镓合金有哪些

常规液态金属主要是与低熔点金属镓融合，如镓铝合金、镓铋合金、镓锡合金、镓铟合金。铋基合金、铋锡合金、锡铋合金--长沙盛特新材料有限公司他们的熔点会根据配比的不同从而熔点也会不一样，在高端技术的呼和搅拌下形成新型的低温合金材料，广泛应用于电子行业，实验室，半导体材料以及低温合金行业。长沙盛特的镓铟锡合金是一种名为galinstan的专利合金，它在低温环境下依然能够保持液态，再加上成本较镓铟合金低，因此也是制造最多的镓铟锡合金。

常规镓铟锡合金性质：

成分：Ga:In:Sn = 685%:215%:10% 熔点：6-12℃沸点：1300℃

密度：644 g/cm3 at 20℃ 汽压：10−8 Torr (at 500℃)

粘度：00024 Pas (at 20℃) 导热性：165 W /m/K

电导率：346x10-6 S/m(at 20℃) 表面张力：0718 N/m(at 20℃)

产品用途：主要是用在温度计和电子设备的散热器上，还有广泛应用于半导体上。

低熔点合金，是指熔点低于232℃(Sn的熔点)的易熔合金；通常由Bi、Sn、Pb、In等低熔点金属元素组成。低熔点合金常被广泛地用做焊料，以及电器、蒸汽、消防、火灾报警等装置中的保险丝、熔断器等热敏组件，是一类颇具发展潜力的低熔点合金新型材料。

应用领域：

1）用在医疗上，主要用来做特定形状的防辐射专用挡块。

2）可以方便用作铸造制模，生产特殊产品用模具、铸造特殊用产品。

3）用于电子电气自动控制，作热敏元件、保险材料、火灾报警装置等。

4）在折弯金属管时，作为填充物。

5）做金相试样时，作为嵌镶剂

产品特性：

1为灰白色有光泽金属，以铋元素、镓元素等为基的一类易熔合金。

2熔点有6℃、20℃、47℃、70℃、92℃、120℃等多种选择；低熔点合金采用水浴法或者油浴法即可熔化。

3强度室温下为30MPa，延伸率3％，硬度为25HBS。

(1)人体必需微量元素，共8种，包括碘、锌、硒、铜、钼、铬、钴及铁。

(2)人体可能必需的元素，共5种，包括锰、硅、硼、钒及镍。

(3)具有潜在的毒性，但在低剂量时，可能具有人体必需功能的元素，包括氟、铅、镉、汞、砷、铝及锡，共7种。

人每天从食物中获取的营养,包括蛋白质、糖类、脂肪、维生素、无机盐、纤维素和水。叫做七大营养素。这些营养成分是人体生长发育、维持生命活动所必不可少的物质基础。

1、水

占人体比重的70%，每天保证8杯水，是最便宜的排毒养颜剂。

2蛋白质

约占人体比重的20%，用来制造肌肉、血液、皮肤和许多其它的身体器官。

在食物中的来源是鱼、肉、豆、蛋、奶。女性每天需要65克的蛋白质，男性需 要75克，儿童在40克左右。

3、碳水化合物

又叫糖，是自然界中一个大家族，科学家把其中与人类生活关系密切的九种碳水化合物列出来，分为单糖、双糖、多糖。来源是纯糖，如麦芽糖、蜂蜜、红糖、白糖和谷物等。

4、脂肪

是人体必需的重要营养素之一，与蛋白质、碳水化合物一起称为产能的三大营养素。一般来说，人体的能量的70%来源于碳水化合物，20%左右来源于脂肪，但在空腹时，50%以上的能量通过脂肪氧化获得。 来源是纯油脂，如牛、羊油、猪油等和各种肉类，蛋类及硬果类。

5、矿物质

是以最简单的无机形式存在的元素。人体已发现有20余种必需的无机盐。

约占人体比重的4-5%，像钙、镁、磷、钠、钾、氯、硫等7种，每日需要量100毫克以上的，成为常量元素，而铁、锌、硒、铜、铬的等都是微量元素。

6、维生素

是在食物中发现的一组有机复合物，对于细胞的新陈代谢，身体成长和维持健康是必不可少的，有助于其他营养素的吸收和利用，帮助形成血液、细胞、激素、遗传物质及神经系统的化学物质。分脂溶性维生素A、D、E、K和水溶性维生素B、C。

