鍶礦(英文名:鍶 礦石),是一種可提煉出鍶化合物的巖石或沉積物,主要包括鍶的硫酸鹽、碳酸根、磷酸鹽、硼酸鹽、釩酸鹽、碑酸鹽、鹵化物及氧化物礦物,工業上能利用的鍶礦為硫酸鍶和少量碳酸鍶礦。
海相沉積鍶礦多形成于中、新生代;陸相沉積鍶礦多見于白堊紀以后,其中第三紀最多;火山巖漿成因的鍶礦亦以中、新生代為多。俄羅斯化學家洛非茲于1808年發現獨立含鍶礦物,英國布里斯托爾礦業公司從1880年開始工業規模開采天青石鍶礦。截至2025年,全球鍶礦儲量超10億噸,主要分布在歐亞大陸南部和非洲大陸北部(中國、伊朗、土耳其、塞浦路斯、西班牙、突尼斯)、北美(墨西哥、美國)、南美(阿根廷)等地區。
鍶礦是制取鍶、鍶合金及各種鍶鹽產品(碳酸鍶、氯化鍶、硝酸鍶、氫氧化鍶等)的主要原料。截至2025年,鍶礦制取的化合物主要應用集中在煙火制造、鉆井液和陶瓷磁體三大領域。鍶在醫療領域也有重要應用,如雷奈酸鍶等化合物被證實能提升骨質疏松癥患者的骨密度并降低骨折風險。
礦業歷史
俄羅斯化學家洛非茲于1808年發現獨立含鍶礦物,英國布里斯托爾礦業公司從1880年開始工業規模開采天青石鍶礦。1884年,英國布里斯托爾礦業公司開始開采布里斯托爾附近的天青石,直至20世紀60年代,那里都是世界鍶礦物的主要產地。期間,中國西部科學院的羅正遠先生于1937年在重慶江津碑槽發現了中國第一塊天青石。
2025年10月,江蘇省地質調查研究院勘查團隊耗時四年深耕溧水盆地鍶礦勘查,發現1處大型鍶礦床。經礦產資源儲量評審,該鍶礦(天青石)礦石推斷資源量達545.55千噸,礦物量達265.40千噸,平均品位為48.65%。這是在江蘇省南京市溧水火山巖盆地東北部,圍繞愛景山大型鍶礦床,在老礦山周邊深覆蓋區,繼后方村大型鍶礦床后又一發現。
化學特征及產狀
截至1999年3月,已發現的鍶礦物有40余種,主要包括鍶的硫酸鹽、碳酸根、磷酸鹽、硼酸鹽、釩酸鹽、碑酸鹽、鹵化物及氧化物礦物。
碳酸鹽礦物
在碳酸鹽礦物中,鍶和鈣、鋇、鉛均可同價類質同象替換,但各元素的替換在不同礦物及其同質異象中,又有所不同。島狀基型碳酸鹽中,鍶除形成了少量的獨立礦物碳酸鍶礦外,主要以類質同象進入鈣、鋇、鉛的該型礦物中。鍶和鋇的文石族碳酸鹽,即菱鍶礦和碳酸鋇礦在高溫條件下可形成完全類質同象。
硫酸鹽礦物
鍶的硫酸鹽中,硫酸鍶是鍶的主要工業礦物。鍶在鈣、鋇的硫酸鹽中,也常呈類質同象分布。由于鍶和鋇在硫酸鹽中的配位數均為12,同為正交晶系,常溫下不能形成完全類質同象系列,但在一定溫度范圍內可形成完全或不完全類質同象系列。
硅酸鹽礦物
鍶的硅酸鹽發現于一些稀有礦物,如鍶長石、硅釩鍶石、鍶沸石、閃葉石、硅釷鈉鍶石和硅鈉鍶鑭石等。鍶長石為培長石中鍶替換鈣的端緣礦物,見于美國俄勒岡州的變質石灰巖中;硅釩鍶石見于日本粗粒薔薇輝石中;閃葉石、硅鈉鍶鑭石、硅釷鈉鍶石等產于堿性巖及其巖漿期后熱液脈中;鍶沸石產于熱液期,如玄武巖晶洞中或與方鉛礦共生產出。鍶呈類質同象置換鈣,還可進入鈣堿性巖漿巖的含鈣礦物,如斜長石、輝石、角閃石中;而更多的進入了堿性巖中的含鈣礦物,如鈣鈦礦、石、磷灰石、鈦榴石、方解石(碳酸巖)中;也可呈異價類質同象替代含鉀礦物中的鉀,如霞石、黑云母等。
磷酸鹽礦物
鍶的磷酸鹽礦物主要分布在海相磷酸鹽沉積系列和堿性巖系列中。酸鹽的海相沉積系列礦物有硫磷鋁鍶礦、菱磷鋁鍶礬、鍶磷鈣鋁礬、磷鋁鍶石及含鍶磷塊巖中的磷灰石等礦物,見于什邡市縣泥盆紀海相沉積磷礦層之上。另一個系列為堿性巖、堿性超基性一基性巖、堿性偉晶巖及其巖漿期后熱液形成的鍶和稀土磷酸鹽礦物系列,如鍶磷灰石、磷鋁鍶石、水磷鐵鍶石、鍶鈰磷灰石、羥磷鋁鍶石、柱磷鋰鍶礦等,與碳鍶鈰礦、沸石、螢石、重晶石、硫酸鍶共生產出。鍶砷磷灰石見于印度欽德瓦羅的矽卡巖中,與褐錳礦、軟錳礦共生產出。
