汞是在常溫下唯一呈液態(tài)的金屬,又名稱水銀,銀白色,比重13.546,熔點(diǎn)-38.87℃沸點(diǎn)357℃。汞能與許多金屬形成合金,稱為汞齊。
汞由于有特異的物理化學(xué)性能,因此廣泛用于化學(xué)、電氣、儀表及軍事工業(yè)等。此外,還用作原子核反應(yīng)堆的冷卻劑和防原子輻射材料,也用于提取有色金屬,用混汞法提取金和從煉鉛的煙塵中提取鉈以及用于提取鋁,在醫(yī)藥方面也有一定的用途。
汞的產(chǎn)品主要是汞和辰砂。我國汞礦以產(chǎn)汞為主。辰砂用于化工、醫(yī)藥等方面。由于辰砂色澤艷紅、美麗,粒度大者稱珠寶砂,因此含辰砂的葉蠟石俗稱“雞血石”,均系珍品。
汞在自然界分布廣泛,不僅在地殼的各類巖石中有著廣泛的分布,而且在地殼外部的水圈中、大氣圈中、生物圈中也普遍存在,但與其他部分元素相比,其含量卻是少量和微量的。汞在地殼中平均含量(即元素豐度)為8.3×10-6%,在各類巖石中分布不均勻,沉積巖中相對較高,為4×10-5%,中酸性巖漿巖中為8×10-6%,超基性巖石中為1×10-6%(維諾格拉多夫,1962)。地殼中99.8%的汞均呈分散狀態(tài)賦存于各類巖石之中,而僅有0.02%的汞才集中富集成為礦床。
汞在自然界呈自然元素或Hg2 的離子化合物存在,具有強(qiáng)烈的親硫性和親銅性。已發(fā)現(xiàn)的汞礦物和含汞礦物約有20多種。其中,大部分是汞的硫化物,其次是少量的自然汞、硒化物、碲化物、硫鹽、鹵化物及氧化物等。常見的礦物主要有:自然汞(Hg,含Hg100%)、辰砂(HgS,含Hg86.2%)、黑辰砂(HgS為辰砂的同質(zhì)多象變體,含Hg86.2%)、灰硒汞礦(HgSe,含Hg71.7%)、輝汞礦(Hg(S,Se),含Hg83.8%)、碲汞礦(HgTe,含Hg61.5%)、甘汞(Hg2Cl2,含Hg84.9%)氯汞礦(Hg4Cl2O,含Hg90.2%)、黃氯汞礦(Hg2ClO,含Hg88.65%)、橙紅石HgO,含Hg92.87%)、硫汞銻礦(HgSb4S7,含Hg22%)、汞黝銅礦(Cu10(Hg,Fe,Zn)2Sb4S13,含Hg6%~17%)、汞銀礦(AgHg為自然銀富汞的變種)。其中,作為工業(yè)礦物原料具有開采價值的主要是辰砂、黑辰砂。辰砂富礦石可直接入爐冶煉,但大多數(shù)汞礦床含汞量較低,礦石要用選礦方法富集成精礦才能冶煉。
根據(jù)礦石的工業(yè)技術(shù)要求,汞礦按有用礦物組分劃分的礦石工業(yè)類型,主要單汞、汞鈾、汞銻、汞硒、汞金及汞多金屬等類型。供工業(yè)利用者,主要是單汞型礦石。
汞礦石一般工業(yè)要求:邊界品位0.04%,工業(yè)品位0.08%~0.10%,可采厚度≥0.8~1.2m,夾石剔除厚度≥2~4m。
以上指標(biāo),用于圈定礦體。由于汞礦勘探一般只能圈定含礦體,上列指標(biāo)則用于勘探工程中圈定見礦厚度,并據(jù)以計算含礦系數(shù)及礦體平均品位。評價含礦體時按含礦系數(shù)與品位乘積提出要求,即含礦系數(shù)×礦體平均品位≥0.04%。若礦體平均品位低于最低工業(yè)要求,則列為表外儲量。
此指標(biāo)只供汞礦床普查評價時參考的工業(yè)指標(biāo)。凡是屬于提供礦山建設(shè)設(shè)計使用的地質(zhì)勘探報告采用的工業(yè)指標(biāo),應(yīng)根據(jù)勘探的礦床具體情況和采選冶技術(shù)條件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算和比較研究,制定勘探的礦床工業(yè)指標(biāo),并由主管工業(yè)部門審批確定。
汞的主要礦物辰砂,在中國古代稱丹砂、朱砂或石朱砂。宋代以后,因主要產(chǎn)銷市場在湖南辰州(現(xiàn)名為沅陵),故得名為辰砂。
