烧绿石

氧化矿物

烧绿石（pyrochlore）CaNb2O6F，又称黄绿石。含Nb2O5达到56%。当铌主要被钽置换时，则成为细晶石。常含钽、稀土元素、铀等。等轴晶系。晶体呈八面体，但多为不规则的粒状或致密块状集合体。褐色或黄绿色，也有少数为黑色。条痕淡褐或淡黄色。树脂光泽。硬度5.0-5.5。贝壳状断口。密度4.12-4.36。具有强放射性。产于基性岩、伟晶岩或碳酸岩中，往往与锆石、磷灰石、钙钛矿等共生，是提取稀有土元素、铌、钽及放射性元素的重要矿物原料。

矿物介绍

烧绿石是一种氧化矿物，是提取铌的重要矿物原料。它的成分中含有铌、钠、钙及稀土、铀、钍、锆、钛等元素，是复杂的氧化矿物，因此人们还可以从中提取钽、稀土及铀、钍等。它呈褐到黑色玻璃状晶体或不规则的块体状，具有树脂光泽或金刚光泽，稍微有些透明。烧绿石有一个奇怪的特性，用火一烧它就会变成绿色。

化学性质

烧绿石的矿物的成分通式可以用A2-xB2X7表示，理论化学组成：Na2O为8.52%，CaO为15.41%，Nb2O5为73.05%，F为5.22%。A组阳离子Ca、Na常可被U、TR、Y、Th、Pb、Sr、Bi代替，从而出现以下变种：铈烧绿石，含CeO达13%；水烧绿石，含H2O 6.8%；铀烧绿石，含UO2 10~20%；钇铀烧绿石，含UO2 9~11%，TR 12%；铈铀烧绿石，含Ce2O3 13%，U3O8 7%；铀钽烧绿石，含UO3 15%，Ta2O5 13%；钇铀钽烧绿石，含ΣY2O3 11%，Ta2O5 30%，U3O8 9%；铀铅烧绿石，含UO3 21%，PbO 7%；钡锶烧绿石，含BaO 12%，SrO 6%；铅烧绿石，含PbO 39%。

结构与形态

等轴晶系，Oh7-Fd3m；a0=1.020~1.040nm；Z=4。a0值与Ti含量成反相关；而A组阳离子的成分变化并不引起a0值的规律变化。B组阳离子Nb呈6次配位，[NbO6]八面体以共角顶形式沿立方晶胞的[110]方向联结成链。A组阳离子Ca、Na的配位数为8，[(Ca,Na)O8]立方体彼此共棱并与[NbO6]八面体共棱相联。其结构可视为萤石型结构的衍生结构。即萤石结构中的配位立方体的1/2为配位八面体所代替，并减少1个阴离子。

六八面体晶类，Oh-m3m（3L44L36L29PC）。常见八面体晶形，亦有八面体与菱形十二面体的聚形。

物理光学性质

物理性质：烧绿石晶体呈八面体或八面体与菱形十二面体的聚形，颜色为淡黄色、浅红棕色至棕黄色，含铀、钍的烧绿石颜色变深，甚至变为灰黑至黑色金刚至油脂光泽，贝壳状断口。莫氏硬度5—5.5，密度4.03—5.40g/cm3。

光学性质：薄片中黄白色或不同色调的褐色、浅红色、无色。变生的烧绿石颜色较深，为褐一黑褐色，并且色调分布不均匀，正突起很高。均质体，有时具弱非均质性。n=1.96～2.27。常见环带构造。反射光下灰色，反射率：R=8.2一13.7。内反射为褐、橙、黄色。以八面体晶形，高正突起，均质性为鉴别特征。

结构电解质

烧绿石结构化合物可以看作有序、具有氧空位的萤石结构氧化物，如图《烧绿石结构氧化物（A2B2O6O1-δ）的晶体结构示意图》所示。烧绿石结构氧化物通常可以用A2B2O6O1-δ表示。可以看出，结构中具有一定的氧空位。晶体的空间群为Fm3m，离子半径较大的A位离子处于16d格位，较小的B位离子占据16c格位，六个氧离子处于48f格位，剩余的氧离子随机占据8b格位。烧绿石结构氧化物在高温时具有良好的稳定性，并且在许多领域具有潜在的应用价值，因此很长一段时间内受到了人们的关注，例如：它可以用作固体电解质、氧电极和催化剂等。

Tuller课题组对烧绿石结构氧离子导体进行了深入的研究，研究主要集中在Gd2Ti2O7和Gd2Zr2O7体系，其中Gd2（Ti1-xZrx）2O7固溶体引起了他们极大的兴趣。当x=0时，固溶体为离子绝缘体；当x=l时，固溶体呈现出较高的离子电导率，石的大小控制了离子电导率与电子电导率的比值。他们在Gd2Ti2O7的A位和B位分别掺杂Ca2+及Al3+，摩尔百分比为10%的CaO掺杂Gd2Ti2O7体系在1 000℃时，离子电导率为5 x10-2 S·cm-1，远远高于未掺杂的Gd2Ti2O7（10-4 S·cm-1）；固溶体的电导活化能从0.94 eV降低到0.63 eV。采用Al3+取代Ti4+ （x≤0.1）后也观察到了类似的现象。当掺杂离子的含量较高时，化合物的电导率迅速降低。不同氧分压条件下的电导率测试表明：固溶体的离子电导和电子电导的比例与CaO的含量密切相关。在低氧分压范围内，固溶体呈现出N型电导；在中氧分压与高氧分压范围内，分别表现为离子电导与P型电导。随着Ca2+含量的增加，氧离子的导电范围逐渐扩展，例如，800℃时，摩尔百分比为0. 25%的CaO掺杂的Gd2Ti2O7固溶体的离子导电的氧分压范围为10-4~10-12 atm；而对于摩尔百分比为5%的CaO掺杂的固溶体来说，离子导电的氧分压范围扩展到10-1~ 10 - 20 atm。实验结果表明，掺杂的烧绿石体系的电导率与稳定的2rO2处于同一个数量级，但是前者的电子电导比例较大，作为固体氧化物燃料电池的固体电解质还需要进一步的研究。

成因产状与产

烧绿石可以产于多种岩体中。产于霞石正长岩及碱性正长岩体中，共生矿物有钠长石、锆石、磷灰石、钛铁矿、榍石、黑云母、易解石、褐帘石、铌铁金红石、铌钙矿；产于钠闪石正长岩中，与锆石、星叶石、萤石等共

生；产于钠长石化碱性伟晶岩中，与锆石、铌铈钇矿、钠长石、磷灰石、霓石、碱性角闪石共生；产于碳酸岩中，与锆石、铈钙钛矿、钙钛矿、磷灰石、磁铁矿共生；产于花岗岩与白云岩的外接触带中，与钠长石、霓石、镁钠铁闪石、重晶石、萤石、铌铁矿、易解石等共生；产于钠长石花岗岩中，与钠闪石、黄玉、冰晶石等共生。

内蒙古白云鄂博、扎鲁特旗巴尔哲；新疆拜城波孜果尔、尉犁阔克塔格西；湖北竹山庙垭；辽宁赛马。

鉴定特征

根据八面体晶形、均质性和高突起，可与其他铌钽矿物区别。与钙钛矿族矿物的区别在于烧绿石在薄片中比较透明，折射率较钙钛矿低。晶形上也不同，钙钛矿呈立方体，烧绿石为八面体。

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