硼酸鹽礦物
鍶的硼酸鹽主要產于與基性至中酸性火山巖有關的陸相硼酸鹽沉積盆地中,如三斜晶系水硼鍶石、圖硼鍶石、水硼鍶石等,與硼砂、基性硼鈉鈣石、硬硼鈣石、粘土、天青石、石膏等共生產出。另一部分鍶的硼酸鹽礦物,如鍶硼石,產于海相膏鹽沉積物中,與鉀硼解石、硼酸鉀鎂石、石膏、石鹽、鉀鹽共生。鍶硼石也常產于鉀硼解石、硼酸鉀鎂石的次變礦物——單斜晶系硼酸鈣石、硬硼鈣石、硼酸鈉方解石、水硼酸鈣鎂石、纖維硼酸鎂石之中。
其他礦物
鍶的釩酸鹽屬罕見的礦物,如在美國科羅拉多州鈾礦床的侏羅紀砂巖中,呈泉華狀產出的水釩鍶鈣礦和變水釩鍶鈣礦。鍶的砷酸鹽也屬罕見礦物,見于德國東部石英斑巖中,與灰石、銳鈦礦、鋯石共生產出。鍶的鹵化物也十分少見,原蘇聯某地的菱鐵礦氧化帶中發現水鋁鍶礦,與螢石、天青石共生產出;氟鋁鍶石、碳氟鋁鍶石、氟磷鈉鍶石見于格陵蘭云英巖型冰晶石礦床,與冰晶石、方霜晶石、維冰晶石、黃玉、螢石、菱鐵礦及石英等礦物共生產出。另外,在氟鋇石中,也含少量(0.24%)的鍶。
鍶的復雜配位基的氧化物礦物鋇鍶黃綠石,產于碳酸巖體頂部強烈蝕變的黑云母中,與黑云母、鋇長石、螢石、磷灰石、石共生。鍶的含水氫氧化物鉀鈣鍶鈾礦,發現于法國鈾礦床的氧化帶中,與瀝青鈾礦一起產于小晶洞中。
此外,還有一些含鈣、鋇、鉛、鉀、鑭、鈰的礦物中也含有少量的鍶,如異性石、變異性石、青晶石、沸石、螢石等礦物,在某些地質環境中也含有少量鍶。
工業礦物及工業要求
截至1999年3月,在工業上,能利用的鍶礦為天青石和少量碳酸鍶礦;硫磷鋁鍶礦的工業利用還處于試驗階段;含鍶鹵水雖已利用多年,但只能作為鹵水制鹽時綜合回收,才有經濟價值。
工業礦物
鍶的工業礦石主要為天青石礦石。天青石含SrO56.42%(含Sr47.71%),含 SO343.58%。不同天青石礦石中含有一定數量的白云石、方解石、石膏、石英、有機質、泥質、高嶺石、重晶石、黃鐵礦等。礦石自然類型主要有塊狀礦石、條紋條帶狀礦石、漫染狀礦石、脈狀和網脈狀礦石、皮殼狀礦石、角礫狀礦石及團塊狀礦石等。
碳酸鍶礦含SrO70.2%(含Sr54.62%),含CO229.8%。菱鍶礦礦石除天青石礦石的假像礦石外,還有網脈狀礦石、皮殼狀礦石、葡萄狀礦石等。
工業要求
鍶礦床在世界上的工業指標一般是:邊界品位為SrSO440%,平均品位為SrSO460%。中國鍶礦產的工業要求一般是:邊界品位為SrSO4大于等于15%,工業品位為SrSO4大于等于 25%,可采厚度為大于等于1m,夾石剔除厚度為大于等于1m。而用于制取碳酸鍶的工業礦石,世界上一般要求SrSO4不少于90%,BaSO4不大于2%,F不大于0.1%;外銷礦石中SrSO4不小于92%。中國天青石礦石含SrSO470%~90%,各類使用的礦石含SrSO4 一般達85%一90%,低于這一含量的礦石需選礦后使用。
應用領域
鍶礦是制取鍶、鍶合金及各種鍶鹽產品(碳酸鍶、氯化鍶、硝酸鍶、氫氧化鍶等)的主要原料。
1870至1914年期間,鍶礦以生產氧化鍶為主,主要用于甜菜制糖過程中糖的提純。第一次世界大戰期間,制造硝酸鍶、碳酸鍶和草酸鍶,用于信號彈、煙火工業。德國是世界主要鍶鹽生產國。進入20世紀20至30年代,碳酸鍶礦在歐洲各國用于鋼鐵工業脫硫。
第二次世界大戰期間,美國除開采本國的鍶礦外,還從墨西哥(1941年開始開采)、西班牙進口天青石,生產碳酸鍶和硝酸鍶,主要用于信號彈及煙火制造。這一時期除英國、德國外,西班牙、美國、法國、墨西哥等國也開發本國資源制取鍶鹽或出口鍶礦產品。這一時期,天青石還替代過重晶石,在石油鉆井中使用。硫酸鍶和萎鍶礦還用于生產粘膠纖維的氫氧化物和碳酸鈉的提純。