7、膳食纤维

是一种人体不能消化的碳水化合物，不能提供能量，是负责调节肠胃的消化吸收功能的，有助于预防大肠癌、降低胆固醇、防止便秘，且有助于控制体重。存在于水果，蔬菜和全麦类，种子类食物中。每天一公斤的水果，蔬菜才能提供人体所需的维生素和纤维素。

世界上有一种金属，可以说它的体态是最“软”的，在夏天这样的温度下甚至能变成液体。这种金属的名字叫做镓，颜色是银色的，融化之后的形态和锡一样，但是比锡的熔点更低，在镓的纯度达到999%的时候，只要在298摄氏度的情况下，就能融化，如果你把它放在手心，要不了一会，固体的镓便融成液体的了。镓通常被用在半导体材料的制作之中，比如我们电脑上所见的红、绿光，都是由磷化镓二极管发出的，目前，由镓制作而成的半导体消费量已经达到了80%-85%，然而一些平常大家使用的LED灯和播放机的激光器中，也会有镓这种成分。

镓的极度分散性造成了它不能形成独立矿床，只能从其它元素的矿床中综合回收。我国各类含镓矿床中镓的工业利用标准：铝土矿矿石为20×10-6，黄铁矿矿石为200×10-6，闪锌矿矿石为100×10-6，锗石为1000×10-6，煤为30×10-6，明矾石为22×10-6，与碱性岩有关的岩浆矿床中磷灰石-霞石矿石及精矿为100×10-6（全国矿产储量委员会，1987）。这也显示出了镓富集的主要矿床类型。根据笔者的研究，上述类型的矿床中，黄铁矿矿床很少有富镓者；含镓的明矾石矿床在我国东南沿海火山岩地区发育；锗石一般含镓很高，但其本身就很稀少，因此锗石矿床并不是镓的主要矿床类型；原煤中的镓含量并不十分高，一般在10×10-6～30×10-6之间，只有经过二次富集才具有工业意义。目前，美国和加拿大已成功地从火力发电厂的煤灰中回收镓（Canom，et al，1981；Conzemius，1984；Zheng Fang，et al，1996）。从现有资料来看，富镓矿床的主要类型包括：①铝土矿床；②铅锌矿床；③煤；④明矾石矿床。

一、铝土矿床中的镓

铝土矿中的镓是世界镓资源的最主要来源，全世界铝土矿中镓的含量一般为50×10-6～250×10-6，与镓的地壳克拉克值相比，富集了3～16倍。据刘中凡等（2000）统计，全国310个铝土矿床中，大型以上规模者35个，中型94个，小型181个，排名前5位的省区为山西、贵州、河南、广西和山东，其中沉积型铝土矿床289个，堆积型17个，红土型仅4个，一水铝石型矿床数为306个（表9-11）。这些以一水硬铝石为主要有用矿物的铝土矿，伴生的镓都达到了工业利用指标。同时可以看出，中国的铝土矿床成矿时代主要集中在石炭纪，矿床数218个，占铝土矿床总数的70%，其次为二叠纪86个，占28%，其余时代（三叠纪和第四纪）矿床6个，占2%。

表9-11 中国铝土矿类型

（一）贵州铝土矿中的镓

根据刘平（1993，1994，1995，1999）的研究，黔中—川南铝土矿含矿带范围包括贵阳、安顺、毕节地区一部分，遵义地区大部和重庆南部的南川、武隆、彭水等地。其东、南边界大致在德江—瓮安—贵阳—平坝一线，西、北边界大致在习水—金沙—毕节—赫章一线。铝土矿主要集中在清镇、贵阳、修文、息烽、开阳、遵义、正安、道真、务川，向北延至重庆南川、武隆等地，构成一个NNE向的黔中-川南铝土矿成矿带。按铝土矿床（点）相对集中的片区，自南而北可分为修文、息烽、遵义、正安和道真五个铝土矿带，分布有上百个铝土矿床（点），矿带间为无矿带所间隔。在大地构造上，该成矿带主要分布在上扬子台褶带内的正安拱褶断束和黔中拱褶断束两个Ⅲ级构造单元之内。铝土矿含矿岩系西部以垭都-紫云深断裂为界，南东部以贵阳-芷江深断裂为界（图9-8）。

1铝土矿含矿岩系

贵州铝土矿的含矿岩系主要为一套产于下古生代侵蚀面上的以含铝土矿为主，兼含铁矿、硫铁矿、耐火粘土和煤矿的沉积岩系，岩石类型较多，主要有铝质岩类（包括各种类型的铝土矿和铝土岩、铝铁岩）、粘土岩类、绿泥石岩类、铁质岩类、炭质岩类、硫铁矿类及少量石英砂岩、石英粉砂岩等。

