金红石

金红石是一种矿物，主要成分为 钛 二氧化钛（TiO2）。 它是三大主要之一 矿物质 钛，以及 钛铁矿 和白二烯。 金红石常见于 火成岩, 变质岩，以及某些类型的 沉积岩。 它是许多地区常见的副矿物 矿床 并且通常与矿物质有关，例如 磁铁矿, 赤铁矿及 锆石.

“金红石”一词源自拉丁语“rutilus”，意思是“微红色”。 这是因为金红石可以呈现各种颜色，包括红棕色、黑色、黄色和金色，具体取决于矿物中存在的杂质。 金红石的晶体结构是四方晶系，具有细长的棱柱形晶体，通常有条纹。

金红石由于其高折射率和强大的耐热性和耐化学腐蚀性而具有多种重要的工业应用。 它的主要用途之一是作为油漆、塑料、陶瓷和其他材料中的颜料。 它赋予这些产品明亮的白色和优异的不透明度。 金红石还用作金属钛的来源，在航空航天、汽车、电子和医疗器械等行业有着广泛的应用。

除了工业用途外，金红石还被视为收藏矿物和 宝石。 透明金红石晶体有时经过切割和抛光以用作宝石。 这些样本被称为“金红石石英”，显示出细小的针状金红石内含物，在石英内形成独特且视觉上引人注目的图案。

金红石 存款 世界各地都有发现，其中大量储量位于澳大利亚、南非、印度和其他几个国家。 金红石的提取通常涉及采矿作业，然后进行加工以将矿物与其他杂质分离。 加工后的金红石根据其预期用途用于各种行业。

总体而言，金红石是一种具有多种用途的重要矿物，从工业应用到装饰用途。 其独特的性质和广泛的存在使其成为许多领域的宝贵资源。

金红石是所有已知晶体中实际波长下折射率最高的晶体之一，并且还具有非常高的双折射和高色散。 凭借这些特性，可以生产用于红外和长于约4.5的红外波长的某些光学元件，尤其是偏振光学元件。

天然金红石含量最高可达 10% 铁 以及大量的铌和钽。 露西尔 (Ruthyl) 于 1803 年由亚伯拉罕·戈特洛布·沃纳 (Abraham Gottlob Werner) 首次描述。

名字：源自拉丁语 rutilus，红色，暗指颜色

社区: 锐钛矿, 板钛矿, 赤铁矿, 钛铁矿, 磷灰石、 阿杜拉里亚、 钠长石、 钛矿, 绿泥石, 叶蜡石, 方解石, 石英

多态性与系列：三晶型锐钛矿和板钛矿

矿产集团：金红石族。

诊断特点： 其特点是具有独特的金刚光泽和红色。 较低的比重使其区别于 锡石.

组成： 二氧化钛，Ti02。 Ti = 60%，0 = 40%。 通常含有少量铁，含量可能达到 10%。

结晶学： 四方晶系； 双四方-二锥体。 常见具有双锥体末端的棱柱晶体（图 315）。 呈垂直条纹。 常见于双肘，经常重复（图 316 和 317）。 孪晶面是二阶{Oil}双锥体。 晶体常呈细长针状。 也紧凑庞大。

化学成分和晶体结构

金红石的化学成分是二氧化钛（TiO2）。 它由一个钛原子与两个氧原子键合而成，其比例为 1:2。

从晶体结构来看，金红石属于四方晶系。 金红石的晶体结构基于钛和氧原子的晶格排列。 每个钛原子被六个氧原子包围，形成八面体配位。 氧原子位于八面体的角上，而钛原子位于中心。 这种排列创建了一个相互连接的八面体的三维框架。

金红石的晶胞由两个分子式单元（TiO2）组成，具有独特的结构。 它的特点是具有明显条纹图案的细长棱柱形晶体。 条纹或平行线经常在晶体面上观察到，是矿物形成过程中生长模式的结果。

