以上。
2. 電氣石的結構與性質
2.1電氣石的化學成分與結構
電氣石是一種以含硼為特征的結構十分復雜的矽酸鹽礦物。上世紀五十年代對電氣石的結構進行瞭測定，才得到其化學通式：XY3Z6[Si6O18][BO3]3W4（X的位置主要為Na+、Ca2+、K+；Y的位置主要為Mg2+、Fe3+、Al3+；W的位置則主要為O-、OH-、F-所占據）。
電氣石晶體結構屬三方晶系，C53V-R3m群，a0=b0=1.584～1.603，c0=0.709～0.722。電氣石為極性礦物，三重對稱軸為C軸，垂直C軸無對稱軸和對稱面也沒有對稱中心。電氣石的晶體結構，不同學者做過結構分析，其結果頗有分歧，但大傢都肯定矽氧四面體連接成復三方環。電氣石結構比較公認的模式是：矽氧四面體組成[Si6O18]12-復三方環，三個配位八面體與復三方環相接，共用矽氧四面體角頂上的一個O2-。三個配位八面體的交點位於復三方環的中軸線上，被OH-所占據。在該OH-離子的對角處，也是OH-離子的所在。(BO3)3-三角形與配位八面體層共用一個O2-。這樣復雜的絡陰離子，彼此間又借Al3+離子相連。Al3+作六次配位，形成Al-O5（OH）配位八面體，它與上述配位八面體層上Mg-O4（OH）2配位八面體共用一棱。
2.2電氣石的物理性質
電氣石的主要物理性質包括壓電性、熱電性、自發極化以及紅外輻射特性。電氣石的這些特殊性質是其各種應用的基礎，應此加強對電氣石基本性質的研究，是提升電氣石應用深度，擴展電氣石應用領域的必備前提。
2.2.1自發電療性與熱電性
1880年法國物理學傢皮埃爾居裡和雅克居裡共同發現瞭電氣石晶體在溫度和表面壓力變化的情況下，晶體表面產生靜電場的現象，並由此認定電氣石具有壓電性和熱電性。上世紀80年代日本東京大學的中村輝太郎和環保學者久保哲治郎通過離子吸附試驗，間接的證明瞭電氣石晶體在沒有外界電場作用且溫度和壓力不發生變化時，存在著形成表面靜電場的自發極化。由此證明瞭電氣石獨特的自發極化現象，並引起瞭電氣石自發計劃機理的大討論。
電氣石具有熱電性，在工程領域熱電性又稱熱釋電效應。一般認為晶體的自發極化是其熱電性的前提。晶體由於自發極化而產生表面電荷，但由於表面電荷的抵償作用，而不顯示其固有極化。當溫度改變引起其自發極化電矩發生不可抵償的變化時，晶體才會顯示其固有的極化，顯示出熱電性。由於電氣石被證明在沒有溫度和壓力變化的情況下，存在表面靜電場，因此電氣石的熱電性表現為溫度的變化可以加強電氣石晶體的極化，加大表面靜電場強度。
目前電氣石熱電性產生的具體機理與其自發極化一樣，也尚在探討之中。楊如增等通過試驗驗證瞭黑色電氣石熱釋電效應與其化學成分之間關系。指出黑色電氣石中氧化鐵含量對其熱電性影響顯著。隨著氧化鐵含量的增加，電氣石熱釋電效應減弱，當含量達到12％時，基本不顯示熱釋電效應。並且電氣石中氧化鐵含量於其折射率和密度呈正相關關系，所以可以通過測定折射率來間接考查電氣石的熱電性。
2.2.2紅外輻射特性
電氣石在常溫下可以產生波長4～14um的紅外輻射。有研究粗略的表明電氣石的鐵含量、表面特性及熱處理方式會對紅外輻射性造成影響。楊如增分析認為電氣石的晶體結構特征及其熱釋電效應是其產生較強紅外輻射的主要原因[7]。而冀志江通過實驗否定瞭這一說法，他將電氣石在不同溫度下煅燒，發現即使是電氣石在高溫分解後仍具有較高的法向紅外比輻射率。分析認為黑色電氣石具有較高的紅外比輻射率的本質在於其紅外活性振動鍵的存在，而與電氣石的特殊結構沒有關系，但物相為電氣石時，晶格常數的變化對紅外發射率略有影響。
2.3 電氣石與環境的相互作用
2.3.1 電氣石對水溶液中離子的吸附作用
電氣石結構緊密，金屬離子不易進入其內部，因此電氣石對離子的吸附主要是由於其表面吸附。電氣石的表面性質和電療性使其對離子可能存在絡合吸附和靜電吸附兩種形式。電氣石可以同時吸附陰陽離子，且吸附量不受本身離子交換量的限制。在溶液中，正負離子在電氣石兩端聚集，達到一定濃度後析出。目前已經有研究電氣石對水中Cu2+、Zn2+、AS(III)、F-等離子吸附效果機理的文章發表。這些研究表明電氣石對離子的吸附作用受到溶液的PH值、電氣石 的粒徑、用量、煅燒溫度等條件的影響。
2.3.2電氣石對水pH值的調節
