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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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[交流]
“鉈”山之石，豈止可以攻玉？
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“他山之石，可以攻玉”，這句至理名言比喻從外部引入新的人才，可以解決許多問題。其實這句名言在化學(xué)元素的大家族中也使用，其中有一種金屬元素，它的發(fā)現(xiàn)歷史只有150余年，它在地殼中的含量稀少，它在化學(xué)元素周期表中位置靠后（排在118種元素的第81位），它似乎無足輕重，往往被普通人忽略，但是它可以成為人類科技發(fā)展的他山之石，它就是鉈。 圖片 鉈元素 圖片 PART.1 鉈是誰？ 鉈是元素周期表中第6周期ⅢA族元素，原子序數(shù)81，1861年，威廉·克魯克斯和克洛德-奧古斯特·拉米（Claude-Auguste Lamy）利用火焰光譜法，分別獨自發(fā)現(xiàn)了鉈元素。由于在火焰中發(fā)出綠光，所以克魯克斯提議把它命名為“Thallium”，有“綠芽”之意。 圖片 深海錳結(jié)核中鉈含量高 純凈的鉈是一種白色金屬，柔軟并具有延展性，莫氏硬度小于指甲，并能夠在紙上畫出黑色線條，其斷面具有強烈的金屬光澤。當(dāng)然這是人工制備出來的，在自然界中鉈以微量的化合物的形式存在于其他礦物中。目前在自然界中已發(fā)現(xiàn)的含鉈礦物主要有硫砷鉈礦、硫砷鉈鉛礦、灰鐵鉈礦、斜硫砷汞鉈礦、鉈明礬、紅鉈礦、硫鐵鉈礦及褐鉈礦，此外鉈離子可以通過類置同像置換鉀長石和云母礦物中的鉀離子從而進(jìn)入這些礦物中。由于鉈是一種伴生元素，幾乎不單獨成礦，具工業(yè)意義的鉈礦物只存在于硫化物礦床中,且?guī)缀跛秀B的硫化物和硫鹽是在100～200℃的低溫環(huán)境或表生氧化條件下形成的。因此鉈元素的獲得需要將礦石鉛錘百煉。 圖片 鉈通常存在于硫化物礦床中 圖片 PART.2 千錘百煉終于尋得鉈 眾里尋“鉈”千百度，驀然回首，那元素卻零星遍布于各種巖石中。研究表明在沉積巖中相對富集，可能與鉈在沉積物中的易吸附性有關(guān)。鉈在氧化環(huán)境中也容易被Mn、Fe氧化物吸附，在深海錳結(jié)核中含量可高達(dá)140μg/g。此外鉈還可以分散狀態(tài)同晶形雜質(zhì)存在于鉛、鋅、鐵、銅等金屬的硫礦中。 圖蟲創(chuàng)意-1911601175116120070.jpeg 高溫焙燒 圖蟲創(chuàng)意-903419939542532184.jpeg 選礦 在自然界中收集鉈本身就不是易事，而冶煉之路也并不容易，需要經(jīng)過重重關(guān)卡。首先是選礦，即利用鉈與其他礦物密度的差異，通過水力旋流、淘汰手段進(jìn)行分選。接下來是將破碎磨碎的礦石在高溫下進(jìn)行焙燒，使礦石中的硫化物氧化生成二氧化硫，同時使礦石中的其他雜質(zhì)氧化分解。最后是通過加入還原劑將礦石中的鉈元素還原成金屬形態(tài)，再經(jīng)過融化和精煉得到純度較高的鉈金屬。 圖片 PART.3 從惡名到美名 很多人都不知有鉈這種元素，直到一起轟動全國的某高校一名優(yōu)秀女生莫名中毒事件才使得這種化學(xué)元素進(jìn)入公眾視野。鉈的確是一種有劇毒的元素，如果誤服進(jìn)鉈鹽，24小時內(nèi)就會出現(xiàn)惡心，嘔吐，口炎，腹痛，腹瀉等癥狀，嚴(yán)重時會出現(xiàn)頭痛，嗜睡，精神錯亂，幻覺，驚厥，震顫，譫妄，昏迷等。因此鉈在公眾中的名聲并不好，但是在科學(xué)家眼中鉈卻是美名天下。 圖片 鉈的同位素可用于檢測心臟疾病 鉈是一種寶貴的稀有金屬，在很多新型戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)中有廣泛的應(yīng)用，鉈雖然可以導(dǎo)致中毒，但是也可以用于治病。鉈及其化合物可用于治療皮膚感染病和肺結(jié)核患者的夜間盜汗癥狀。鉈的同位素可用于檢測心臟、冠狀動脈等疾病，診斷腫瘤并延緩其生長，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，鉈被用于校準(zhǔn)儀器和分析實驗，同時，被用于測試冠心病危險分層的試驗當(dāng)中。 在現(xiàn)代工業(yè)中，鉈合金具有高強度、高硬度、抗腐蝕性能等多種特性，多用于生產(chǎn)保險絲和高溫焊料。高純鉈與砷、硒、碲、硫合成的玻璃狀半導(dǎo)體材料具有良好的絕緣性,可用于生產(chǎn)電子晶體管和絕緣覆蓋層;鉈系高溫超導(dǎo)體在磁懸浮列車、飛輪儲能系統(tǒng)等方面有著良好的應(yīng)用前景。 816e6f3e7ec034b5cbd04e50b1a432ea.png 磁懸浮列車有鉈 此外,鉈在光導(dǎo)纖維、輻射閃爍器、輻射屏蔽材料和催化劑等領(lǐng)域也具有很好的潛在應(yīng)用價值。鉈的硫化物對紅外線特別敏感，可以制作成光敏電池；用溴化鉈或碘化鉈制成的光纖非常適合長距離、防干擾、多通路、安全性能強等特點；用鹵化鉈晶體制造的光學(xué)棱鏡精度高、性能優(yōu)，添加碘化鉈的特種棱鏡主要用于衛(wèi)星光學(xué)制造。 1920年，德國在工業(yè)上開始對鉈進(jìn)行了應(yīng)用。1958年中國也建立了鉈的生產(chǎn)體系。經(jīng)過幾代地質(zhì)人的不懈努力我國在貴州省西南部濫木廠發(fā)現(xiàn)大型獨立礦床。為我國能源資源安全提供了有力的保障。 圖片 圖片 新時代、新機遇，中國鉈產(chǎn)業(yè)將圍繞高質(zhì)量發(fā)展這一主題，不斷提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化和產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平，加快轉(zhuǎn)型升級、綠色發(fā)展，開發(fā)高端、綠色產(chǎn)品，滿足市場對豐富、多元的鉈系新材料巨大需求，激發(fā)增長新動力，打造發(fā)展新引擎，不斷增強產(chǎn)業(yè)綜合實力和國際競爭力，助力中國經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展。相信在不久的將來在相關(guān)企業(yè)和地勘行業(yè)的不斷攻關(guān)下，鉈資源量在不斷提升的同時，其在高新技術(shù)及新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用將更加廣泛，在保障國家安全和推動經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，在全面深化礦產(chǎn)行業(yè)改革的浪潮中勇立潮頭，實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢。 作者：王雄 來源：地球雜志 圖片 編校：張 凡 審核：陳 萍 |
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