1950至1960年,碳酸鍶用于提純電解鋅。20世紀60年代晚期,碳酸鍶用于制造強磁材料--鐵氧體陶瓷和彩色電視機顯像管玻殼,拓展了鍶的用途。20世紀80年代至90年代,碳酸鍶主要用于制造彩色顯像管。自2008年開始,隨著液晶面板顯示技術的興起,用于電視機顯像管的需求基本消失。
截至2025年,鍶礦制取的化合物主要應用集中在煙火制造、鉆井液和陶瓷磁體三大領域。工業碳酸鍶主要作為添加劑用于磁性材料(鍶鐵氧體),廣泛用于揚聲器、耳機、電機及各種儀表制造;工業碳酸鍶還用于制作焰火煙花,高純碳酸鍶用于液晶顯示屏面板材料和電子陶瓷的制造等;氫化鍶主要用于生產塑性磁性材料、牙膏脫敏劑和電解金屬的助溶劑;硝酸鍶則可作為氣溶膠滅火系統的氧化劑和安全氣囊的發生劑;氫氧化鍶和乙酸鍶可作為化學試劑;鉻酸鍶主要用于航空工業的高溫涂料、防銹底漆;鈦酸鍶主要用于生產光學玻璃(鏡頭)和電子元器件;鍶和鋁鍶合金主要用于鑄造航空和汽車領域的鋁合金,起到應用變質的效果;金屬鍶作為優良的添加劑還用于煉鋼工業中,提高薄壁鑄鐵件的力學性能。鍶在醫療領域也有重要應用,如雷奈酸鍶等化合物被證實能提升骨質疏松癥患者的骨密度并降低骨折風險。
形成原因
海相沉積鍶礦多形成于中、新生代;陸相沉積鍶礦多見于白堊紀以后,其中第三紀最多;火山巖漿成因的鍶礦亦以中、新生代為多。
分布情況
截至2025年,鍶礦分布在歐亞大陸南部和非洲大陸北部(中國、伊朗、土耳其、塞浦路斯、西班牙、突尼斯)、北美(墨西哥、美國)、南美(阿根廷)等地區。中國的鍶礦礦產地主要分布在青海省、重慶市、陜西省、山西省、江西省、湖北、湖南省、安徽、云南省、西藏自治區、四川省、新疆、江蘇省、貴州省、內蒙古自治區等省(自治區)。全球鍶礦儲量超10億噸,其中,中國儲量為1200萬噸,伊朗為710萬噸,西班牙格拉納達盆地天青石儲量約1200萬噸。
礦物開采
鍶礦資源因為其形成的地質條件影響,礦石中還雜有鈣、鋇、鎂、鐵、二氧化硅、氧化鋁等雜質,同時硫酸鍶含量也有高有低。所以在進入鍶產品制備流程之前,通常要求對鍶礦石硫酸鍶含量做提純除雜的采選處理,以滿足加工利用的需求。采選技術是經濟與科學的結合物,加之生產目的和礦石在結構、成分上的不同,采選技術是多種多樣的,因地而異的,不存在絕對的標準技術。鍶礦的開采最早始于1880年英國對碳酸鍶礦的開采。截至1995年6月,鍶礦資源的大規模工業采掘只在墨西哥、西班牙、英國、中國、土耳其、伊朗等國進行。
由于鍶礦產出和產量特點,其開采多為露天開采,不需要復雜的開采方法。以前主要以人工開采為主,后多被機械化的挖掘、破碎、洗選和運輸設備所替代。墨西哥圣·奧古斯丁礦是地下開采鍶礦山,采用房柱法開采,鐵軌運輸。世界上開采天青石的礦山大都以開采高品位富礦為主,選擇性開采也是國際上礦山開采的共同特點。
礦山采出的礦石一般達不到加工所要求的含量和雜質標準。因此,除少部分偉晶、粗晶狀的特富天青石塊體可用手選揀出直接供加工外,絕大多數原礦都要進行除雜提純的選礦處理。鍶礦的選礦技術大體上分重選、浮選和化學選礦三種工藝。重選是純機械物理選礦,浮選是物理化學相結合選礦,化學選礦多指酸浸處理方法。
參考資料 >
Strontium minerals as critical raw materials — Market dynamics, processing techniques, and future challenges.sciencedirect.2025-10-20
重大突破!江蘇新發現1處大型鍶礦床.騰訊網.2025-10-21