锡在地球上的旅程

时间:2024-11-29 07:59:04

锡,一种我们常用却很少提到的金属。比如青铜、马口铁、巴弼合金、炮铜、“意大利粉”、颜料、搪瓷等很多种物品的主要成分就是锡。

锡主要来自由地底升起的花岗岩岩浆,这种岩浆是“酸性岩浆”,其中含有大量硅石。但并不是所有酸性岩浆中都有锡。直到今天,我们也不知道锡与花岗岩之间是什么关系,为什么有些花岗岩含有锡,而另一些看起来很相似的花岗岩中却没有锡。

还有一个很有趣的问题:锡单质密度较大,属于重金属元素,但它不像其他重金属一样沉在岩浆底部,而是浮在岩浆面上,留在花岗岩体的最上层,这是为什么呢?

这个问题的答案是这样的:岩浆中溶解着多种气体,这些气体很容易逸散,其中起着很大作用的是卤素——氟和氯。锡在室温下就可以跟这两种气体化合。所以,在岩浆中,锡与氟和氯就生成了易挥发的化合物——氟化锡和氯化锡。

正是因为当时的锡是以气态化合物的形式存在的,所以它可以和硅、钠、锂、硼等元素的挥发性化合物一起向上冲到凝固着的花岗岩体的上层,甚至跑出花岗岩钻到上面其他岩石的裂缝中。到了上面后,由于环境条件发生了变化,氟化锡和氯化锡便与水蒸气进行了反应,结果便是锡脱离了氟和氯而与氧化合在一起,生成了有光泽的矿物——锡石,这便是工业上提炼锡的主要原料。

锡在地球上的旅程

锡和其他元素在花岗岩体上层的分布图

在生成锡石的同时,有时也会有其他重要矿物形成,比如黄玉、烟晶、萤石、辉钼矿等。花岗岩岩浆中挥发性的氟化物和氯化物可以生成很大的锡石矿床,但不久后我们发现,这并不是锡石矿床的唯一成因。这些挥发性化合物在最后一部分花岗岩岩浆凝固的时候,也可以生成锡石。

那时,岩浆中的水蒸气已变成了液态水,可以把很多种金属硫化物(包括硫化锡)从岩浆发源地带到很远的地方。要注意,硫的作用只是把锡带出来,锡一出来,就会像之前抛开卤素一样把硫抛掉,跟氧化合,这样生成的矿物仍然是锡石。

其实,好多种矿物也含有锡,但这些矿物都比较少见,所以它们谈不上工业价值。锡石不论在过去还是现在,始终都是提炼锡的主要原料,它的主要成分是SnO2,纯净的锡石中大约含锡78.5%。

锡石大部分是黑色或黄褐色的,黑色是因为矿石中还有铁和锰等杂质。偶尔会出现蜜黄色或红色锡石,而无色的就非常罕见了。锡石的晶体通常比较小,由于硬度大、化学性质稳定、比重大,所以在花岗岩风化时锡石不会被破坏或分散,而是与其他重矿物一起堆积在花岗岩被破坏的地方——河床里或海岸上,有时还会生成含量丰富的冲积矿床。所以锡石要么是从原生矿床中开采,要么是从次生矿床——冲积矿床中开采。