黑钨矿的化学成分为(Fe,Mn)WO4,晶体属单斜晶系的氧化物矿物。矿物和条痕颜色均随铁、锰含量而变化,含铁愈多,颜色愈深,一般为褐红色至黑色,条痕黄褐色至黑褐色,金属光泽至半金属光泽,有一组完全的板面解理,比重7.1-7.5,摩氏硬度4.5-5.5,一般具有弱磁性。晶体形态呈板状或柱状。黑钨矿是FeWO-MnWO4类质同象系列的中间成员。此系列中,含FeWO4或MnWO4分子在80%以上的分别称为钨铁矿和钨锰矿。黑钨矿的英文名源自古德语wolf(令人不快的)和ram(浮渣),指当时冶炼含黑钨矿的锡矿石时,锡熔体表面出现浮渣,影响冶炼。
一、黑钨矿的晶体化学
黑钨矿是钨铁矿(FeWO4)-钨锰矿(MnWO4)完全类质同像系列的中间成员。理论组成(ωB/%):钨铁矿FeO 23.65,WO376.35;钨锰矿MnO 23.42,WO3 76.58。习惯上将XFeWO4大于80% 者称为钨铁矿;XMnWO4大于80%者称为钨锰矿;介于二者之间者称为黑钨矿。常见混入物有Mg、Ca、Nb、Ta、Sc、Y、Sn等。其中Nb、Ta、Sc可呈类质同像替代,更多的则呈微细包裹体存在。
二、黑钨矿的晶体结构
1、单斜晶系,C2h-P2/C;Z=2;钨锰矿,a0=0.4829nm,b0=0.5759 nm,c0=0.4997nm,β=
91°10';黑钨矿,a0=0.479nm,b0=0.574nm,c0=0.499nm,β= 90°26';钨铁矿,a0=0.4753
nm,b0=0.5709nm,c0=0.4964nm,β=90°。[(Mn,Fe)O6]八面体以共棱方式沿c轴连接成折线状;[WO6]畸变八面体也共棱连接,并以4个角顶与[(Mn,Fe)O6]连接。∥(100)为似层状。
2、斜方柱晶类,C2h-2/m(L2PC)。晶体常沿(100)呈厚板状或∥c轴呈短柱状,有时呈柱状、毛发状等。主要单形:平行双面a{100}、b{010}、d{102}、c{001},斜方柱n{110}、ω{011}、k{210}(如右图)。完好晶体较少见。晶面上常有∥c轴的纵纹。依(100)或(023)成接触双晶。集合体多为板状
三、黑钨矿的产状与组合
黑钨矿有多种矿化类型,云英岩型,石英脉型,斑岩型等,的是石英脉型黑钨矿,此种矿床在我国华南地区大面积分布。例如举世闻名的开采历史久远的西华山钨矿,规模的湖南瑶岗仙钨矿等。
黑钨矿和钨锰矿主要产于高温热液石英脉内及其云英岩化围岩中。矿脉常存在于花岗岩侵入体顶部或近接触带围岩中,共生矿物有锡石、辉钼矿、辉铋矿、毒砂、黄铁矿、黄铜矿、黄玉、绿柱石、电气石等。钨锰矿亦可产于中低温热液脉中。
四、黑钨矿的应用
黑钨矿是重要的钨矿石矿物,用途为生产钨各种深加工产品,主要用于生产钨的各种深加工产品。钨的特种合金钢被用于制造高速切削工具、炮膛、枪管、火箭发动机、火箭喷嘴、坦克装甲等。钨还用于制造灯丝及X射线发生器的阴极材料。合成材料碳化钨硬度很高,仅次于金刚石,可用作钻头、车刀等。