矿业新发现：碳酸钙家族迎来新成员！

碳酸钙是自然界中最广泛存在的矿物之一，存在于白垩、石灰岩、大理石等岩石内，也是动物骨骼或外壳的主要成分。CaCO3是许多工业生产过程中的重要原料，在全球碳循环过程中起至关重要的作用。

 一个多世纪以来，已知的CaCO3只有三种无水晶相——方解石、文石和球霰石，以及两种含水晶相——一水碳酸钙（CaCO3·1H2O）和六水碳酸钙（CaCO3·6H2O）。除了以晶体形式存在之外，CaCO3也以多种不同结构和含水量的无定形状态存在，称为无定形碳酸钙。

 1月25日，武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室副研究员邹朝勇在《科学》发表报告称，他们研究镁离子在无定形碳酸钙结晶过程中的作用时，意外发现了一种新型含水碳酸钙晶相——半水碳酸钙（CaCO3·1?2H2O），为碳酸钙家族迎来了第三个“家庭成员”水合晶体相。

      出人意料 发现碳酸钙新晶相

近年来，许多生物体内发现了热力学不稳定的无定形碳酸钙（ACC），既往研究表明，ACC在碳酸钙生物矿物的形成过程中起重要作用。例如，在海洋软体动物的外壳及珊瑚礁的形成过程中发现了ACC的存在。

“因此，在离子溶液晶体的成核和生长机理领域，ACC作为一种重要的模型被广泛研究。然而，ACC的形成机理、稳定性，及其作为前驱体在结晶转化过程中的作用机制仍不清楚。”邹朝勇向《中国科学报》介绍。

 然而，邹朝勇等人在研究镁离子对ACC的形成和结晶转化过程的影响时，却意外发现了一种新型含水碳酸钙晶相——半水碳酸钙。

 半水碳酸钙由直径约为200nm、长度约为5μm的针状晶体组成，其红外、拉曼光谱以及高分辨X射线粉末衍射图谱与目前所有已知的碳酸钙物相均不相同。其中最突出的特点是CO3基团的对称振动模式所对应的拉曼峰在1102cm-1，显著高于其他碳酸钙物相。

半水碳酸钙的形貌和结构表征。（A）扫描电子显微图、（B）透射电子显微图、（C）红外光谱、（D）拉曼光谱、（E）高分辨X射线粉末衍射图谱。（图片来源于论文）

     揭开面纱 新型碳酸钙由此得来

通过对半水碳酸钙的形成和转化过程进行系统性研究，研究人员发现半水碳酸钙是以约含1个水分子的ACC为前驱体，在特定的镁离子浓度条件下失水结晶转化形成。

 研究人员利用自动电位滴定仪，实时监测溶液内的化学变化，观测离子浓度和pH值，捕捉反应的中间状态，发现半水碳酸钙的形成条件具有一定的特殊性。室温条件下，ACC作为反应前驱体，溶液中镁离子与钙离子的摩尔比需达到4~6，且pH值约为11。

 邹朝勇表示，在这样的条件下，半水碳酸钙才能形成。“有意思的是，反应条件中，Mg2+/Ca2+摩尔比与目前海水中的Mg2+/Ca2+摩尔比相近（海水中约为5.2）。这表示，半水碳酸钙很有可能存在于自然界中。”邹朝勇说。

然而，半水碳酸钙处于亚稳态，能否稳定存在取决于外部环境条件。在水溶液中，半水碳酸钙会重新吸水转化为含有1个水分子的一水碳酸钙晶体；潮湿环境中，半水碳酸钙在两三天内即可转化；干燥环境中，半水碳酸钙可以稳定存在半年以上。

 对此，浙江大学化学系教授唐睿康在接受《中国科学报》采访时表示，正如文章指出，半水碳酸钙形成的特定条件与生物自然界的环境条件很接近，因而，半水碳酸钙的发现或有助于揭示自然界中碳酸钙的演变过程。

“此外，这也启示我们需要重新审视实验室模型的合理性。”唐睿康说。

意义非凡 拓宽碳酸钙新视界

正如研究人员所说，虽然半水碳酸钙目前只在实验室内被发现，但由于其温和的合成条件，这种晶体也很有可能存在于自然界或一些工业生产过程中。

 “因此，该研究不仅拓宽了我们对碳酸钙家族的认识，同时也展示了不稳定的无定形前驱体在形成新材料过程中的重要作用，这对生物矿化、地质学和工业生产等方面都有重要意义。”邹朝勇告诉记者。

 对此，唐睿康认为，这种全新的碳酸钙晶相是碳酸钙相变转化的一个中间过程。该中间态的发现，有助于进一步理解生物矿化中ACC的结构演变过程，有利于研究过程中更好地控制物质演变。

2019年贵金属有望大放异彩

从2018年11月底到年底，黄金和白银价格上涨至多月高点，这一势头可能会延续到2019年第一季度。

 一些主要的看涨因素正在排队迎接新年，包括技术面、基本面、货币和政治因素。对于金银价格来说，2018年并不是特别光明的一年。黄金以轻微的损失收场，银以略低于10%的损失收场。