電氣石顆粒通過自發電療性影響水溶液的氧化還原電位，調節水溶液的pH值，使之趨向中性。電氣石使酸性溶液pH值增大，除電療性之外，表面吸附H＋和表面陽離子交換吸附H＋也是重要因素。酸性溶液中，電氣石用量的增多使得表面作用增強，溶液的pH值開始階段上升較快，而隨著用量的繼續增多，電氣石微粒的電療會產生相互作用從而削弱瞭與水溶液間的作用，導致反應速率明顯下降。在堿性溶液中，溶液的pH值並非隨著電氣石用量的增多而逐漸降低。這是因為表面吸附作用與電療作用在小於10分鐘的時間內相互矛盾，前者對後者具有抑制作用使得電氣石與水的反應速率相對較慢。在隨後的反應時間裡，電療作用單獨影響溶液的pH值，是溶液pH值降低。
2.3.3電氣石對水的電解作用
在電氣石表面厚度十幾微米范圍內存在107－104 V/ m的高場強[8]。在此高強度的靜電場的作用下，電氣石附近的水分子發生電解，形成H+和OH_ ,H+和水分子結合形成活性分子H3O+，活性分子具有極強的界面活性，可以吸引水中的雜質、污垢，起到凈化水源的作用；OH_和水分子結合形成負離子，可以增加空氣中的負離子數，改善人們的生活環境。
從電氣石為人們所發現以來，其一直都隻是被當作一種寶石礦物。在國內，寶石級別的電氣石成為碧璽。而大量達不到寶石標準的電氣石，特別是觀賞價值較低的黑電氣石不為人們所重視。上世紀80年代，日本的科學傢Kubo等發表瞭一系列電氣石的研究文章，證明電氣石具有壓電性、熱電性、自發電療、紅外輻射等一系列獨特而重要的性質，電氣石作為功能礦物材料的價值才逐漸為人們所發現。電氣石的獨特性質使之能廣泛的應用於電子元器件、環境保護以及人體保健等領域。目前，日本、韓國有數百種電氣石相關產品，並且達到相當的工業規模。2000年在日本，與電氣石有關的產品市場銷售額高達100億美元。
由於電氣石的主要工業應用領域為環境保護和人體保健，特別是美容產品。在上個世紀八、九十年代，我國的國民生活還處於較低水平。環境保護和人體保健相關的工業領域還不為人們所重視和關心，因此盡管日本美國的發達國傢已經將電氣石作為一種重要的工業礦物進行開發利用，而國內卻依然不重視。直到近幾年來，隨這生活水平的穩步提高，環保和健康開始為人們所重視，電氣石作為一種具有環境保護和人體保健功能的礦物材料的重要性，才逐漸為國人所認識。但由於起步太晚，目前國內的電氣石相關工業還幾乎為零，僅僅集中在電氣石礦產的開采以及粗加工，其產品價格相對於最終產品十分低廉。並且電氣石主要都出口到瞭日本和韓國，如新疆某礦山的電氣石已經被韓國客商所全部預定。
我國是電氣石的主要礦產資源地之一，電氣石資源較為豐富，儲量估計在數千萬噸以上。據日本專傢預測：在今後的五年內，中國市場將會形成研究開發和生產與電氣石相關的環保和人體健康產品的熱潮，屆時中國的資源優勢和巨大的市場需求潛力將會顯示出強大的生命活力。到目前為止，國內有電氣石相關發明專利224項，實用專利46項，涉及礦物加工、塗料、防治品等諸多領域。
1.國內外電氣石資源分佈概況
世界上由很多國傢和地區都出產電氣石，其中優質的電氣石，包括寶石級的電氣石主要出產於巴西、俄羅斯、斯裡蘭卡、緬甸和美國等國傢的一些省份地區，如巴西的阿拉蘇阿伊、聖若澤－達薩菲拉，美國的加利福利亞州、紐約洲、緬因洲，俄羅斯的烏拉爾山等。其中巴西是世界上最大的電氣石出產國，約占全球產量的50％～70％。另外意大利、坦桑尼亞、肯尼亞、馬達加斯加、莫桑比克、阿富汗、巴基斯坦以及南非和非洲東部地區都蘊藏有大量電氣石資源。
在國內，人們一直把電氣石作為一種裝飾用品，並未認識到其也是一種功能礦物材料。因此在地質勘探中，除寶石級電氣石外，僅將電氣石作為找礦標志或成巖成礦環境的指示劑看待。所以，盡管有大量文獻資料報道瞭電氣石相關的礦產資源情況，但對電氣石是否富集成礦，是否具有可開采價值並沒有進行評估。這也就導致我國的電氣石資源總體狀況不明。但從目前已開發或報道的電氣石礦來看，我國電氣石潛在資源是十分豐富的。
我國現有25個省市自治區發現有電氣石產出，電氣石產地達到150多處，其中達到一定規模的已有80餘處，尤其是西部和東北部地區電氣石資源豐富，如新疆、內蒙、遼林、廣西、雲南等省份。目前已開采的幾處較大規模的電氣石礦的總儲量已達到2000萬噸以上。
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