礦石礦物－方鉛礦

 摘自中國湖南國際礦物寶石博覽會

方鉛礦的發現

方鉛礦（Galena）是一種比較常見的礦物，它是一種硫化物，其中金屬（鉛）與硫的比例為1：1。方鉛礦（PbS），方鉛礦族礦物，等軸晶系，空間群Fm3m，其中也可以包含至1%的銀。方鉛礦常呈立方體的晶形，集合體通常為粒狀或緻密塊狀。鉛灰色，條痕灰黑色，金屬光澤，硬度為2.5，三組極完全解理，具有弱導電性和良檢波性。中國古稱草節鉛，早在商代甚至更早就能從鉛礦石中煉出較純淨的鉛。主要是熱液成因的礦物，幾乎總是與閃鋅礦共生，在地表易風化成鉛礬和白鉛礦。方鉛礦在變質岩和火山硫化物礦床中形成，往往與銅礦混合在一起。珊瑚礁石灰岩和白雲灰岩中也會有方鉛礦形成。是分佈最廣的鉛礦物，提煉鉛最重要的礦物原料。

方鉛礦可能是人類最早開採的礦石之一。古埃及時期，人們就使用方鉛礦作為化妝品。巴比倫人就已經開始冶煉它了。在古羅馬方鉛礦也非常重要。方鉛礦的學術名稱Galena就是羅馬人留下來的。無線電技術早期人們使用方鉛礦作為整流器，人們使用二極體來整流。

方鉛礦常含銀，中國自古就從含銀方鉛礦提煉銀。方鉛礦是提煉鉛金屬的重要礦物，是最早被人類利用的礦物之一，中國早在商代前就從方鉛礦中提煉鉛，從含銀方鉛礦中提煉銀。中華民族的祖先對鉛鋅礦的開採、冶煉和利用曾經做出重要貢獻。中國古代「鉛」寫作「鈆」。商代（公元前16～前11世紀）中期，在青銅器鑄造中已用鉛，西周（公元前11世紀～前771年）的鉛戈含鉛達99.75%。在古代，鉛往往被加入銅中成為合金化金屬，也用來製作鉛白、鉛丹等。古代煉鉛的原料有兩類，一類是氧化鉛，以白鉛礦為主，另一類是硫化礦，以方鉛礦為主。明代陸容在《菽園雜記》中有敘述含銀硫化鉛礦的冶煉方法。宋應星在《天工開貨》中提到當時開採的三種鉛鋅礦物，一種是「銀礦鉛」，係指與輝銀礦等共生的方鉛礦；另一種是「銅山鉛」，係指含方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等的多金屬礦；另一種是「草節鉛」，可能是指結晶粗大的方鉛礦。由於鉛礦中多含有銀，古代為了提取白銀，因此大量開採並冶煉鉛。

地理環境

方鉛礦（即硫化鉛）是一種比較常見的礦物，它是提煉鉛的重要礦石礦物，是分佈最廣的鉛礦物。方鉛礦是一種灰色的硫化鉛，中國早在商代前就從方鉛礦中提煉鉛。方鉛礦呈立方體形狀，許多這樣的立方體晶體聚在一起形成粒狀或塊狀。它們具有金屬光澤。方鉛礦中常還含有銀，因此也被用來作為提煉銀的資源。方鉛礦被風化後變成白鉛礦和鉛礬。中國雲南、廣東、青海的幾個地方的鉛鋅礦產出產方鉛礦（方鉛礦總是跟閃鋅礦生在一起），在一些煤礦中有時也會發現它們。

方鉛礦中常含銀，中國自古就從含銀方鉛礦提煉銀。方鉛礦具有氯化鈉型晶體結構。呈鉛灰色，強金屬光澤﹐摩斯硬度2.5，比重達7.5，具完全的立方體解理。晶體呈立方體，有時為八面體與立方體的聚形，集合體常成粒狀和緻密塊狀。主要是熱液成因的礦物，幾乎總是與閃鋅礦共生。方鉛礦在地表易風化成鉛礬和白鉛礦。中國鉛鋅礦的產地以雲南金頂、廣東凡口、青海錫鐵山等地最著名。最大產地是美國的新密蘇里，僅鉛的儲量就達3000萬噸。另外，英國的康沃爾、德國的弗賴貝格、澳洲的布羅肯希爾等也很著名。