金红石的晶格相对刚性和稳定，有助于其耐热、耐光和耐化学腐蚀。 这种稳定性在各种应用中都是有利的，例如用作颜料和光学元件的生产。

值得注意的是，虽然金红石是最常见和众所周知的二氧化​​钛形式，但 TiO2 还有其他多晶型，包括锐钛矿和板钛矿。 这些多晶型物具有不同的晶体结构和物理性质。 金红石是常温常压条件下热力学最稳定的形式，而锐钛矿和板钛矿是亚稳定形式，在某些条件下随着时间的推移可以转变为金红石。

化学性质

金红石的化学式为 TiO2，具有多种重要的化学特性：

1. 组成成分：金红石由钛和氧原子组成，其中一个钛原子与两个氧原子的比例。
2. 稳定性：金红石是一种稳定的化合物，耐热、耐光、耐化学腐蚀。 它在正常条件下保持其结构完整性。
3. 折光率：金红石具有高折射率，这意味着它比许多其他材料更能弯曲和减慢光线。 这一特性使其在光学透镜、棱镜和高质量玻璃的生产中具有重要价值。
4. 不溶性：金红石不溶于水和大多数酸，包括强酸。 它还耐碱性溶液。
5. 光催化性能：金红石具有光催化活性，这意味着它可以在光的影响下引发化学反应。 这一特性使其在太阳能电池、废水处理和自清洁表面等领域得到广泛应用。
6. 氧化还原反应：金红石可以参与氧化还原反应，从而获得或失去电子。 例如，可以通过与某些还原剂反应将其还原为钛金属。
7. 晶体结构：金红石具有四方晶体结构，钛原子以八面体配位排列。 原子的排列赋予金红石特有的性质并塑造其物理和化学行为。

这些化学特性有助于金红石在各种行业中的广泛应用，包括颜料、陶瓷、光学、电子等。

金红石物理性质

颜色	血红色、棕黄色、棕红色、黄色、灰黑色、黑色、棕色、蓝色或紫色
条纹	灰黑色、浅棕色、浅黄色
光泽	精金、金属
分裂	明显/良好{110}明显，{100}不太明显；以及，{111} 的痕迹。
透明度	透明
莫氏硬度	6 - 6,5
水晶系统	四边形
韧性	脆
密度	4.23(2) g/cm3（测量值） 4.25 g/cm3（计算值）
骨折	不规则/不均匀、贝壳状、亚贝壳状
临别的	由于双滑翔，{092}； 也在{011}上。
其他特点	强各向异性
水晶习惯	针状至棱柱状晶体，细长且有平行于 [001] 的条纹

金红石光学性质

Type	各向异性
各向异性	强大
颜色/多向色性	清楚的; 红色、棕色、黄色、绿色。
RI 值：	nω = 2.605 – 2.613 nε = 2.899 – 2.901
结对	常见于{011}或{031}；作为具有两个、六个或八个个体的接触双胞胎，循环的、多合成的
光学标志	单轴 (+)
双折射	δ = 0.294
援助	非常高
分散：	强大

地层和地质现象

金红石是通过各种地质过程形成的，可以在不同的地质环境中找到。 以下是其形成和地质发生的概述：

1. 岩浆分异作用：金红石在火成岩冷却凝固过程中从岩浆中结晶出来 岩石。 富含钛的岩浆，例如与 钙长石 和 诺丽特，为金红石的形成提供有利条件。 随着岩浆冷却，矿物质开始结晶，金红石可以与其他矿物质一起沉淀，例如石英和 长石.
2. 变质过程：金红石通常在区域或接触变质过程中形成，其中涉及高温和高压。 在这些过程中，预先存在的矿物会发生转变和再结晶。 在适当的条件下，钛铁矿等矿物 钛矿 可以发生变质反应并产生金红石作为稳定相。
3. 水热工艺： 热液是富含矿物质的热溶液，可以在岩石内的矿脉和裂缝中运输和沉积金红石。 这些流体通常与火成岩活动有关，并且可以将钛和氧气引入岩层中。 当热液冷却并沉淀矿物质时，金红石可以与热液脉中的其他矿物质一起形成。
4. 砂矿床：如前所述，金红石可以通过以下方式富集在砂矿床中： 风化、侵蚀和沉积过程。 随着时间的推移，包括金红石在内的重矿物质可以通过水流输送并积聚在河床、海滩和沿海地区。 水的机械分选作用有助于将较致密的金红石颗粒与较轻的矿物分离，从而使它们集中在砂矿沉积物中。
5. 风化和沉积过程：原生岩石的风化和随后的侵蚀会将金红石释放到沉积系统中。 碎屑金红石可以通过河流、溪流和风输送，最终沉积在沉积盆地中。 在沉积岩中，金红石颗粒存在于砂岩、砾岩和其他沉积岩层中。

