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真有意“​锶”!

来源:矿业界   作者:李海广 吕胜男   发布时间:2024-04-23   点击量:

       锶(Sr)是一种银白色软金属,元素英文为Strontium。锶在地壳中的含量约为0.04%,丰度位于第15位。由于锶极易与空气和水发生反应,所以自然界中不存在自然态的金属锶。锶的化学性质活泼,于空气中加热时能燃烧;易与水和酸作用而释放出氢;在到熔点时即燃烧而呈红色火焰。从其发现命名、分布赋存、工业用途以及促进健康等方面看,锶是一种比较有意思的金属。
 

 
一、发现命名
 
1790年,英国爱丁堡医生阿代尔克·劳福德(Adair Crawford)在苏格兰阿盖尔郡的一个铅矿中发现一种新的矿物(菱锶矿SrCO 3)。与此同时,他发现这种新的矿物中包含着一种新的元素。
 
1793年11月,爱丁堡大学化学教授托马斯·查尔斯·霍普(Thomas Charles Hope)对该元素开展深入系统的研究,证明它的确是一种新的元素,并首次发现该元素可以使蜡烛的烛火变红。同年9月,普鲁士王国的化学家、分析化学之父马丁·海因里希·克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)在德国也开展了同样的研究,并且成功制取出氧化锶和氢氧化锶。因当时受认知局限、提取难度、科技水平等影响,直到1808年,锶金属才被任职于伦敦英国皇家学院的汉弗莱·戴维通过电解法将氯化锶和氧化汞的混合物电解提炼出来。
 
最后,金属锶因起源于苏格兰,于是依据它的产地一个名叫“Strontian”的小镇而将其命名为“锶”(strontium)。
 
二、分布赋存
 
锶是自然界中广泛分布的微量元素,位于元素周期表第五周期第二族,是碱土金属族元素之一。迄今,世界上已发现的锶矿物约46种,而我国产出的锶矿物也已达9种之多。在地球上,含锶最多的矿物是天青石(硫酸锶SrSO 4)和菱锶矿(碳酸锶SrCO 3)。
 

 
天青石是自然界中最主要的含锶矿物,用于提炼锶和制备锶化合物。其化学组成中含锶45%~47%,并含钡、钙、铅、铁等元素。但是全球天青石资源分布不均,具有开发价值的矿床不多。世界现已探明天青石储量在9000万吨左右,其中墨西哥储量约为2000万吨,中国储量约1500万吨,西班牙储量约为1000万吨,拥有天青石资源的国家还有土耳其、伊朗、塔吉克斯坦、巴基斯坦、俄罗斯、美国、英国、德国、阿尔及利亚、摩洛哥和加拿大等。我国的天青石矿床主要分布在青海、江苏、四川、陕西、湖北、云南等地。由于我国锶矿成因不同,导致国内锶矿虽储量非常大,但质量却不如墨西哥、西班牙、土耳其、伊朗、巴基斯坦等国家产的锶矿。
 
菱锶矿的成分是碳酸锶(SrCO 3),是提炼锶的主要矿物之一,重要性仅次于天青石。国内商品锶矿主要是天青石,菱锶矿在国内分布很少,仅见于重庆铜梁、大足和云南兰坪河西,且与天青石共生,很难分开。
 
三、工业用途有意思
 
虽然锶是微量元素,但应用领域和具体用途是十分广泛的。
 
19世纪到本世纪初,人们用氢氧化锶制糖,提纯甜菜糖浆;两次世界大战期间,锶化合物被广泛应用于生产烟火及信号弹;20世纪30年代,碳酸锶被用作炼钢的脱硫剂,以去除硫、磷等有害物质;上世纪50年代,在电解锌生产中,碳酸锶被用于提纯锌,其纯度高达99.99%;上世纪60年代末,碳酸锶广泛用作磁性材料;钛酸锶用于电子计算机存储器,氯化锶用作火箭燃料;1968年,因发现碳酸锶有着屏蔽X射线的良好性能,便将其应用于彩电荧屏玻璃。
 
随着科技不断进步和工业化迅猛发展,锶被广泛应用于电子、化工、冶金、航空、汽车、医药、分析化学以及光学等领域。在冶金业中常作为脱氧剂、脱硫剂、脱磷剂、合金添加剂,以及难熔金属、稀土金属的还原剂、变质剂、孕育剂等。如今,锶又成为电池工业中的新型储能材料,用量将随着汽车等行业的飞速发展而显著增长。
 
四、促进健康
 

 
锶是人体内不可缺少的一种微量元素,所有的组织内都含有锶。其中,99.0%的锶存在于骨骼内,仅0.7%可以溶解于细胞外液中。骨锶与血锶不断地在交换,使其处于动态平衡之中。如果人体内缺锶,便会出现各种不利于身体健康的症状。
 
第一,锶是人体骨骼和牙齿的正常组成部分,可以调节骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化,并促进骨基质蛋白的合成和沉淀,对成骨细胞分化和骨生成起到一定的促进作用,从而改善骨代谢,预防骨丢失。
 
第二,锶与血管的功能及构造息息相关,可以帮助人体减少对钠的吸收,增加钠的排泄。众所周知,过多的钠赋存在体内,容易引起高血压、高血脂、高血糖、心血管等疾病,而锶恰恰能起到预防及医疗保健作用。
 
第三,锶的一些同位素具有放射性,因此它也在疼痛治疗中发挥着重要作用。
 
第四,人的头发和皮肤中均含有锶,如果每天通过皮肤吸收锶,将有助皮肤再生、修复细胞,促进皮肤新陈代谢,保持头发光泽顺滑。研究还表明,饮用水中锶水平越低,心血管疾病死亡率越高。饮用水中锶在5.0mg-10.0mg/L时,心血管疾病病死率最低。最后,锶对人类在提高睡眠质量、提升免疫力、维持神经和肌肉的功能等方面也是大有裨益。
 
随着选冶工艺的不断创新,锶矿的回收率、提取纯度等均会得到大幅提升;随着科技的发展进步,锶的应用领域也会不断拓展。

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