方鉛礦的化學成分為PbS，含鉛可達86.6%。晶體形態常呈立方體，集合體呈柱狀或緻密塊狀。鉛灰色，條痕灰黑色，金屬光澤，不透明。硬度2―3，密度7.4－7.6。

化學組成

化學式為PbS，其中也可以包含至1%的銀。理論組成(wB%)：Pb86.60，S13.40。混入物以Ag為最常見，其次為Cu、Zn，有時有Fe、As、Sb、Bi、Cd、Tl、In、Se等。 Se取代S，可形成方鉛礦－硒鉛礦的完全類質同像系列。

結構形態

等軸晶系，a0=0.594nm；Z=4。 NaCl型結構。面心立方格子。化學鍵為離子鍵與金屬鍵的過渡類型。

六八面體晶類，Oh-m3m(3L44L36L29PC)；晶體常呈立方體、八面體狀。主要單形：立方體a，菱形十二面體d，八面體o，三角三八面體p及其聚形。含Ag高時晶面往往彎曲。常依(111)呈接觸雙晶，依(441)呈聚片雙晶。集合體呈粒狀或緻密塊狀。

常呈鉛灰色。條痕黑色。金屬光澤。有平行三組完全解理。成分中含Bi時常有平行的裂開。硬度2~3。相對密度7.4~7.6。具弱導電性和良檢波性。

晶格參數等對應的描述：

屬等軸晶系，NaCl型結構，立方面心格子。六八面體晶類，晶體常呈立方體、八面體狀。主單形：立方體a{100}，菱形十二面體d{110}，八面體o{111}，三角三八面體p{212}及其聚集。含Ag高時晶面往往彎曲。常依(111)呈接觸雙晶，依(441)呈聚片雙晶。集合體呈粒狀或緻密塊狀。

每個單胞包含4個PbS分子，每個硫原子分別與6個相鄰的鉛原子配位，而每個鉛原子也分別與6個相鄰的硫原子配位，形成八面體構造。常見的解理面為沿鉛—硫鍵斷裂的面，表面上的硫原子分別與5個鉛原子配位，鉛原子分別與5個硫原子配位。

有平行{100}三組完全解理。成分中含Bi時常有平行{111}的裂開。硬度2~3。相對密度7.4~7.6。具弱導電性和良檢波性。

產狀組合

主要為岩漿作用後期的產物。在接觸交代礦床中，常與磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等共生。在中、低溫熱液礦床中，與閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、石英、方解石、重晶石等共生。在氧化帶不穩定，易轉變為鉛礬、白鉛礦等礦物。

方鉛礦的應用

方鉛礦是提取鉛的主要礦物。鉛的用途既古老又廣泛，鉛字印刷、鉛皮包電纜、鋼板鍍鉛錫合金、國防、科技、鉛筆芯等。古希臘的航海家用鉛漆清除附生在船底的藤壺等生物。原來，鉛具有很好的耐腐蝕特性，塗了鉛漆，船就像穿了一層鎧甲，神奇地排除了藻類的蠶食，保護著船底破浪前進。鉛是製作兵器材料不可或缺的原料。鉛可以做屏蔽放射性核輻射的材料，在動力機械方面鉛可以做蓄電池、電極板等。

由於方鉛礦中87%的重量是鉛，因此它是最重要的鉛礦石。由於它還可以含有至1%的銀，因此過去它也被用來​​提取銀。鉛已廣泛應用於冶金工業、國防、科技、電子工業等。同時，鉛是一種毒性很強的重金屬元素，對環境和人類的生活生產有其不利的一面。方鉛礦分佈較廣泛，多產在接觸交代礦床及在中、低溫熱液礦床中，常與閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、等共生。在氧化帶不穩定，易轉變為鉛礬、白鉛礦等礦物。中藥裡的藥用鉛，別名黑錫、黑鉛，即由方鉛礦煉出。具有鎮逆、墜痰、殺蟲、解毒等功效。

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