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金红石(Rutile)

2019-02-22   
 TiO2
【化学组成】常含Fe、Nb、Ta、Cr、Sn等类质同像混入物。当其间富含Fe时称为铁金红石,Fe2+和Nb5+(Ta5+)可与Ti4+成异价类质同像置换。当Nb大于Ta时,称铌铁金红石;当Ta大于Nb时,称钽铁金红石。金红石的成分能够作为标型特征:碱性岩中金红石富含Nb;基性岩和岩浆碳酸盐中金红石含V;伟晶岩中金红石含Sn;而月岩中的金红石则富含Nb和Cr。
【晶体结构】四方晶系; a0=0.459 nm,c0=0.296 nm;Z=2。金红石的晶体结构表现为O2-近似成六方严密堆积,而Ti4+坐落变形八面体空地中,构成Ti—O6八面体配位。Ti4+配位数为6,O2-配位数为3。在金红石的晶体结构中Ti—O6配位八面体沿c轴共棱成链状摆放。链间由配位八面体共角顶相连(图Y-10)。金红石沿c轴延伸的柱状晶形和平行延伸方向的解理,反映链状结构的特征。
 
图Y-10金红石的晶体结构
 (a) 离子堆积方式;(b) 晶体结构格架方式及多个晶胞叠置,[TiO6]八面体同棱联接成的链,其间示出了两种[TiO6]八面体链,一种是以晶胞体心中的Ti为中心的[TiO6]八面体链,另一种是以晶胞角顶上的Ti为中心的[TiO6]八面体链。
【形状】常见无缺的四方短柱状、长柱状或针状(图Y-11),这与其构成条件有关。当有Nb、Ta、Fe、Sn等混入物存在时,常成双锥状、短柱状晶形,如伟晶岩中所见;而当结晶速度较快,则呈现长柱状、针状晶形,如含金红石石英脉中所见。双晶依(101)成肘状双晶和三连晶以及环状六连晶;依(301)故意状双晶者罕见。集合体成细密块状。
 
              图Y-11金红石的柱状晶体
【物理性质】常见褐红、暗红色,含Fe者呈黑色;条痕浅褐色;金刚光泽;微通明。解理平行{110}中等。硬度6~6.5。相对密度4.2~4.3。性脆。铁金红石和铌铁金红石均为黑色,不通明。铁金红石相对密度4.4,而铌铁金红石可达5.6。
【成因及产状】金红石构成于高温条件,首要产于变质岩系的含金红石石英脉中和伟晶岩脉中。此外,在火成岩中作为副矿藏呈现,亦常呈粒状见于片麻岩中。金红石因为其化学稳定性大,在岩石风化后常转入砂矿。
【判定特征】四方柱形,膝状双晶,带红的褐色、柱面解理完全为特征。溶于磷酸冷却稀释后,参加Na2O可使溶液变成黄褐色(钛的反响)。与类似矿藏锡石和锆石的区别是:锡石具较大相对密度(6.8~7.0),而锆石具较大的硬度(7.5)。
【首要用途】为炼钛的矿藏质料。钛合金广泛应用于化工、军工和空间技术,如用于喷气发动机、飞机机体和火箭等;也用于碱工业等用的反响塔、蒸馏塔、热交换器、阀门等多种设备和部件上。人工金红石可制作优质电焊条;钛可制高档白色油膝、涂料、人工丝的减光剂、白色橡胶和高档纸张的填料。