（1）铁质岩-铝质岩：下部主要为铁质粘土岩、绿泥石粘土岩、绿泥石岩，夹块状、豆荚状的赤铁矿、绿泥石铁矿、菱铁矿及褐铁矿透镜体、扁豆体和结核，局部构成铁矿体。铁矿一般1层，少数2～3层，单层一般厚05～2m，最厚达16m。中上部为铝质岩，包括各种类型的铝土矿和铝土岩，常夹粘土岩，时有炭质粘土岩和劣质煤。此类岩石以修文矿带最为普遍和典型。

图9-8 贵州铝土矿分布地质简图

（2）粘土岩-铝质岩：下部主要为伊利石粘土岩，常含星点状、结核状、致密块状黄铁矿，局部构成工业矿体；中上部有各种铝质岩夹粘土岩，夹炭质粘土岩和劣质煤。此类岩石遍布全区，以遵义矿带最为典型。

（3）粘土岩：粘土岩类岩石常见的有碎屑状伊利石粘土岩（由粘土岩组成具棱角-次棱角状的碎屑）、高岭石伊利石粘土岩、绿泥石粘土岩、铁质粘土岩等，底部有时见赤铁矿、菱铁矿、绿泥石铁矿及褐铁矿扁豆体、结核等。此类岩石主要分布在矿体、矿带的周边和无矿带。其形成有两种可能，一种是沉积时就没有铝质岩类，另一种是在上覆地层覆盖之前，上部的铝质岩就已剥蚀殆尽。

（4）铝质岩：整个含矿岩系全由铝土矿和铝土岩组成，没有任何其它岩类。此类岩石分布零星、稀少，厚度较大的有遵义仙人岩矿床。

可以看出，铝土矿含矿岩系基本上可分为两个岩性段，下部为铁质岩或粘土岩，中上部为铝质岩段，含矿岩系基本上都出现在基底为古岩溶发育区的岩溶槽谷、岩溶漏斗和岩溶洼地中（图9-9）。

含矿岩系主要假整合于下古生界之上，其上为上古生界假整合覆盖，含矿岩系的直接下伏、上覆地层，均有自南向北依次升高的特征。修文铝土矿带含矿岩系的直接下伏岩层有下寒武统金顶山组粉砂质页岩，清虚洞组、中寒武统高台组、石冷水组和中上寒武统娄山关群白云岩；东部杨麦冲一带为上泥盆统望城坡组白云岩，西北端赫章黄河一带为下奥陶统砂页岩。息烽铝土矿带含矿岩系的直接下伏岩层主要为娄山关群白云岩，东部瓮安地坪、新华一带为下奥陶统桐梓组白云岩。遵义铝土矿带的直接下伏岩层有娄山关群白云岩，下奥陶统桐梓组白云岩、页岩，红花园组石灰岩，湄潭组页岩、粉砂岩，中奥陶统十字铺组粉砂岩，上奥陶统涧草沟组页岩和下志留统松坎组粉砂岩、泥岩。习水、桐梓、绥阳、湄潭及凤岗等地基本无矿带内，含矿岩系直接下伏岩层多为下志留统韩家店群泥、页岩。正安、道真两矿带内含矿岩系的直接下伏岩层主要为韩家店群泥、页岩，但也有相当部分为上石炭统黄龙组石灰岩。

图9-9 贵州铝土矿矿体形态示意图

含矿岩系的直接上覆岩层，修文矿带主要为下石炭统上司组和摆佐组灰岩、白云岩、泥灰岩等，少数为下二叠统梁山组炭质页岩、页岩。息烽、遵义、正安和道真四个矿带及习水、桐梓、绥阳、凤岗等地基本无矿带，含矿岩系的直接上覆岩层均为下二叠统梁山组炭质页岩、页岩和栖霞组石灰岩。

2铝土矿床主要特点

区内铝土矿的主要形成时代为石炭纪。矿石主要由硬水铝石及少量粘土等矿物组成，按自然类型可分为土状—半土状、碎屑状、豆状—豆鲕状和致密状；按工业类型划分有低铁低硫型、高铁型和高硫型；按所含杂质矿物可分为伊利石铝土矿、高岭石铝土矿、绿泥石铝土矿等，在遵义矿带还常见一种黑色似煤的炭质铝土矿。含矿岩系中大多只有1层铝土矿，少数2～3层，个别厚度巨大的含矿岩系（厚110m）中。铝土矿多达 14层，累计厚度达73m（后槽矿床）；铝土矿单层剖面的上部一般是低铁低硫型铝土矿，下部为高硫型铝土矿；在矿带边缘常有高铁铝土矿。

