天青石
Celestine
一、概述天青石是化学组成为SrSO4的晶体, 属于正交（斜方）晶系的硫酸盐矿物。中国江苏溧阳爱景山天青石脉状矿床是亚洲最大的锶矿产地。天青石主要用于制造碳酸锶以及生产电视机显像管玻璃等。
矿产名称：天青石；
化学成分：SrSO4，含锶的矿石[1]；成分Sr(SO4)，含Sr45%～47%，有时含钡和钙。[2]；(Sr、Ba）SO4。Sr含量大于Ba，可含Pb、Ca、Fe等元素。
晶系：斜方晶系
结晶习性：呈板状或柱状和片状晶体，斜方双锥晶，板状晶体。完好晶体少见，多为集合体，呈钟乳状、结核状、纤维状、细粒状
颜色：蓝、绿、黄绿、橙色或无色；浅蓝灰色，有时为无色透明。
光泽与透明度：玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，透明至半透明
光性：二轴晶，正光性
折射率：1.619~1.637；双折射0.018
多色性：弱
吸收光谱：不明显
解理：解理平行底面｛001｝完全，两组完全解理，平行斜方柱｛210｝中等。
摩氏硬度：3.0~3.5
密度：3.97~4.0g/cm^3
产出：主要产于白云岩、石灰岩、泥灰岩和含石膏粘土等沉积岩中。产于热液矿床和沉积矿床中。
用途：用于提炼锶和制备锶化合物[6]，，制作显像管的屏幕、红色焰火和信号弹等。
二、 矿床类型及其分布
1、矿床的成因类型
天青石矿床按其成因可分为沉积型、层控型、岩浆——热液型和次生淋滤型等四种类型。[3]
2、矿床的工业类型
工业类型主要有：①海相粘土——碳酸盐沉积型；②海相、海陆相硫酸盐沉积型；③陆相硫酸盐沉积型；④沉积——热卤水热液型；⑤硫化物——天青石矿物型；⑥火山岩——热液型；⑦表生风化淋滤型。
3、矿产的分布情况
我国天青石矿发现的矿点和探明的蕴藏量不多，保有储量3293万吨（载至1994年底），天青石矿床主要分布在四川、江苏，还有贵州、内蒙古、青海、新疆、湖北、湖南、陕西、吉林、辽宁、甘肃等省。正在开采的天青石矿床有四川合川干沟，江苏漂水县爱景山等。
三、矿床的主要工业指标天青石矿石的一般工业要求，见表1
边界品位SrSO4， %
工业品位SrSO4， %
可采厚度m
夹石剔除厚度 m
≥15
≥25
≥1
≥1
四、 矿石性质
1、矿石的矿物组成
（1）海相粘土——碳酸盐沉积型
矿石矿物组合为天青石、碳酸锶矿。SrSO4最高可达92%。矿石呈块状、结核状、条带状、放射状。
（2）海相、海陆相硫酸盐沉积型：
矿石矿物组合为天青石、方解石、白云石、石膏、重晶石。SrSO45.5~90%，BaSO40.4~8%。矿石呈块状、条带状、条纹状。
（3）陆相硫酸盐沉积型：
矿石矿物组合有天青石、石膏，含白云石、粘土岩、石灰岩等杂质。含矿率0.46~11.53kg/m3，SrSO44.7~87%。矿石呈结核状、块状、浸染状、层纹状。
（4）沉积——热卤水热液型：
矿石矿物组合为天青石、菱锶矿、方解石、石英及少量萤石、黄铁矿。SrSO42.0~90%。BaSO41~50%。矿石呈块状、条纹状、条带状、网脉状。
（5）硫化物——天青石矿物型：
与铅、银、锌、汞等矿物共生。含少量至50%左右天青石。矿石呈块状、脉状、浸染状。
（6）火山岩——热液型：
矿物组合为天青石、高岭石、石英、赤铁矿、菱锶矿、重晶石、萤石、磷灰石。SrSO43.0~90%，BaSO42~60%。矿石呈块状、胶结状、浸染状。
（7）表生风化淋滤型：
矿物组合为天青石、菱锶矿、重晶石、碳酸盐。SrSO41.0~66%，BaSO40.7~0.76%。矿石呈块状、胶结状、皮壳状。
2、目的矿物的矿物特征
天青石的化学分子式为SrSO4，是自然界中最主要的含锶矿物。天青石的理论化学组成为SrO 56.4%，SO3 43.6%，但有时天青石中的Sr为Ca或Ba部分代换，生成类质同象钙天青石或钡天青石。