 贵金属的人气在2018年年中极度低迷，投机者在期货市场出现创纪录的空头头寸。与此同时，美国鹰洋金币和其他受欢迎的零售金条产品的销售放缓至涓涓细流。

 在美联储将联邦基金利率提到略高于2%之后，投资者开始担心房地产、工业和消费领域的负面影响。这种担忧及随后的股票波动，使避险资产对贵金属的购买慢慢恢复活力。

      白银技术走势强劲

 从2018年8月到圣诞节期间，银价形成了一个长期的双底基础，随后大幅突破每盎司15美元的阻力位。

 2019年金银价差缩小将成为一个趋势。通常情况下，白银在反弹中的收益高于黄金，因此简单地持有白银是大多数投资者的好方法。更老练的交易者可以尝试进行做多白银、做空黄金交易，或者出售实物黄金换成白银。

供需基本面

 近年来，由于金属价格较低（有时低于平均生产成本）和管理层决策失误，采矿业经历了一系列的挫折。在整个行业都处于疲软阶段时，采矿业缺乏在2019年提高产量的能力。

 路孚特GFMS的分析师预计，未来一年黄金开采产量将略有下降，从2018年的约3282吨降至3266吨。

资料图

 银的开采更难预测，因为2/3的银产量来自于其他金属矿（主要是铜、铅和锌）的开采。

 2018年下半年，基础金属矿商的股价受到重创，因此一些大型资本密集型扩张项目可能不得不取消。

 近年来，由于墨西哥的产量增长，白银现货市场供应充足，但现在可能已经达到顶峰。

 世界其他地区的政治风险也在增加，特别是南非——黄金的主要供应商和世界领先的铂和钯供应商。然而，那里的采矿业面临着日益升级的政治威胁，因为政府威胁要无偿征用白人拥有的土地，并对企业实施严格的监管。

 除非全球经济出现重大收缩，2019年对贵金属的需求可能会小幅增长。对于黄金和白银，投资需求可能会在利润率上影响价格。

 当人们害怕持有传统金融资产时，往往会购买贵金属。如果投资者继续逃离股票和加密货币，那么硬通货或将成为首要的避风港。只要有一小部分人选择贵金属，就会对这些相对紧俏的市场产生重大影响。

 央行的购买将继续是黄金需求的重要来源。据世界黄金协会称，全球央行2018年第三季度对黄金的需求较上年增长22%。2018年出现了新的官方购买来源：匈牙利国家银行购买了28.4吨黄金，这是其自1986年以来首次大规模购买黄金；波兰央行稳步积累黄金，使其总储量超过了117吨；土耳其也在行动，在第三季度增加了18.5吨。与此同时，俄罗斯仍然是世界上最激进的黄金买家。俄罗斯人每月增加约20吨的储备，因为他们出清了持有的美国国债。随着上海黄金交易所交易量的增长，贵金属越来越多地流入亚洲，以满足该地区不断增长的货币、投资和首饰需求。

美联储是否会推迟加息？

 利率上升并不一定对贵金属价格利空，利率下降也不一定看涨。通胀趋势、经济和金融市场都可以推动贵金属市场的发展，贵金属也可以通过特定的供需基本面来实现涨跌。

 也就是说，如果美联储在2019年初对利率采取行动，美元反而可能会遭到抛售，因为市场将担忧美国经济出现衰退。而这将转化为以美元计价的金银价格的上涨。理想情况下，美国货币计划者希望在改变利率方向之前将联邦基金利率提高到4%。如果利率没能到达3%，在出现经济衰退时，他们只能使用简单的传统工具来刺激经济。

 在经济低迷时期，美联储通常会下调利率约4个百分点。如果没有足够的下调空间，可能会出现负利率、量化宽松或其他非常规流动性注入计划。

 美联储将在未来几个月和几年内面临巨大的政治压力，不仅要人为压低利率，还要将飙升的美国债务货币化。

政治风险或对美元构成下行压力

由于民主党在新年将重新掌控众议院，政治分歧将对美国国家债务提出更严峻的考验。

 联邦政府预计将在2019年开始实施数万亿美元的预算赤字。在未来几年内，它还将面临社会保障和医疗保险资金的短缺危险。随着民主党掌控众议院，两党共同解决问题的可能性几乎为零。

 如果美国总统特朗普无法处理赤字支出，那么借贷成本上升将抵消他所倡导的减税和其他促增长政策。股市的繁荣也将一去不复返了。特朗普一直在指责美联储，但他所期望的货币刺激政策可能不会引发股市繁荣，反而会带来恶性通货膨胀。在面对无法解决的债务危机时，美元的疲软即将到来。最明智的做法是，换成贵金属存在保险箱里。

热文推荐：

●澳大利亚矿产资源全景图

●难得一见的地球灾害动图！

●东北：最大的落后，是观念的落后

●3名采金矿中国人遭中非村民打死 | 官方回应引关注！

●全球14种矿45个最著名矿山，你知道几个？去过几个？

●好消息！环保风暴停了！国家已下令：全面禁止一刀切！

●阳光创译团队盛装亮相2018中国国际矿业大会，共创盛世未来！

  相关业务需求即可致电下方相关责任人