值得注意的是，金红石形成的具体地质条件和过程可能会根据特定地区的位置和地质历史而有所不同。 金红石矿产通常与其他矿物伴生，如钛铁矿、锆石、磁铁矿和各种硅酸盐矿物。 了解地质背景和形成过程对于金红石矿床的勘探和开采至关重要。

金红石的工业应用

金红石因其独特的性能和特性而具有多种重要的工业应用。 金红石的一些主要工业应用包括：

1. 颜料：金红石广泛用作油漆、涂料、塑料和纸张中的白色颜料。 其高折射率和优异的不透明度提供明亮的白色和良好的遮盖力。 金红石颜料以其耐用性、耐候性和化学稳定性而闻名，使其适合户外应用。
2. 陶瓷：金红石在陶瓷工业中用作遮光剂和助熔剂。 它赋予陶瓷釉料不透明性，从而实现鲜艳且一致的颜色。 金红石还用作陶瓷体生产中的助熔剂，有助于降低熔点并改善烧制过程中材料的流动性。
3. 耐火材料：金红石的高熔点、热稳定性和耐化学腐蚀性使其在耐火材料的生产中具有价值。 用金红石制成的耐火材料可以承受高温和恶劣的环境，使其适合在熔炉、窑炉和其他高温工艺中应用。
4. 焊条：金红石通常用作焊接电极的涂层材料。 金红石涂层可提供稳定性并改善焊接过程中的电弧特性，确保焊接过程平稳且受控。 金红石的存在也有助于提高焊接接头的机械强度和质量。
5. 催化剂：金红石具有光催化特性，这意味着它可以在光的影响下引发化学反应。 该特性可用于各种环境和能源应用，例如用于制氢的光催化水分解、光伏设备和空气净化系统。
6. 光学：金红石在电磁波谱的可见光和近红外区域具有高折射率和透明度，使其在光学元件的生产中具有重要价值。 金红石用于相机、显微镜、望远镜和其他光学仪器中的透镜、棱镜和偏振器。
7. 电极和电子元件：金红石可以加工成薄膜并用作传感器、电容器和存储设备等电子设备中的电极。 它具有良好的导电性和稳定性，使其适合这些应用。

这些只是金红石的一些突出的工业应用。 其独特的性能组合，包括高折射率、热稳定性和耐化学性，使其成为各个行业中的多功能且有价值的材料。

金红石作为宝石

金红石也因其独特的内含物和特性而被视为宝石。 光学特性。 金红石最常见的宝石形式被称为“金红石石英”，它由带有针状金红石内含物的透明石英组成。 这些内含物的颜色各不相同，通常呈金色、红棕色或黑色。

金红石石英中的金红石内含物创造出视觉上引人注目的图案，并为宝石增添了美丽和趣味。 金红石的细小针状结构可以随机分布，也可以在石英内形成有组织的图案，类似于射线、星星或线。 这些图案深受宝石收藏家和珠宝爱好者的追捧。

金红石内含物引起的光学效应被称为猫眼效应或“猫眼效应”。 经过适当切割和抛光后，金红石石英可以呈现出迷人的猫眼带，看起来像一条明亮、闪烁的线条穿过宝石表面。 这种效应是由石英内对齐的金红石针反射光引起的。