由于矿体产于下伏地层（寒武系高台组和娄山关群白云岩、桐梓组粘土岩、白云岩）的侵蚀面上，矿体的形态和产状明显受底板古岩溶地貌的控制，因而分别呈层状、似层状、透镜状及漏斗状等（见图9-9）。常有星点状、结核状和致密块状黄铁矿产于粘土岩、炭质岩、铝土岩和铝土矿中，并常构成工业矿体。黄铁矿体（主要是含黄铁矿的粘土岩）多产于下段和上段下部，一般有1层，少数3～4层，单层一般厚l～5m。

据刘平（1995）的研究，区内铝土矿中的硬水铝石是由三水铝石变质而成的，这一点已从硬水铝石氢氧同位素测定结果得到证实。修文矿带（8件平均）δ18OSMOW值为119‰，δDSMOW值为-839‰；遵义矿带（6件平均）δ18O值为133‰，δD值为-862‰；正安矿带（2件平均）δ18O值为133‰，δD为-865‰；道真矿带（3件平均）δ18O为126‰，δD为-867‰世界红土型铝土矿中三水铝石的δ18OSMOW一般为+82‰～+13‰，规模巨大的几内亚红土型铝土矿中三水铝石的δ18OSMOW平均为126‰。

3铝土矿中镓的含量

表9-12为贵州主要铝土矿带矿石的化学成分。可以看出，5个矿带中除修文矿带矿石平均含镓70×10-6，略低于其它矿带的镓含量，息烽矿带平均含镓143×10-6，遵义矿带平均含镓124×10-6，正安矿带平均含镓127×10-6，道真矿带平均含镓125×10-6（刘平，1995）。以400Mt的铝土矿矿石储量来说，其蕴藏的镓资源量是巨大的。

表9-12 贵州各主要铝土矿带矿石平均化学成分

表9-13 不同时代和不同工业类型铝土矿的平均化学成分

从不同成矿时代和不同工业类型铝土矿的主要化学成分（表9-13）可以看出，早石炭世产出的铝土矿与晚石炭世产出的铝土矿镓含量基本一致，分别为127×10-6和122×10-6。而高铁型铝土矿镓含量（平均为100×10-6）低于低硫低铁型和高硫型铝土矿的镓含量（分别为124×10-6和121×10-6），但差别不是很大。不同时代及不同工业类型铝土矿的Li和B含量明显不同。

（二）豫西铝土矿中的镓

河南省是我国第3大产铝省，已探明铝土矿床38处，矿石储量约4亿t（戴耕等，2000）。汤艳杰等（2001，2002）对豫西铝土矿中的镓进行了系统的研究，研究显示，豫西铝土矿含有丰富的镓资源。

1豫西铝土矿分布特点

豫西铝土矿的分布与古地理、古地形有密切关系，主要分布于古高地的边缘（图9-10）。根据矿床地质特征及产出的地理位置，可划分出三个成矿区。

图9-10 豫西铝土矿分布图

（1）陕县-新安成矿区：以张窑院、贾沟、曹窑、杜家沟等矿床为代表，多为大中型矿床。矿体形态呈巨大透镜状和囊状，矿石类型为高岭石-一水硬铝石型，品位中到高，矿石结构以碎屑状、豆状为主，矿物结晶良好，工业价值高。现已探明矿区14个，储量达173×108t。

（2）偃师-巩义成矿区：主要矿床有涉村、小关、大沟峪、茶店等矿床，多为大型矿床。矿体以层状、似层状为主，矿石类型主要为伊利石-一水硬铝石型和叶蜡石-一水硬铝石型，品位中等。该区已探明矿床7个，储量达99075×104t。

（3）登封-禹州成矿区：主要矿床有方山、老君堂、边庄、张扒沟等矿床，多为浅埋藏的中小型矿床。矿体形态复杂，以透镜状、漏斗状为主，矿石类型属高岭石-一水硬铝石型和水云母-一水硬铝石型，品位较高，矿体厚度变化大，最厚达50m，矿石结构以碎屑状、豆状和砂岩状为主，发育蜂窝状构造。该区已探明矿床5个，储量2571×106t。

豫西铝土矿的成因主要为台地沉积的一水硬铝石型铝土矿，产于奥陶系碳酸盐岩古侵蚀面上石炭纪海进沉积岩系的底部岩层中，矿体形态受古岩溶地形控制。矿石构造主要有豆状、鲕状、致密块状、蜂窝状及土状，矿物成分主要为一水硬铝石，其次为高岭石和含铁-钛矿物，化学成分以高铝、高硅、低铁为特点。

