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“长着翅膀”的石头

криолит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

没有这块石头,我们这个时代最需要的金属就不会存在。对一种稀有矿物的需求每天都在增长,它在自然界中的矿藏很少见。

冰晶石看起来像一块冰,最初是在 18 世纪末丹麦殖民时期在格陵兰的永久冻土和雪中发现的。由于它与冻结的水相似,因此被命名为“cryos lithos(冻石)”,在希腊语中意为冰石。土著居民长期以来对这种矿物很熟悉,认为它具有神奇的特性。人们注意到,当一块石头浸入一杯水中时,它就消失了。人们相信问题和疾病会随之消散。科学家后来能够解释这一特征。事实证明,这种矿物与水具有相同的光折射角,因此,如果浸入液体中,它就会由于角度原因变得透明。

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей

自发现之日起将近 90 年,冰晶石一直没有为自己找到有价值的应用,直到他们开始用它从岩石中提取铝。这种熟悉的金属在二十一世纪中被认为是最需要的金属之一,实际上在地球上找不到其纯净物,而仅存在于矿石的成分中。铝不能像铁一样在熔炉中熔炼。 1886 年,法国人 Eroux 和 American Hall 独立发明了一项新技术,从而使大规模和低成本生产铝成为可能。最初,将铝土矿、霞石、明矾石和高岭土等富铝矿石用碱处理,得到不含杂质的氧化铝或又称氧化铝。然后对该混合物进行电解。为此,浴槽中充满了熔融的冰晶石,在 950 摄氏度的温度下形成了一种导电介质。浴槽底部起阴极作用,浸入冰晶石中的煤块起阳极作用。然后将氧化铝加入到浴槽中,并使电流通过全部内容物。在它的影响下,铝和氧之间的键断裂——金属沉淀在熔池底部,氧与碳结合形成二氧化碳。然后,再次向容器中加入氧化铝,重复该过程,随着纯金属的积累而回收。除了效率之外,使用冰晶石芯片也是一个有利可图的解决方案。要获得一吨铝,只需32公斤碎石就足够了。该质量的一半可以重复使用。

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей

此后,铝的生产开始迅速发展。金属开始积极用于船舶和汽车工业,但它在航空领域发生了真正的革命。为此,他永远赢得了他的第二个名字——“长着翅膀的金属”。 1903 年 12 月 17 日,美国飞机设计师威尔伯(Wilbur) 和奥维尔·赖特(Orville Wright) 兄弟在人类历史上第一次驾驶受控飞机飞行。为了让它飞起来,他们开发了一种新的轻型发动机,其中大部分部件由铝制成,当然,车架的原材料也是它。

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей

从那一刻起,位于格陵兰岛的单一矿物矿床之一在近一个世纪的时间里一直没有停止开采稀有石头。工业需要冰晶石的缺乏变得如此明显,以至于产生了创造这种矿物的人工类似物的想法。近十年来,苏联科学家一直致力于这项任务,并于 1933 年在斯维尔德洛夫斯克附近开设了第一家专门生产合成冰晶石的工厂。有趣的是,过了一段时间后,这种矿物的需求量并没有减少,并且仍用于工业,用途与一百多年前相同。

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей

除了好处之外,冰晶石也充满了危害。由于氟离子的存在,这种矿物质是有毒的。与他的任何大量互动都充满了风险。对于实验室中生长的矿物质尤其如此,并且是一种白色粉末。它是易燃的,很容易被点燃,并且在暴露于高温时会释放出毒素。部分由于这个原因,也由于提取的脆弱性、稀有性和复杂性,这种矿物没有出现在珠宝中。不常见,但仍然可以在世界品牌的系列中找到使用这种宝石的珠宝。

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей

如今,美国、格陵兰、俄罗斯和新西兰只有少数大型冰晶石矿床,而且很少发现新矿床。 人们认为,在实验室合成这种矿物质比找到它并将其从地球内部移除要便宜得多。