中國是世界上發(fā)現(xiàn)和利用汞礦最早的國家,據(jù)考古資料,在仰韶文化層和龍山文化層里,均發(fā)現(xiàn)“涂朱”(砂)遺物,因此中國利用汞的歷史,可以追溯至5000年前。從殷開始,丹砂被用作顏料;春秋戰(zhàn)國以后,又在煉丹術(shù)和醫(yī)藥方面得到了應(yīng)用,并開始用以提煉汞;有關(guān)汞同硫合成丹砂、汞同鉛形成鉛汞齊等記載,見于漢代魏伯陽《參同契》、晉代葛洪《抱樸子》等著作;宋代的《金華沖碧丹經(jīng)秘旨》和明代的《天工開物》,均有記述了煉汞技術(shù)及其設(shè)備。由此可見,中國對汞的開采利用,比國外利用汞礦最早的希臘人和羅馬人還要早1000多年。
近代中國汞礦的地質(zhì)調(diào)查、勘探、開發(fā)利用,1919~1949年先后有翁文灝、樂森王尋、王曰倫、熊永先、吳希曾、田奇王雋、劉國昌、周德忠等20多位地質(zhì)學(xué)家對貴州、湖南、云南、廣西、四川、湖北、甘肅等地的汞礦進(jìn)行了開創(chuàng)性的地質(zhì)調(diào)查和研究,著有簡報或論文。40年代,資源委員會對一些汞礦產(chǎn)地進(jìn)行探采工作。新中國成立后,為適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要,于50年代開始了大規(guī)模的地質(zhì)勘探和開發(fā)工作,如今中國已成為世界上的主要汞礦生產(chǎn)國之一。
汞在自然界中分布極少,被認(rèn)為是稀有金屬,極少以純金屬狀態(tài)存在,多以化合物形式存在,主要常見含汞礦物有朱砂(HgS)、氯硫汞礦、硫銻汞礦及其他一些與朱砂相連的礦物。國內(nèi)資料顯示,世界汞礦資源量約70萬噸,基礎(chǔ)儲量30萬噸,汞儲量的較多的國家:西班牙9萬噸,中國8.14萬噸,意大利6.9萬噸,吉爾吉斯斯坦4.5萬噸。美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)2015年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,中國、吉爾吉斯斯坦、墨西哥、秘魯、俄羅斯、斯洛文尼亞、西班牙和烏克蘭占有世界上大部分的汞資源,約為60萬噸。近年來全球?qū)男枨笾鹉晗禄馕吨壳暗墓Y源將能滿足至少未來一個世紀(jì)的需求。
汞資源主要分布在西班牙、意大利、中國、吉爾吉斯斯坦、墨西哥、秘魯、俄羅斯、斯洛文尼亞和烏克蘭。
世界汞礦床主要分布在特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造帶上。礦床主要類型為碳酸鹽型,其次是碎屑巖型和巖漿巖型。其中碳酸鹽型為最主要,占汞礦床儲量的90%。
世界汞礦床中超大型汞礦床主要有:西班牙阿爾馬登汞礦床,意大利伊德里亞汞礦床,吉爾吉斯斯坦璟可伊汞礦床,哈伊達(dá)爾干(海達(dá)爾坎)。
我國汞礦目前保有儲量在8.14萬噸以上,居世界第三。我國汞礦資源較為豐富,現(xiàn)已探明有儲量的礦區(qū)103處,主要分布在12個省區(qū)。汞資源主要分布在西南和西北地區(qū),其中貴州最多,累積探明儲量達(dá)9萬噸以上,占全國探明儲量的80%以上。
汞資源儲量就地區(qū)來看,西南區(qū)占全國汞儲量的56.9%;其次是西北區(qū)占28.4%、中南區(qū)占14.4%。其他地區(qū)則很少,僅占0.3%。
就各省區(qū)來看,貴州儲量最多,占全國汞儲量的38%,其次為陜西占20%、四川占16%、廣東占6%、湖南占6%、青海占4%、甘肅占4%、云南占3%。以上8個省區(qū)合計儲量占全國汞儲量的97%,其中前3位的貴州、陜西、四川,三省合計占74%。