天青石属斜方晶系，单个晶体常呈板状或柱状，集合体呈粒状、纤维状、结核状等。纯净的天青石晶体呈浅蓝色或天蓝色，故称天青石，有时为无色透明，当有杂质混入时呈黑色。天青石为玻璃光泽，解理面具有珍珠状晕影，条痕白色，性脆，莫氏硬度为3~3.5。密度3.97~4.0g/cm^3。
五、 工艺特性及主要用途1、工艺特性
天青石锶化学产品具有以下主要工艺特性：
（1）吸收射线：碳酸锶可以吸收较高的γ射线，并可改善玻璃的折射率；
（2）助熔融性：氧化锶加上碳酸盐、钡及氧化钙等组分后能改善玻璃物料的熔融性能，增加流动性；
（3）着色性：锶的硝酸盐可发出鲜红颜色。
2、主要作用
天青石矿主要用于加工成锶的碳酸盐和硝酸盐，其中90%以上用于生产碳酸锶。碳酸锶的最主要的用途是生产彩电显像管的荧光屏玻璃，这是因为锶能吸收X射线。其次用于制造特种玻璃，还可用于冶炼时的脱铅剂。锶的硝酸盐是红色烟火和信号弹的着色剂。极少量的锶化合物用于润滑脂、陶瓷釉料和药品方面。
在世界消耗量中按用途锶的化合物大致分配见表2。
用 途
玻 璃
电 子
烟 火
金属精炼
其 他
分配数，%
40
25
25
5
5
六、 产品质量标准1、有用元素及主要伴生元素对原料的影响
矿石品位决定加工方法及产品的纯度。碳还原法生产碳酸锶适用于采用低品位天青石，复分解法适合高品位矿石，不同加工方法，产品纯度不同，各存在优缺点。
伴生元素，如碱土元素、杂质铁、硫等在产品应用过程中容易混成混合物，影响质量。
2、国家标准
我国目前多以天青石为原料生产碳酸锶，对天青石精矿质量尚无统一的标准。
3、部颁标准
对于直接出口的天青石矿，中国五金矿产进出口公司曾对其质量作过如下暂行规定：
SrSO4≥92%；
-200目筛余量≤6.5%（-80目亦可考虑）；
钡盐（BaSO4）<4%；
钙盐（CaSO4）<4%；
杂质<2%。
4、企业标准
各厂家对矿石的质量尚无统一要求，仅以矿石品位高低计价。
另外，美国对天青石矿的规格要求为：SrSO4不少于96%、CaSO4不大于0.5%，BaSO4不大于2%。一般范围为SrSO4含量在94~97%。
七、 综合利用工艺技术1、综合利用技术方法及工艺流程
品位高的天青石矿床，开采后一般不需加工或只需经过简单手选后，即可达到商品天青石矿的要求（含SrSO49.0%以上），可以以块状物或磨粉后出售。
对于伴生有石膏、方解石、石英、褐铁矿和粘土矿物的天青石矿，可以先进行洗矿或擦洗，使粘土矿物碎解。由于天青石与脉石（以无水石膏为例，其密度为2.93g/cm3）的密度差较大，如果嵌布粒度又较粗，可以用分级重选方法（重介质振动溜槽、跳汰或摇床）回收。对于细粒嵌布的天青石或重选的中矿、尾矿内的天青石，则可用浮选方法回收。
天青石选矿试验原则工艺流程见图1示(略)。
2、开发生产实例
（1）爱景山天青石矿：
该矿位于江苏省溧水县，矿床赋存于晚期火山岩中，属中低温热液充填矿床。有用矿物为天青石，伴生矿物为高岭石、石英、长石及褐铁矿等。天青石呈半自形板状与薄片状，集合体可达100mm粗大晶块，也有一部分为细粒状。原矿多元素分析见表3。
成分
SrO
SrSO4
Al2O3
SiO2
Fe2O3
BaO
CaO
含量，%
6.85
47.59
7.85
29.73
6.78
1.78
0.3
目前为露天开采，只进行筛分、手选等简单加工后出售。
试验室选矿试验原则流程见图1（略）。原矿经破碎后小于12mm，大于1mm粗粒级部分分级进行跳汰选；小于1mm细粒级部分分级用摇床选别，可得综合指标为：精矿产率45.38%。精矿品位（SrSO4）86.12%，回收率83.31%。经过跳汰、摇床选别后的中矿，经磨矿后再进行浮选，可得到较高的指标。浮选过程中需注意分散矿泥和抑制褐铁矿，用Na2CO3和Na2SiO3调浆后，pH值最好控制在8~9.5之间。在用油酸作捕收剂时，矿浆温度要高于25℃。此外，浮选流程的结构对精矿质量的影响也较大。当浮选进料作为100%时，浮选精矿的产率为44.50%，品位（SrSO4）86.04%，回收率95.68%。