2铝土矿中的镓

豫西铝土矿中伴生的镓含量为50×10-6～250×10-6，含量大于100×10-6的矿床主要有张窑院、小关、贾家洼等（表9-14）。最富镓的张窑院矿床矿石含镓200×10-6～246×10-6，是地壳克拉克值的13～17倍。按4亿t铝土矿总储量估算，镓的品位取平均值（约70×10-6），则镓的总资源量近3万t。从表9-14看出，不同矿床之间，矿石镓含量差别较大，但都富集了地壳克拉克值的4倍以上。

表9-14 豫西铝土矿矿石化学成分（%）及镓含量（10-6）

3豫西不同矿区矿石类型与镓含量的关系

从表9-14可以看出，尽管不同矿床的镓含量不尽相同，但在同一矿床不同类型的矿石中，蜂窝状、土状矿石含镓较高，而致密状、豆鲕状矿石含镓较低（图9-11）。

土状、蜂窝状矿石镓和铝都高于其它类型的矿石，这说明铝土矿在沉积形成后的风化作用过程中，镓和铝得到了进一步的富集。一般来说，铝土矿形成于潮湿炎热的气候条件下（葛宝勋等，1992）。在这种条件下，铝土矿遭受长期的风化淋滤，沉积物中的硅、铁等流失，致密状矿石变为土状和蜂窝状矿石，铝和镓发生富集，从而提高了矿石品位。同时也证实了在风化过程中镓与铝的密切关系。蜂窝状矿石和土状矿石一般位于矿层的下部，在杜家沟矿床，常见残留的褐铁矿薄膜，蜂窝孔洞壁上有时还存在白色高岭石集合体（汤艳杰等，2001）。

图9-11 豫西不同矿石类型镓含量

4铝土矿不同层位镓的分布

表9-15和图9-12分别为豫西贾家洼矿床和夹沟矿床采场不同层位Al2O3、SiO2、A/S和Ga的含量及变化特点。在不同层位的矿石中，镓含量的变化总与铝含量及铝/硅比值的大小一致，富矿层对应着镓的高含量，而镓与硅呈反消长关系。这种变化关系在巴西和卡麦隆的铝土矿存在（Hieronymus等，2001）。

表9-15 铝土矿不同层位主要化学成分（%）及镓（10-6）含量

在杜家沟矿床，矿石镓含量不但与层位、矿石构造有关，还与矿体厚度存在密切关系（汤艳杰等，2001）。随着矿体厚度增加，矿石中的镓和 Al2O3也同步升高（图9-13）。矿体厚度大者，铝和镓含量都高，矿体厚度小者，铝和镓含量都低。在矿体的膨大部位，矿石中镓往往高度富集。在山西、贵州的一些铝土矿中也存在这种变化关系。一般来说，矿体厚度变大处，也是Al2O3最富集的部位，由于镓与铝的密切关系，在这些部位镓通常大量富集。

图9-12 豫西铝土矿不同层位主要化学成分变化关系

图9-13 杜家沟矿床镓与矿体厚度的关系

除了贵州省和河南省外，山西省是我国铝资源第一大省，铝土矿中镓的含量平均为45×10-6，全省镓资源量达4万t。同时，铝土矿中伴生的钪、稀土、锂、铷等稀有稀土元素都具有利用价值。

（三）铝土矿中镓的来源及富集机理

华北铝土矿的物质来源，存在两种不同的观点。卢静文等（1997）认为，华北铝土矿的成矿物质主要来自古陆上的铝硅酸盐岩石而并非来自含矿层下伏的寒武纪-奥陶纪碳酸盐岩基底。而吴国炎（1997）的观点则与此相反，认为华北铝土矿的成矿物质主要来自下伏的晚寒武世-中奥陶世碳酸盐岩。刘平（2001）认为，贵州的铝土矿下伏基底碳酸盐岩地层中存在多层泥质岩、砂质岩及泥质碳酸盐岩，这些岩石为铝土矿提供成矿物质的可能性要比纯碳酸盐岩大得多。碳酸盐岩镓的丰度为4×10-6，Al2O3含量也远低于硅酸盐岩，因此，铝土矿中的镓和铝不大可能由碳酸盐岩风化而来，由古岛硅酸盐岩及基底碳酸盐岩中的泥质和泥质岩夹层提供的可能性更大。铝土矿中大量粘土矿物的存在也是泥质或硅酸盐类岩石提供镓和铝的证据。

