钽的特性

钽元素是一种坚硬、致密的银色金属，化学符号为 Ta。钽是一种富有光泽的金属。当钽暴露在空气中时，会形成一层持久的氧化膜，具有很强的耐腐蚀性。钽还具有很强的耐热性，一般不会产生反应。钽是一种强导电金属，几乎总是与铌（Nb）元素一起出现。钽不是天然存在的纯金属，而是与氧和其他元素结合在钽铁矿等矿物中（表1 ）。

矿物名称	化学式	比重	钽 %
钽铁矿	(Fe,Mn)Ta 2 O 6	6 . 78 - 8 . 23克/立方厘米	70 。 44 - 86 。 02
微晶石	(Na,Ca) 2 Ta 2 O 6 (O,OH,F)	6 . 23克/立方厘米	73 。 7 - 86 。 0
塔泡石	(铁、锰)(钽、铌) 2氧6	7 . 90克/立方厘米	≤ 86
伊西奥利石	（钽、铁、锡、铌、锰） 4氧8	7 . 57克/立方厘米	68 。 96
蓝铜矿	Mn(Sn,Ta)(Ta,Nb) 2 O 8	7 . 58克/立方厘米	67 。 5 - 70 。 1
铌矿	(铁、锰)(铌、钽) 2氧6	4 . 6 - 4 . 7克/立方厘米	10 。 95 - 27 。 50
Strüverite	(钛、钽、铁)氧2	6 . 02克/立方厘米	33 。 1 - 35 。 5
烧绿石	(Na,Ca,Ce) 2 (Nb,Ti,Ta) 2 (O,OH,F) 7	5 . 27克/立方厘米	≤ 4 . 3

表1 ：含钽元素的矿物

钽的用途

元素钽是在1802发现的，尽管它经常与铌混淆。钽被视为国内冶金应用中的“关键矿物”，用于航空航天、国防、能源、电子和电信技术（Fortier 等人， 2018 ）。钽是一种对技术至关重要的元素。它的主要用途是作为各种电子设备（如计算机、手机和医疗设备）中的电容器或电阻器。钽还可用作金属合金，以提高强度、延展性以及增强耐腐蚀性和耐热性。此类合金用于喷气发动机、核反应堆和航空航天技术。钽的非反应性也使其成为医疗植入物的理想材料。

 

 

 

钽地质学

钽与铌元素一起形成于多种火成岩中。钽起源于板块聚合（山脉形成过程中）或板块分离（海洋盆地形成过程中）。在这些地质事件中，岩浆的深成岩、岩脉和岩床侵入周围的岩石并冷却形成花岗岩和伟晶岩。岩浆和周围岩石的化学性质在很大程度上决定了哪些矿物的形成。富含钽和铌的矿物可能形成于碳酸盐岩（火成岩中方解石或白云石含量≥ 50 %）、碱性花岗岩和正长岩（富含来自深层地幔的钠和钾）中，或热液蚀变的稀有金属花岗岩中。一旦这些岩石遭受风化，就会形成富含钽和铌的次生矿床，如红土或沉积砂矿。

矿物系统	存款类型	地质省
高潮型	伟晶岩 (NYF)	Piedmont
砂矿	铌铁矿、钽铁矿	沿海平原

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

钽在工业中的应用

钽元素在全球分布，但浓度一般较低。美国在国防储备中保留了钽的供应，但100 % 依赖从卢旺达、巴西、加拿大和澳大利亚进口。自1959以来，美国就不再开采钽矿。人们对钽矿开采的担忧包括对周围生态系统的破坏，以及可能含有钍和铀的尾矿的潜在放射性。

在弗吉尼亚州，钽主要存在于钽铁矿、铌铁矿、铌铁矿和烧绿石或微晶石等矿物中。此类矿物在伟晶岩中很常见，而伟晶岩经常被开采用于获取其他资源。尽管弗吉尼亚州尚未直接开采钽矿，但在过去的一个世纪中已经发现了几处钽矿藏。

爱德华王子县

爱德华王子县达灵顿高地镇以东的一小片伟晶岩已产出多个铌铁矿勘探样品，其中钽的含量高达28 . 1 % (Giannini 和 Sweet， 1991 )。该地点尚未被开采。

阿米莉亚县

位于阿米莉亚法院附近的著名的莫菲尔德矿自1929以来已经提供了数百吨的长石、云母、绿柱石和钽铌矿。露天挖坑、采石场、沟槽、竖井和钻孔暴露并探索了下面的伟晶岩，它是一条至少1 、 100英尺长、 30英尺厚的岩脉。钽存在于铌铁矿和钽铁矿矿物中，位于条纹岩带内。1980年代以来，曾多次收集和分析莫菲尔德矿的铌铁矿样品，其中含有约25 % 的钽。据报道，一些钽铁矿晶体形状良好，重达半磅（Lemke 等人， 1952 ）。在1929至1944间，从该地点开采出了大约1 , 423磅含钽矿物（Lemke 等人， 1952 ）。

向东几英里，卢瑟福伟晶岩矿也很有趣。至少自1873以来，人们就曾偶尔在这里开采底层的阿米莉亚伟晶岩，以获取云母和天河石（Giannini 和 Sweet， 1991 ；Lemke 等人， 1952 ）。人们修建了几个露天矿坑和竖井，大部分云母都被运走了，直到1943这些遗址才被废弃。尽管地下矿井被洪水淹没，但直到1980年代，卢瑟福矿才向公众开放，供人们采集矿物。该地点从未开采过钽，但对伟晶岩中铌矿矿物样本的化学分析表明，钽的含量高达27 . 05 ％。

同样位于阿米莉亚县，Champion 矿从1873开始大力开采云母。挖掘了几个明渠和竖井，以进入被片岩和片麻岩包围的伟晶岩体。在1913到1914年间，共提取了200千磅云母，其中一些被切成十二英寸厚的薄片。尽管该遗址埋在1984深处，而且大部分云母已被开采殆尽，但从当地阿米莉亚伟晶岩中取样表明，钽的含量相对较高，最高达46 . 8 %。

波瓦坦县

在波瓦坦县，有两座矿山从底层的阿米莉亚伟晶岩中产出云母。位于 Flat Rock 附近的 Herbb Number 2矿场于1944起短暂开放。据报道， 1991中获得的钽铁矿和锡石样品含有33 % 的钽。来自白峰2号矿区（位于赫布2号矿西南约2英里处）的铌铁矿矿物样品含有16 . 29 % 的钽。1944 ，这里挖了几个坑和沟。虽然开采了少量的云母，但没有提取其他商品。