朱砂：从矿物特性到汞的提炼

朱砂：从矿物特性到汞的提炼

朱砂是一种常见的矿物，主要由硫化汞（HgS）组成，呈现出亮猩红色至砖红色。它不仅是提炼元素汞最常见的矿石来源，也是历史上重要的红色颜料来源。本文将从朱砂的物理性质、化学结构、形成条件以及历史应用等方面进行详细介绍。

朱砂简介

朱砂是硫化汞（HgS）的亮猩红色至砖红色形式。它是提炼元素汞最常见的矿石来源，也是被称为朱砂和相关红色汞颜料的亮红色或猩红色颜料的历史来源。

朱砂通常作为与最近的火山活动和碱性温泉相关的静脉填充矿物出现。这种矿物在对称性和双折射性方面类似于石英。朱砂的平均折射率接近3.2，硬度介于2.0和2.5之间，比重约为8.1。颜色和特性源自属于三角晶系的六方晶格结构，晶体有时会出现孪晶。

朱砂自古以来就被用作胭脂类化妆品和着色炻器。使用和处理朱砂的相关现代预防措施源于汞成分的毒性，这一点早在古罗马就已得到认可。

属性和结构

物理属性

朱砂通常呈块状、粒状或土状，呈鲜红色至砖红色，但偶尔也会出现在具有非金属金刚光泽的晶体中。它的对称性类似于石英。它具有双折射性，并且具有所有矿物中第二高的折射率。其平均折射率为3.08（钠光波长），而金刚石和非矿物砷化镓(III)的折射率分别为2.42和3.93。朱砂的莫氏硬度为2.0-2.5，比重为8.1。

化学结构

在结构上，朱砂属于三方晶系。它以厚板状或细长棱柱状晶体或颗粒状到块状结壳的形式出现。晶体孪生作为简单的接触孪生发生。

硫化汞(II)，HgS，采用所描述的朱砂结构，以及一种额外的结构，即它是二晶态的。朱砂是更稳定的形式，是一种类似于HgO的结构：每个Hg中心有两个短的Hg−S键（每个2.36 Å）和四个较长的Hg···S接触点（分别为3.10、3.10、3.30和3.30 Å分离）。此外，HgS存在于具有闪锌矿结构的黑色非朱砂多晶型物中。

发生条件

朱砂通常作为与最近的火山活动和碱性温泉相关的静脉填充矿物出现。朱砂是由远离火成岩源的超热上升水溶液（靠近地表且不太热的溶液）沉积而成。它与天然汞、辉锑矿、雄黄、黄铁矿、白铁矿、蛋白石、石英、玉髓、白云石、方解石和重晶石伴生。

朱砂基本上存在于所有产生汞的矿产开采地。红魔以红魔朱砂矿的水银为主要来源。它在多米尼加岛西海岸南端的硫磺泉附近被发现。

汞的开采和提炼

作为自然界中最常见的汞来源，朱砂已经开采了数千年，甚至可以追溯到新石器时代。在罗马帝国时期，人们将其作为颜料和汞含量进行开采。

为了生产液态汞（水银），将粉碎的朱砂矿石在旋转炉中烘烤。在此过程中，纯汞与硫分离并容易蒸发。