Hieronymus等（2001）认为，在硅酸盐岩中，镓主要替换长石中的铝。红土化过程中，长石转变为高岭石，镓与铝一起进入高岭石晶格，一小部分镓进入三水铝石晶格中。在其后的风化过程中，镓的性质基本上由高岭石和三水铝石的溶解度控制。Kopeykin（1984）的研究指出，自然界溶液中镓和铝的性质显示出，风化溶液中镓和铝总是以Ga（OH）3和Al（OH）3的形式存在，在pH值为3～7的范围内，Ga（OH）3比Al（OH）3更易溶解，在红土化过程中，酸性介质中三水铝石和高岭石大量形成，铁大量流失，Ga与Al固定于残留的风化产物中。从图9-14的Ga-Al-Fe平衡关系可以看出，在酸性条件和大量铁存在时，镓与铁共生，但并不能形成铝土矿，这种现象在巴西的玄武岩风化壳中存在（Hieronymus等，2001）。在铝能够大量富集的条件下，镓与铁不存在依赖关系。

图9-14 风化过程中Ga-Al-Fe平衡相图

多数沉积铝土矿是红土化风化壳搬运沉积形成的。由于镓比铝更易于被淋滤，因此在铝土矿层上部的镓会向下迁移，富集于矿层下部的蜂窝状的土状矿石中。

二、铅锌矿床中的镓

提起铅锌矿床中的镓，似乎人们都是这样认为：铅锌矿床是镓的主要来源。锌矿石中镓的回收利用指标为100×10-6，比铝土矿中镓的利用标准（20×10-6）高出5倍。

根据Zhang Qian（1987）的资料和我们对国内一些铅锌、锡铅锌矿床最新的分析结果（表9-16）显示，并非所有的铅锌矿床都富集镓。从表中可以看出，与岩浆作用关系密切的铅锌矿床含镓很低，多数矿床主要载镓矿物闪锌矿中镓的含量小于10×10-6，而矿石含镓略高于闪锌矿，研究发现，这些矿床中，斜长石、辉石、阳起石等含铝的硅酸盐类矽卡岩矿物中镓的含量比闪锌矿还要高。

表9-16 中国不同类型矿床矿石及闪锌矿Ga含量

几个与火山作用关系密切的铅锌矿床矿石含镓＜10×10-6，闪锌矿含镓＜20×10-6。

富镓铅锌矿床的成因类型主要是那些热水沉积或沉积改造作用形成的矿床，即使在该类矿床中也并非所有的矿床都富镓。最富集镓的矿床如凡口、桃林、银山、栖霞山四个矿床，矿石含镓30×10-6～60×10-6，闪锌矿含镓均大于100×10-6，其它多数矿床矿石含镓低于10×10-6，闪锌矿含镓低于20×10-6。即使最富镓的凡口铅锌矿床，原生矿石的镓含量也达不到锌矿石镓的工业利用标准，只有在选矿产品锌精矿及冶炼锌的残渣中镓高度富集后才能回收利用。

南非的Tsumeb铅锌矿床发现了两种镓的独立矿物，以富镓、锗为特点，该矿床成因也属于改造型矿床（Kamona，et al，1999；Chetty，et al，2000）。

在各种类型的铅锌矿床中，方铅矿、黄铁矿、磁黄铁矿等金属矿物中镓的含量一般都低于5×10-6，含量低者几乎检测不出镓。这说明铅锌矿床中最主要的载镓矿物就是闪锌矿。

总之，铅锌矿床中镓的富集有一定的规律性，富镓铅锌矿床无一例外地都是热水沉积型及沉积改造型矿床。该类矿床具有相对较低的成矿温度，成矿物质来源比岩浆热液成因矿床更复杂。由于目前还没有对铅锌矿床中镓的专门研究，因此镓的富集机制还不能得出令人信服的解释。虽然镓的地球化学性质决定了其亲硫的一面，但它选择性地富集在某一成因类型铅锌矿床中的某几个矿床，这一事实说明，镓在铅锌矿床中的富集肯定还有更加复杂的因素在控制。

三、煤中的镓

关于煤中镓的研究已有50多年的历史，从全世界已有的资料来看，镓的含量一般在10×10-6～30×10-6之间。我国对煤中镓的利用标准确定为30×10-6，并不是所有煤中的镓都能达到这一标准，如作为我国东北炼焦煤基地的鸡西地区煤中镓的含量仅2×10-6～3×10-6，不具备工业利用价值（胡善亭等，1996）。我们对贵州3个煤矿14个样品的分析发现，一个矿床煤中镓的含量为18×10-6～57×10-6，平均39×10-6（5个样品），另两个矿床煤中含镓低于10×10-6（9个样品）。

