比较有意思的金属 ——锶

2024.02.27 中国矿业报

　　◎ 李海广吕胜男

　　锶（Sr）是一种银白色软金属，元素英文为Strontium。锶在地壳中的含量约为0.04%，丰度位于第15位。由于锶极易与空气和水发生反应，所以自然界中不存在自然态的金属锶。锶的化学性质活泼，于空气中加热时能燃烧；易与水和酸作用而释放出氢；在到熔点时即燃烧而呈红色火焰。从其发现命名、分布赋存、工业用途以及促进健康等方面看，锶是一种比较有意思的金属。

　　发现命名

　　1790年，英国爱丁堡医生阿代尔克·劳福德(Adair Crawford)在苏格兰阿盖尔郡的一个铅矿中发现一种新的矿物（菱锶矿SrCO3）。与此同时，他发现这种新的矿物中包含着一种新的元素。

　　1793年11月，爱丁堡大学化学教授托马斯·查尔斯·霍普(Thomas Charles Hope)对该元素开展深入系统的研究，证明它的确是一种新的元素，并首次发现该元素可以使蜡烛的烛火变红。同年9月，普鲁士王国的化学家、分析化学之父马丁·海因里希·克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)在德国也开展了同样的研究，并且成功制取出氧化锶和氢氧化锶。因当时受认知局限、提取难度、科技水平等影响，直到1808年，锶金属才被任职于伦敦英国皇家学院的汉弗莱·戴维通过电解法将氯化锶和氧化汞的混合物电解提炼出来。

　　最后，金属锶因起源于苏格兰，于是依据它的产地一个名叫“Strontian”的小镇而将其命名为“锶”（strontium）。

　　分布赋存

　　锶是自然界中广泛分布的微量元素，位于元素周期表第五周期第二族，是碱土金属族元素之一。迄今，世界上已发现的锶矿物约46种，而我国产出的锶矿物也已达9种之多。在地球上，含锶最多的矿物是天青石（硫酸锶SrSO4）和菱锶矿（碳酸锶SrCO3）。

　　天青石是自然界中最主要的含锶矿物，用于提炼锶和制备锶化合物。其化学组成中含锶45%～47%，并含钡、钙、铅、铁等元素。但是全球天青石资源分布不均，具有开发价值的矿床不多。世界现已探明天青石储量在9000万吨左右，其中墨西哥储量约为2000万吨，中国储量约1500万吨，西班牙储量约为1000万吨，拥有天青石资源的国家还有土耳其、伊朗、塔吉克斯坦、巴基斯坦、俄罗斯、美国、英国、德国、阿尔及利亚、摩洛哥和加拿大等。我国的天青石矿床主要分布在青海、江苏、四川、陕西、湖北、云南等地。由于我国锶矿成因不同，导致国内锶矿虽储量非常大，但质量却不如墨西哥、西班牙、土耳其、伊朗、巴基斯坦等国家产的锶矿。

　　菱锶矿的成分是碳酸锶(SrCO3)，也是提炼锶的主要矿物之一，重要性仅次于天青石。国内商品锶矿主要是天青石，菱锶矿在国内分布很少，仅见于重庆铜梁、大足和云南兰坪河西，且与天青石共生，很难分开。

　　工业用途有意思

　　虽然锶是微量元素，但应用领域和具体用途是十分广泛的。

　　19世纪到本世纪初，人们用氢氧化锶制糖，提纯甜菜糖浆；两次世界大战期间，锶化合物被广泛应用于生产烟火及信号弹；20世纪30年代，碳酸锶被用作炼钢的脱硫剂，以去除硫、磷等有害物质；上世纪50年代，在电解锌生产中，碳酸锶被用于提纯锌，其纯度高达99.99%；上世纪60年代末，碳酸锶广泛用作磁性材料；钛酸锶用于电子计算机存储器，氯化锶用作火箭燃料；1968年，因发现碳酸锶有着屏蔽X射线的良好性能，便将其应用于彩电荧屏玻璃。

　　随着科技不断进步和工业化迅猛发展，锶被广泛应用于电子、化工、冶金、航空、汽车、医药、分析化学以及光学等领域。在冶金业中常作为脱氧剂、脱硫剂、脱磷剂、合金添加剂，以及难熔金属、稀土金属的还原剂、变质剂、孕育剂等。如今，锶又成为电池工业中的新型储能材料，用量将随着汽车等行业的飞速发展而显著增长。

　　促进健康

　　锶是人体内不可缺少的一种微量元素，所有的组织内都含有锶。其中，99.0%的锶存在于骨骼内，仅0.7%可以溶解于细胞外液中。骨锶与血锶不断地在交换，使其处于动态平衡之中。如果人体内缺锶，便会出现各种不利于身体健康的症状。

　　第一，锶是人体骨骼和牙齿的正常组成部分，可以调节骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化，并促进骨基质蛋白的合成和沉淀，对成骨细胞分化和骨生成起到一定的促进作用，从而改善骨代谢，预防骨丢失。

　　第二，锶与血管的功能及构造息息相关，可以帮助人体减少对钠的吸收，增加钠的排泄。众所周知，过多的钠赋存在体内，容易引起高血压、高血脂、高血糖、心血管等疾病，而锶恰恰能起到预防及医疗保健作用。

　　第三，锶的一些同位素具有放射性，因此它也在疼痛治疗中发挥着重要作用。

　　第四，人的头发和皮肤中均含有锶，如果每天通过皮肤吸收锶，将有助皮肤再生、修复细胞，促进皮肤新陈代谢，保持头发光泽顺滑。研究还表明，饮用水中锶水平越低，心血管疾病死亡率越高。饮用水中锶在5.0mg-10.0mg/L时，心血管疾病病死率最低。最后，锶对人类在提高睡眠质量、提升免疫力、维持神经和肌肉的功能等方面也是大有裨益。

　　随着选冶工艺的不断创新，锶矿的回收率、提取纯度等均会得到大幅提升；随着科技的发展进步，锶的应用领域也会不断拓展。

　　（作者单位：中国地质调查局哈尔滨自然资源综合调查中心）