金红石石英常用于各种类型的珠宝，包括戒指、吊坠、耳环和手链。 它通常被切割成凸圆面或刻面宝石，以展示独特的内含物并最大限度地提高其视觉冲击力。 金色和红棕色的金红石石英因其温暖而引人注目的外观而特别受欢迎。

除了金红石石英之外，其他宝石也可能含有金红石作为内含物，尽管它们不太常见。 这些包括金红石 电气石 和金红石 黄玉，这些宝石的晶体结构中存在金红石针。

与任何宝石一样，金红石石英的价值受到净度、尺寸、颜色以及金红石内含物的质量和可见度等因素的影响。 通常认为具有轮廓分明、丰富且分布均匀的金红石内含物的宝石更受欢迎。

金红石作为一种宝石，为那些寻求具有独特特征和自然美感的宝石的人们提供了独特且具有视觉吸引力的选择。 其不寻常的内含物和光学效应使金红石石英成为珠宝和宝石爱好者的迷人选择。

金红石合成与生产

金红石可以通过多种方法合成和生产，包括自然过程和实验室技术。 以下是金红石合成和生产的一些常用方法：

1. 自然形成：如前所述，金红石可以通过地质过程自然形成。 它可以在富钛火成岩冷却和凝固过程中从岩浆中结晶出来。 此外，变质过程、热液活动和风化可能会导致在自然环境中长期形成金红石。
2. 矿物提取和加工：金红石通过采矿和加工进行商业生产 矿床 含有大量金红石。 提取过程涉及采矿作业以获取含金红石的矿石，然后采用各种选矿技术将金红石与其他矿物和杂质分离。 这些技术可包括破碎、研磨、重力分离、磁力分离和浮选。
3. 化学合成：金红石可以在实验室中使用化学方法合成。 一种常见的方法是在适当的试剂和条件存在下水解钛化合物，例如氯化钛或钛醇盐。 该过程可以控制金红石纳米颗粒或较大金红石晶体的形成。
4. 溶胶凝胶法：溶胶-凝胶法是用于合成金红石的另一种技术。 它涉及前体材料（通常是金属醇盐）的水解和缩合，以形成溶胶或凝胶状溶液。 然后对溶胶或凝胶进行热处理，将其转变成所需的金红石相。 该方法可以生产具有受控粒度、形态和结晶度的金红石。
5. 气相沉积技术：金红石可以通过化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）等气相沉积技术生产。 这些方法涉及将前体气体或蒸气引入到基材上，其中通过化学反应或冷凝形成金红石相。 气相沉积技术通常用于创建适合各种应用的金红石薄膜或涂层。

