铪的特性

铪元素是一种银色金属，密度很高。铪是一种有光泽的金属，化学符号为Hf。当暴露在空气中时，它会形成一层耐腐蚀的耐用氧化膜。铪几乎总是与锆（Zr）元素一起发现。铪是一种延展性金属，细粉极易燃。它与含锆矿物（如锆石）有关，或与更罕见的铪矿物有关（表1 ）。

矿物名称	化学式	比重	氢氟酸%
锆石	锆(铪)硅4	4 . 6 - 4 . 7克/立方厘米	4 。 69
斜锆石	锆（铪）氧化物2	5 . 75克/立方厘米	多变的
哈夫农	硅铪2	6 . 97克/立方厘米	58 。 45

表1 ：含铪元素的矿物

铪的用途

铪被视为国内冶金应用中的“关键矿物”，用于航空航天、国防和能源技术（Fortier 等人， 2018 ）。由于与锆元素惊人的相似性，铪直到1923才被确认为独立的元素。它很难与锆分离。当它是纯净的时候，它主要用于核工业中的核反应堆控制棒。铪还可用作金属合金来提高耐腐蚀性。铪可用作微处理器和等离子炬的组件，以及高温陶瓷。与其同伴元素锆一样，铪也被科学家用于地质年代学。

 

 

 

铪地质学

铪通常与锆元素一起在火成岩和变质岩中形成。铪源自岩浆冷却结晶，与地壳周围的岩石混合，而铪在地壳中很常见。由于浅地幔中铪元素相对贫乏，因此由深地幔岩浆形成的火成岩可能含有更高的铪浓度。由于含锆和铪的矿物（例如锆石）具有很强的抗风化能力，它们最终会从母岩中侵蚀出来，并可能在其他地方堆积成重矿砂矿床。在现代沉积物堆积体中以及远离现今海岸线的古代海滩沉积物中，可能会发现重矿物的经济矿藏。

矿物系统	存款类型	地质省
砂矿	重矿砂	Blue Ridge
斑岩	云英岩中的后岩浆石英硫化物脉；花岗闪长岩	Blue Ridge

表2 ：弗吉尼亚州的潜在铪矿物系统、矿床类型（Hofstra 和 Kreiner， 2020 ）和地质省

铪在工业中的应用

与锆一样，铪元素在全球分布，但浓度一般较低。铪通常与锆以50 : 1 (锆与铪) 的比例存在于锆石矿物中，或以73 : 1的比例存在于斜锆石矿物中。中国、澳大利亚和西伯利亚正在进行重矿砂开采项目（美国地质调查局， 2020 ）。美国在国防储备中保留了铪的供应，并且是净出口国。在美国，铪是在佛罗里达州和佐治亚州开采的。与锆和铪开采相关的担忧包括露天开采造成的侵蚀、周围生态系统的破坏以及工业加工过程中吸入锆粉尘。

在弗吉尼亚州，铪和锆主要来自重矿砂矿床中的锆石矿物。大约3到4百万年前的上新世，当大西洋海岸线处于较高海拔（里士满附近）时，重矿物因风和波浪的作用而自然聚集在海滩和沙丘中。古老的海岸线如今暴露在丁威迪县和格林斯维尔县，那里有锆石作为古砂矿床。

汉诺威县

据报道，汉诺威县阿什兰镇附近有几处历史上发现的锆和铪（来自锆石）矿藏。在1910彼得堡花岗岩与上覆卡尔弗特组砂岩的接触面上发现了富含钛铁矿和锆石的砂岩样本。尽管样品中锆石的重量含量约为30 %，但该地区并未进行工业开采 (Watson 和 Hess 1913 )。

丁威迪县和格林斯维尔县

1996年，位于丁威迪县的 Old Hickory 矿床开始开采和加工重矿砂。2008年，获准在格林斯维尔县以南约19英里处开采第二座矿山 (Brink)。在这两个地点，重矿物砂都是用挖掘机开采出来的，然后根据重量和磁性进行加工，分离出每种重矿物（钛铁矿、白钛矿、金红石和锆石）。有关这些矿床的当前和历史开采的更多详细信息，请参阅重矿砂网页。