（2）盐井沟天青石矿
该矿位于四川省合川县，为一大型沉积矿床，其中有用矿物为天青石，脉石矿物为白云石、方解石、石英等。因为天青石的嵌布粒度较粗，在可选性试验时采用重选法回收。原矿破碎至2.5~1mm后进行筛分分级。2.5~1mm和1~0.4mm两个粒级用跳汰粗选、摇床精选；-0.4mm粒级经水力分级和水力旋流器脱泥（溢流粒度为0.02mm）分为四个粒级，直接用摇床选别。重选后，可由含SrSO4 70.41%的原矿，获得含SrSO4 92.12%、回收率83.56%的高品位精矿和含SrSO4 85.17%、回收率4.27%的低品位精矿。
原矿化学多项分析见表4，主要组成矿物的一般嵌布粒度见表5。选矿工艺原则流程如图2示。（略）
八、开发利用现状及发展趋势1、开发利用现状、存在问题及解决对策
我国天青石矿矿石品位（以SrSO4计）不高，生产矿山更少。青海、云南的天青石矿难于开采，内蒙的天青石矿有小量开采，但由于原矿品位较低（含SrSO4 40%）、运输困难、价格昂贵，无法继续生产，已于1977年停产。只有四川合川和江苏溧水两天青石矿，开采前景广阔。
四川合川盐井沟天青矿石，1962年开采，原矿含SrSO4 60%。所采矿石大部分为自用，少量供给上海和天津的化工厂，以生产碳酸锶。
江苏溧水爱景山天青石矿，1972年开采，原矿含SrSO4 54.46%，有害杂质BaO平均为1.7%、CaO平均为0.34%，是一大型锶矿床。所采矿石就地销售给溧水化工厂，亦用于生产碳酸锶。
应加强选矿加工技术研究，降低成本，使难选与低品位资源开发利用成为可能，还要加强探矿工作，扩大资源量。
2、发展趋势
近年来，国际市场对锶矿物的需求量越来越大，开发我国的天青石矿产资源具有广阔的前途。加强选矿工艺研究，提高产品质量，降低生产成本，充分利用矿产资源是合理的发展方向。
九、天青石的饰件“吉祥鼠”栩栩如生
所谓“玉石雕山子”，是我国传统工艺雕刻的一种摆件款式，它以山峰为基本造型，其上精雕细缕各种图案，或戏文，或典故，或民间传说，生动形象，应有尽有，极受收藏爱好者的青睐。青金石多为饰件：青金石通常归属于宝石类，主要产于西亚的阿富汗和中亚的贝加尔湖地区，它们是至今所知世界上惟一的产矿区。据《辞海》注释：青金石是一种矿物石，其成形于碱性火成岩与石灰岩，摩氏硬度为5.5级，颜色有深蓝、天蓝、紫蓝及淡绿蓝等，表面光滑，具有玻璃光泽，偶见丝丝白线。由于青金石色泽天然，材质细腻，硬度较大，因而它是一种珍贵的石刻佳材，如用于雕刻艺术品，特别是雕制山子和摆件，较之其他石材并无逊色，能起到事半功倍的艺术效果。据了解，青金石作品在国内市场较为少见，即使偶有遇见，也多为饰件，比如挂件、镶嵌件等。如有巴掌大小的摆件，则往往被人视为珍品。据史料记载，清代时，青金石作品还成了宫廷大臣们朝冠的饰品，以此来炫耀自己身份和地位的显赫。一般而言，青金石的颜色以蓝色为基色。而在中国民间中，蓝色正是一种希望之色，它不仅具有诗一般的梦境，同时它还是一种“平和、祥瑞和善良”的象征，故多有吉祥雕件。下面介绍两件青金石雕，与君共赏之。[5]
“松鹿长春”技艺高超
据了解，青金石雕“松鹿长春”山子摆件为民国之遗存，其高8.3厘米，宽11.6厘米，厚6.2厘米。乍看之下，雕件的正面颇似民间传说中的南山，只见在松涛相拥的南山上，祥云缭绕，翠柏林立，一条山径蜿蜒地通向山顶，却又被茂盛的翠松掩映。在山间一角的四角凉亭旁，是一头欢快活泼的梅花小鹿，双耳高耸，两眼流露出率真的神色，似是已听到母鹿的深情呼唤，在匆匆奔离的片刻还不忘回头吃上几口稚嫩的青叶，其形状十分惹人。