即使镓达到工业利用标准的煤，由于经济效益和技术等因素，也不可能直接利用煤中的镓。20世纪90年代开始，煤灰中镓的利用研究掀起了一个高潮，据方正等（1994，1996）的研究，取自加拿大、以色列和中国的煤烟尘中镓的含量在100×10-6以上。因此，火力发电厂及煤气厂燃煤烟尘中镓得到高度富集后，煤中的镓才具有真正的工业利用价值。

张国斌（2001）研究了天津蓟玉煤田大高庄煤矿的微量元素（表9-17）。大高庄煤矿煤系主要为上石炭统开平组、赵各庄组，下二叠统大苗庄组。煤系地层总厚约240m，含煤20层，其中含可采煤层6层，总厚194m。赋存于赵各庄组下部的12号煤和大苗庄组下部的9号煤同属本井田主要可采煤层。从表9-17可以看出，9号煤层顶、底板、夹矸及煤层含镓高于5号、12号等煤层。直接底板岩石镓的含量最高，其值介于24×10-6～44×10-6之间，平均值为37×10-6。约有85%的取样钻孔镓含量超过30×10-6，顶板岩石镓含量为22×10-6～56×10-6，平均含镓32×10-6。煤层中镓含量从8×10-6～24×10-6，平均含量为20×10-6。以富灰煤为主的地带镓含量变高，平均值可达22×10-6。在低灰煤、中灰煤分布范围之内，煤层中镓含量明显降低，平均值仅有12×10-6。夹矸中镓含量介于22×10-6～44×10-6，平均值为28×10-6。14号煤层也含有较高的镓。

表9-17 大高庄煤中镓的含量

据张国斌的估算，9号可采煤层镓的储量为118179 t，直接底板岩石中镓的储量为425734 t，总储量为543912 t。

9号煤层顶、底板及夹矸的岩性从炭质泥岩、泥岩、粉砂岩到沉凝灰岩均有分布。这些岩石中泥质为其主要成分，含量可达90%，它们以各种粘土矿物形式存在。9号煤中无机组分含量约占25%以上，其中的粘士矿物就占80%，显微镜下这些粘士矿物呈团块状和分散状。分析结果及显微镜下鉴定综合分析发现，随煤层中无机组分含量的增多，镓含量也呈升高趋势，二者呈正相关变化，尤其是粘土矿物含量增高时，镓含量也相应变高（表9-18）。煤层顶底板及夹矸中镓含量变化情况也是如此。可见镓含量变化与煤层顶底板及煤中粘土矿物含量有密切关系。这种情况是否能证明煤中的镓存在于粘土矿物中还需要研究。如果镓真的存在于粘土矿物中，那么镓的亲生物性或被有机质吸附的问题是一个值得研究的问题。同时，8×10-6～34×10-6的镓存在于粘土矿物中，能否在煤的燃烧过程中活化出来富集到烟灰中被回收利用也是一个需要研究的问题。

表9-18 9号煤中镓与灰分和粘土矿物的关系

四、明矾石矿床中的镓

世界上明矾石矿床分布很广，主要在环太平洋带、印度洋带和地中海带中产出。明矾石是一种含铝的硫酸盐矿物，由于镓与铝具有亲密的关系，因此明矾石中常富集镓，成为镓资源的一种重要来源。我国浙江平阳矾山明矾石矿床中的镓就具有综合利用价值（梁祥济等，1998a）。矾山矿床是我国规模最大的明矾石矿床。据汤元龙（1992）、梁祥济等（1998b）的资料，该矿床产于下白垩统管头组上段内，管头组为一套中酸性火山碎屑岩、火山熔岩及沉凝灰岩。成矿构造为一典型的火山口构造（图9-15）。

如图9-15所示，矾山明矾石矿床矿体呈层状、似层状，受火山岩层面控制，产状与火山岩地层一致，呈弧形展布，向火山口方向倾斜，倾角20°～30°，断续延长10 km，自北向南有坪棚岭、大岗山、水尾山、鸡笼山和马鼻山5个矿段。水尾山矿段位于矿区的中心部位，含矿性最好，规模最大。单个矿体一般数百米，最长达2 km，与围岩界线清楚。矿体平均厚度为347m，单层平均厚度为588m，含明矾石 4678%，K2O含量为 431%。明矾石分甲明矾石和钠明矾石两种，二者比例为4∶1～9∶1。1、2、3号矿体含钠明矾石较高，4、5、6号矿体富含甲明矾石，占明矾石含量的90%。