用于金红石生产的具体合成方法取决于所需的特性、粒度和应用要求。 天然矿藏仍然是商业金红石的主要来源，而实验室合成方法则用于特定的研究、工程和制造目的。

值得注意的是，虽然金红石是一种重要的矿物并且用途广泛，但其合成和生产可能很复杂，需要仔细控制各种参数才能达到所需的质量和性能。

金红石在珠宝和时尚领域的应用

金红石，特别是金红石石英，因其独特而迷人的外观而在珠宝和时尚界广受欢迎。 以下是金红石在珠宝和时装中的应用：

1. 金红石石英首饰：金红石石英是一种流行的宝石，用于各种类型的珠宝。 透明石英内的金色、红棕色或黑色金红石内含物创造出引人注目的图案，并为宝石增添了视觉趣味。 金红石石英通常被切割成凸圆面或刻面宝石，用于戒指、吊坠、耳环和手链。 它因其自然之美和排列整齐的金红石内含物所产生的猫眼效应而受到赞赏。
2. 声明件：金红石在珠宝中经常被用来打造大胆而个性的作品。 金红石石英引人注目的图案和独特的内含物使其成为引人注目的中心宝石。 珠宝设计师将金红石石英融入大型鸡尾酒戒指、引人注目的吊坠和其他个性饰品中，打造出极具视觉冲击力的外观。
3. 波西米亚和自然风格：珠宝中的金红石与波西米亚和自然的时尚风格相得益彰。 金红石石英的朴实有机外观及其金色或红棕色金红石内含物，与波西米亚美学产生了很好的共鸣。 它经常与木材、皮革或编织纤维等其他天然材料结合使用，创造出不拘一格、自由奔放的珠宝设计。
4. 时尚饰品：金红石的用途不仅限于传统珠宝，还可以融入时尚配饰中。 设计师将金红石石英融入皮带扣、发夹、袖扣和其他时尚配饰中，增添一抹自然之美和独特感。 金色或红棕色金红石内含物与各种材料形成迷人的对比，使这些配饰在视觉上引人注目。

佩戴金红石珠宝或时尚配饰时，重要的是要考虑宝石的保养和维护。 与其他宝石一样，应保护金红石免受剧烈撞击、化学品和极端温度的影响，以保持其外观和耐用性。 还建议定期清洁和适当存放，以保持金红石珠宝的美丽和寿命。

金红石独特的外观和形而上学的联想使其成为那些寻求具有视觉吸引力并具有更深层次意义的珠宝和时尚物品的人们的抢手选择。

配电系统

金红石分布于世界各地，在不同大陆的不同国家都发现了大量矿床。 以下是一些以其金红石分布而闻名的地区：

• 澳大利亚：澳大利亚是最大的金红石生产国之一。 主要金红石矿床位于西澳大利亚州、昆士兰州和新南威尔士州。 维多利亚州的墨累盆地以其丰富的金红石资源而闻名。
• 南非：南非是另一个重要的金红石生产国。 这种矿物产于夸祖鲁-纳塔尔省和东开普省的沿海地区。 位于夸祖鲁-纳塔尔省的理查兹湾矿业公司 (RBM) 是该国金红石的重要来源。
• 印度：印度以其金红石资源而闻名，特别是在奥里萨邦、泰米尔纳德邦和喀拉拉邦的沿海地区。 这些地区蕴藏着大量重矿物，包括金红石。
• 塞拉利昂：塞拉利昂的海岸线蕴藏着大量金红石矿床。 位于该国西南部的 Sierra Rutile 矿是一个主要的金红石采矿作业。
• 乌克兰：乌克兰拥有丰富的金红石资源，特别是在日托米尔和沃伦地区。 这些地区的矿床与富钛火成岩有关。
• 巴西：巴西在多个州都有金红石矿床，包括米纳斯吉拉斯州、里约热内卢和巴伊亚州。 米纳斯吉拉斯州的 Alto Horizo​​nte 矿是该国重要的金红石生产地。
• 其他国家：金红石矿床也可以在其他几个国家找到，包括美国（主要在佛罗里达州和弗吉尼亚州）、马达加斯加、莫桑比克、中国、斯里兰卡、挪威、加拿大等。

值得注意的是，每个国家的金红石矿床分布和丰度可能有所不同，正在进行的勘探工作可能会在以前未勘探的地区发现新的来源。 不同地区的金红石供应有助于其在全球范围内用于各种工业和商业用途。

参考资料

• 博内维茨，R.（2012）。 岩石和矿物。 第二版。 伦敦：DK 出版社。
• 达纳，JD (1864)。 矿物学手册……威利。
• Handbookofmineralogy.org。 （2019）。 手册 矿物学。 [在线] 网址：http://www.handbookofmineralogy.org [访问日期：4 年 2019 月 XNUMX 日]。
• Mindat.org。 (2019)：矿物信息、数据和地点.. [在线] 网址：https://www.mindat.org/ [已访问。 2019]。
• 维基百科贡献者。 （2019 年 10 月 22 日）。 金红石。 在维基百科，免费百科全书。 06 年 30 月 2019 日 901162262:XNUMX 检索自 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Rutile&oldid=XNUMX