四川、廣西、廣東都有稀土金屬礦。近年,江西南部發現了花崗岩風化殼離子吸附型稀土金屬礦床。海南島、廣東、山東、浙江沿海的濱海砂礦中有磷釔礦和磷鈰鑭礦產出。
稀土元素“十七姐妹”的性質十分相似。化學家利用它們之間的微小差異,采用有機溶液、離子交換、電解等方法一一進行分離。稀土金屬的新切麵大多呈銀白色;暴露在空氣中後會迅速變暗。通常把它們放在煤油中保存。
稀土各元素的獨特性質,如催化性質、光學性質、磁性和核性質,決定了它們的不同用途。
少而精地應用於現代工業的各個領域,能起到“錦上添花”的作用,從而被譽為現代“工業維生素”。目前世界上開發的新產品,每100個中有4個是和稀土金屬有關的。
航天金屬之母——鈦礦
1795年,德國化學家馬丁·克拉普羅斯,借用希臘神話中大地女神之子的名字“泰坦”命名鈦。由於鈦強度大,重量較輕,抗腐蝕,既耐低溫又耐高溫,因而成了製造火箭、人造衛星、航天飛機、宇宙飛船理想的“空間金屬”材料。
鈦在地殼中的含量為0.64%,僅次於鋁、鐵、鎂,而占第4位,比銅、鉛、鋅、錫等常用的有色金屬元素含量的總和還要多好幾倍。在已勘探的800種礦石中含鈦的就有784種。所以說,自然界中不含鈦元素的礦石是很少的。提煉鈦的主要工業礦物原料是金紅石、鈦鐵礦、鈣鈦礦、鈦磁鐵礦和銳鈦礦。金紅石的成分是二氧化鈦。晶體呈粒狀或針狀,常見有膝狀雙晶,集合體為粒狀或致密塊狀。褐紅色或棕紅色,金剛光澤。比鐵硬而比水晶軟。比同體積的水重4.3倍。原生礦產於變質岩中。我國湖北省棗陽縣,河南省西峽縣、方城縣,陝西省商南縣等發現了大型(超過20萬噸)金紅石礦。
最重要的原生鈦礦床工業類型是釩鐵磁鐵礦礦床。四川省西南部的攀枝花有一個世界上少有的特大型含釩鈦磁鐵礦,它是我國重要的鋼鐵工業基地之一。礦床長幾十公裏,寬幾公裏,礦床總厚幾十米到二三百米不等,二氧化鈦含量3~16%。除鐵、鈦、釩之外,還伴生有鉻、銅、鈷、鎳、镓、錳、磷、硒、碲、鈧及鉑族元素。簡直是一座百寶山。
原生鈦礦床遭受風化破壞後,常轉移到平穩的地方重新聚集起來形成金紅石砂礦和鈦鐵礦砂礦。
世界上約有150個鈦礦產地。中國的鈦礦儲量居世界第一位。四川攀枝花的鈦資源占全國總儲量的92.7%。但是,我國資源利用率很低。
擁有400多個座位的波音747巨型噴氣式客機,F-14型戰鬥機和米格-31型高速戰鬥機都用鈦製造。一艘核潛艇,要用幾千噸鈦。
銀白色的液體——汞礦
人們常見的金屬礦物,都是固體的,唯一例外的是汞在常溫下呈液體狀態。它要在零下39℃時才會變成固態。汞又叫“白銀”,因為它流動似水,色澤如銀而得名。
汞在地殼中的含量為0.0009%。含汞的礦物有20多種。自然界存在天然水銀(自然汞),不過,主要開采對象是辰砂。饒有趣味的是水銀和辰砂之間可以互相轉變。史籍記載,我國早在春秋戰國時期已能大量生產水銀。
辰砂也叫朱砂、丹砂,是一種硫化汞的結晶。猩紅色,金剛光澤。比手指甲略硬,小刀能輕易刻動。比同體積的水重8倍。以前,以湖南辰州(今沅陵)所產者最佳,所以取名為辰砂。
貴州省東部的萬山汞礦,是我國的“汞都”。
西方中世紀的煉金術士和中國古代的煉丹家,為什麼對辰砂那麼感興趣呢?因為用火把辰砂煆燒之後,其中所含的硫會生成二氧化硫氣體跑掉,剩下的便是水銀。假如再把水銀摻和硫磺共同加熱,則會得到黑色的硫化汞粉末。經過隔火煆燒,在器皿內壁上方又會凝結出紅色辰砂。他們把辰砂叫“丹”,並且當成長生不老藥。曆史上,唐太宗李世民等五個皇帝妄想長生不地第,因服用大量的含汞“仙丹”而喪命。
汞在冶金、儀表、化工、醫學、防俯等方麵的用途很廣。汞的化合物(甘汞、升汞、紅藥水)外搽可殺滅細菌和醫治皮膚病;但進入人休中積累就有毒性,會破壞神經中樞。1953年,震驚世界的日本水俁病,就是工廠排放物含甲基汞,為魚蝦吸收,人畜吃了魚和貝類而中毒的。
1911年,荷蘭物理學家海克·卡默林·翁尼斯,把水銀冷卻到4K(零下269℃)時,首次觀察到超導現象(失去電阻)。
日光燈裏有一兩滴水銀,當水銀蒸氣受電子流衝擊,發出紫外線,照射到塗有白色熒光物質硫化鋅的燈管內壁上時,便發出明亮的熒光。汞能溶解黃金和白銀,可以用來提煉貴金屬。
全世界已探明汞的儲量為15.5萬噸,其中西班牙儲量近三分之一,那裏還發現一個體積0.5立方米的“水銀坑”,內有近2噸天然水銀。
我國的汞礦主要產於雲南、貴州、湖南、廣西和陝西。貴州一省探明儲量和年產量約占全國總量的80%左右。近年,四川、湖南新發現了幾個大型汞礦床。