图9-15 浙江平阳矾山明矾石矿床地质图

矿石矿物组成主要有明矾石、石英、叶蜡石、绢云母、高岭石，少量赤铁矿、玉髓、磁铁矿、镜铁矿，微量的锆石、钛铁矿、榍石、石榴子石、白云母、方铅矿、闪锌矿、萤石和方解石。矿石结构有砾状、砂状、显微鳞片状、粒状和变余凝灰结构，矿石构造有致密块状、角砾状、片状和层状构造。根据结构构造，将矿石划分为砾状矿石、粗粒矿石和细粒矿石三种类型。砾状矿石颜色多变，砾石成分主要为火山岩，形态复杂，大小不一，分选性差，砾石胶结物主要为明矾石和少量石英，明矾石呈片状细小晶体，大小为005～0005mm，略具定向性。粗粒矿石中矿物较粗大，主要由明矾石、石英、高岭石、绢云母组成，明矾石呈叶片状、板状，晶体大小为005～01mm，呈分散状及结核状定向分布，含量约45%。细粒矿石中明矾石粒度为0005～001mm。

矿体顶底板蚀变较发育，主要有硅化、叶蜡石化、绢云母化、明矾石化、高岭石化，其中硅化、叶蜡石化最发育，蚀变体呈层状，与矿体相伴产出。

根据梁祥济等（1998a）的研究，该矿床形成温度为 50～450℃，成矿压力为3×10-5～780×10-5 Pa，成矿流体的 Eh 为-008～024V，pH 值为 1～4，为 132×10-24～339×10-3。矿床是含硫、钾、钠的酸性热液交代火山岩而形成的。

表9-19为该矿床矿石、矾浆及灰渣的化学成分和镓含量（梁祥济等，1999）。可以看出，砾状矿石含镓为22×10-6，粗粒矿石含镓25×10-6，矾化凝灰岩含镓38×10-6，相对于镓的地壳克拉克值，矿石含镓并不高。明矾石生产过程中产生的矾浆含镓87×10-6，冶炼炉灰含镓44×10-6，矾渣含镓23×10-6。说明在生产过程中，镓大幅度富集。根据梁祥济等（1999）的实验研究，这种镓可以被回收。

表9-19 矾山明矾石矿床化学成分（%）及镓、钒含量

除了以上几种类型的含镓矿床，一些与碱性岩有关的岩浆矿床，磷灰石-霞石矿石中也常富集有001×10-6～004×10-6的镓，由于这类矿床较少见且利用上存在不少问题，因此这里就不再详细描述。

本 章 小 结

（1）在分散元素家族中，镓的地壳克拉克值是最高的，但它也是最分散的，形成的独立矿物数量最少，到目前为止，全世界共发现了两种镓矿物。

（2）镓元素的地球化学性质具有亲氧和亲硫的双重性质，亲氧性表现为镓与铝具有相似的地球化学性质，岩石中的镓主要替代造岩矿物中的铝。亲硫性表现为镓与二价锌、铁具有相似的地球化学性质，常替代闪锌矿中的锌或铁。

（3）镓富集的矿床类型是多样的。① 以一水硬铝石为主要工业矿物的沉积型铝土矿；②铅锌矿床；③ 含镓煤矿；④ 明矾石矿床；⑤ 某些与碱性岩浆有关的磷灰石-霞石矿床。

（4）并非所有类型的铅锌矿床都富镓，与岩浆活动及火山活动有关的铅锌矿床含镓很低，不具工业利用价值，只有热水沉积及沉积改造成因的铅锌矿床中的一部分才是富镓矿床；煤中的镓含量一般并不特别高，只有含镓煤在集中使用中产生的烟灰及灰渣经过二次富集后才能被利用，因此严格地讲，煤矿并不是富镓矿床。由此来看，镓富集的矿床类型具有专属性特点。

（5）富镓矿床中，镓只存在于几种专门的矿物中。铝土矿中的镓存在于一水硬铝石中，富镓的铅锌矿床中，镓主要存在于闪锌矿中，明矾石矿床中的镓主要存在于明矾石中。因此，我们认为，镓的富集具有矿物类型的专属性。

（6）镓富集成矿机制的研究还相当薄弱，大部分铝土矿和铅锌矿中镓的含量及资源量都还不十分清楚；镓的回收利用技术虽已成熟，但其回收率只有30%左右。