谈锗矿成矿规律与开发利用现状

2020-11-30张强

世界有色金属 2020年18期

张强

（赣西地质调查大队矿产院，江西南昌 330052）

锗矿作为随着经济发展与科技技术手段不断提升而发现并利用的矿物质，工作人员对其生成规律与开发方式仍然存在认知不足、掌握不清等原因，因此为更好地对锗矿进行稳定的开发与利用，相关工作人员可以先从探索锗矿的自身物理、化学性质与成矿规律出发，充分掌握其整体性质与状态，进而探索研究相应的开发利用方式，为后续的工作奠定稳定的基础。

1 锗矿成矿规律与开发利用相关概述

锗即指一种化学元素，其在化学领域的元素符号为Ge，自身的原子序数为32，原子量为72.64。锗位于化学元素周期表中的第4周期，隶属第IVA族。锗这作为一种具有光泽性、质量较硬的灰色准金属，其整体的化学性质与锡与硅类似。而由锗组成的锗矿更是具备不溶于水、盐酸物质、稀苛性碱溶液的性质，但是由于其具有两性性质，其容易溶于过氧化碱、碱金属硝酸盐、碳酸盐、王水、浓硝酸、硫酸、碱等物质中。在一般环境中锗矿的性质较为稳定，不会与空气、水蒸气等发生反应。锗矿作为高纯度的半导体材料，能够在提纯后被广泛应用于各类晶体管、整流器、装置零件、荧光板、高折射率玻璃等。由于锗矿的不同物理与化学性质，其在具体的成矿中拥有自身独有的特点与规律，因此为更好的加强对锗矿的开发与利用，相关工作人员需要在掌握锗矿成矿规律的基础上制定适合自身的开发利用模式。

2 影响探索锗矿成矿规律与开发利用的因素

虽然锗矿一直存在于自然界，但是由于对矿物质探索不足以及技术水平限制，大众对锗矿的研究、开发、利用等均是伴随着现代第二产业的发展开始的。因此当下在锗矿研究与开发领域工作的工作人员对锗矿的认知仍然存在不足。影响工作人员充分认知的因素众多，首先便是工作人员自身的知识储备不够充足，对锗矿的性质掌握不清楚，缺少对锗矿成矿规律的专业探索。其次便是在对锗矿成矿规律掌握不清的基础上对锗矿的开发措施与开发环境与其自身的物理性质、化学性质不相适应，开发利用措施与实际工作不相符合。此外在当下对锗矿的成矿规律研究与开发利用过程中缺少专业且科学的监督体系同样会影响工作人员的工作质量与状态。

3 掌握锗矿成矿规律并提升开发利用质量的措施

（1）充分总结已有锗矿研究成果，加强对锗矿及其性质的探索。虽然锗与锡、铅等在元素周期表中属于同于IVA族，但是由于发展状态与认知的局限性，大众的生产与生活中利用到锗矿的几率十分有限，因此相关工作人员对锗矿的探索与研究仍然有待完善。因此为进一步加强对锗矿物理、化学性质的认识，加强对锗矿成矿规律的把握，相关工作人员需要引入新型实用型人才，加强对锗矿及其性质的探索。

例如，当下工作人员可以先对以往锗矿的探究成果进行总结，通过查阅资料与学习可以得知，锗矿虽然是地壳中分布广泛的矿物质，但是真正含有锗矿的岩层却较为稀少，属稀散元素。（锗矿如图）

图 1 锗矿物理图

图2 独立锗矿床、铜铅锌-锗矿床的分界断裂构造图

同时由于锗矿中大致含有五种同位素，其分别为70、72、73、74、76，其会在温度达到700℃以上时与氧气发生作用生成GeO2，在温度达到1000℃以上时与氢发生作用。在总结已有锗矿的知识后工作人员便可以更加清晰地寻找到自己对锗矿研究的着手点中。通过对锗矿物理、化学性质的总结，在参考已有矿物生成存在的规律，工作人员可以大致总结出锗矿的生成规律。锗作为稀散元素，其生成矿物时主要会呈现伴随状态与独立状态，在独立锗矿生成状态中主要可以分为铜铅锌-锗矿床、砷铜-锗矿床，而伴随锗矿床大致可以划分为含锗的铜铅锌银硫化物矿床、含锗的沉积型铁或铝土矿床、含锗的有机岩（如石油、黑色页岩、煤炭等物质）矿床。在掌握锗矿常常存在的矿床后便可以进行有针对性地寻找锗矿，为后续的开发与利用创造良好的工作方向。

（2）遵从锗矿的物理化学性质，打造科学开发环境与步骤。锗矿凭借其特殊的物理、化学性质被防范应用于理探测、光纤通讯、红外光学、半导体、航空航天测控、化学催化剂、生物医学、核物太阳能电池等领域，同时锗矿还可以作为催化剂被应用于电子工业与光学工业中。因此为充分满足当下市场对锗矿的需求，工作人员需要在掌握锗矿的成矿规律后遵从锗矿的物理化学性质，打造科学开发环境与步骤。

例如，工作人员首先可以对锗矿的成矿规律进行研究，明确其矿层的矿物组成、附属矿物围岩、典型矿床等内容。以独立锗矿床铜铅锌-锗矿床为例，工作人员可以通过实地考察与研究明确其内部含有的矿物质，如硫银、白铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等，同时通过地质观测还可以确定铜铅锌-锗矿床的附属围岩为泥质页岩、凝灰岩、斑岩、流纹岩等。

在充分掌握铜铅锌-锗矿床的构成与地质构造后工作人员便可以制定专业且科学的开发计划。由于铜铅锌-锗矿床中锗矿时与黄铜矿等共同存在的，因此为更加准确地寻找到锗矿，工作人员可以确定属于泥质页岩、凝灰岩、斑岩、流纹岩的岩层，在此类岩层中探索银、白铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等物质，一般具备这两个要素的岩层便会含有锗矿。由于锗矿的性质较为稳定，其在实际开发中只需注意不与强酸、强碱相接触即可。同时由于锗矿属于低毒矿物质，其中含有金属锗和氧化锗会导致人类肺部炎性损害，四氯化锗和四氟化锗会对呼吸道黏膜产生刺激作用。因此在实际开采过程中需要做好充分的防护措施来确保工作人员的人身安全。

（3）充分总结锗矿开发障碍，建设科学严谨监督体系。虽然锗矿在一般状态下无法与空气、水分等发生反应，但是在实际开发过程中为充分确保锗矿的恒定与工作人员的环境，需要在实际开发场地、运输场地、存储场地创造专业严谨的环境，因此工作人员需要充分总结锗矿开发障碍，建设科学严谨监督体系。

例如，工作人员可以先总结锗矿的性质与容易发生反应的条件。经过总结与调查，锗矿与酸性物质、碱性物质均会产生反应，当温度升高到600℃以上时同样会发生一系列化学反应，但是锗矿不会与碳发生反应。而在锗矿的开发与利用过程中开挖行为会产生热量、在运输中容易出现污染状况、在利用时容易出现温度控制不当等问题，因此在此基础上工作人员可以建立起专业且科学的监督体系。在锗矿开发阶段时可以加强对不同的开采设备产生的温度进行检测与控制，防止因为温度过高而出现锗矿与氧气、氢气发生反应。在运输阶段，工作人员需要确保运输环境的低温状态，不与酸、碱类物品共同运输，时刻确保运输的洁净与稳定。而在实际利用过程中工作人员便需要对存储环境进行监督，确保其凉爽、干燥、清洁、通风、无化学药品腐蚀等，在科学严谨的监督体系运行下为后续的锗矿运用奠定稳定的基础。