菱鐵礦

2023年12月7日發(fā)(作者：一件難忘的事300字)

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菱鐵礦編輯詞條

B 添加義項

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菱鐵礦是一種分布比較廣泛的礦物，它的成分是碳酸亞鐵，當菱鐵礦中的雜質(zhì)不多時可以作為鐵礦石來提煉鐵。菱鐵礦一般呈薄薄一層與頁巖、粘土或煤在一起。菱鐵礦一般為晶體粒狀或不顯出晶體的致密塊狀、球狀、凝膠狀。顏色一般為灰白或黃白，風化后可變成褐色或褐黑色等。菱鐵礦在氧化水解的情況下還可變成褐鐵礦。

基本信息

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菱鐵礦

中文名稱

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成

分

碳酸亞鐵

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顏

色

一般為灰白或黃白

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分布于

中國貴州、陜西等省

1簡介

目錄 2產(chǎn)狀及產(chǎn)地

3原料特點

4相關(guān)研究

5共生礦物

6冶礦歷史

7價值應(yīng)用

折疊編輯本段簡介

菱鐵礦

菱面體晶胞 arh=0.576nm；α=47°54′；Z=2；六方晶胞：ah=0.468nm,ch=1.526nm；Z=6。與方解石同結(jié)構(gòu)。 形態(tài)

晶體呈菱面體狀、短柱狀或偏三角面體狀。通常呈粒狀、土狀、致密塊狀集合體。

物理性質(zhì)

富Mg端員白色或淺黃白色、灰白色，有時帶淡紅色調(diào)，富Fe者呈黃至褐色、棕色；玻

菱鐵礦

璃光澤。解理{101}完全。硬度3.5～4.5。相對密度2.9～4.0，富Fe者相對密度和折射率均增大。

成因及產(chǎn)狀

菱鎂礦主要由含Mg熱液交代白云石及超基性巖而成，此外也有沉積型。菱鐵礦也具有沉積型和熱液型兩種。

鑒定特征

與方解石相似，區(qū)別在于粉末加冷HCl不起泡或作用極慢，加熱HCl則劇烈起泡。

菱鐵礦

FeCO3，F(xiàn)eO62.01%，CO237.99%，常含Mg和Mn。三方晶系。常見菱面體，晶面常彎曲。其集合體成粗粒狀至細粒狀。亦有呈結(jié)核狀、葡萄狀、土狀者。黃色、淺褐黃色(風化后為深褐色)，玻璃光澤。硬度3.5～4.5，比重3.96左右，因Mg和Mn的含量不同而有所變化。晶體屬三方晶系的碳酸鹽礦物。經(jīng)常有錳、鎂等替代鐵，形成錳菱鐵礦、鎂菱鐵礦等變種。菱鐵礦通常呈顯晶粒狀或隱晶質(zhì)致密塊狀。呈隱晶質(zhì)球粒狀的稱球菱鐵礦；隱晶質(zhì)凝膠狀的稱膠菱鐵礦。菱鐵礦一般呈灰白或黃白色，風化后呈褐色，褐黑色。摩斯硬度4。比重3.7～4.0,隨成分中Mn和Mg含量的升高而降低。熱液成因的菱鐵礦常見于金屬礦脈中；沉積成因的菱鐵礦常見于頁巖層、粘土層和煤層中。在氧化帶易水解成褐鐵礦，形成鐵帽。菱鐵礦大量聚集而且硫、磷等有害雜質(zhì)的含量小于0.04％時，可作為鐵礦石開采。 菱鐵礦常呈結(jié)核體或放射狀球粒結(jié)構(gòu)的菱鐵礦產(chǎn)出；鐵的硫化物包括黃鐵礦和白鐵礦。

菱鐵礦巖分布于中國貴州、陜西等省，可構(gòu)成一定規(guī)模的礦床，菱鐵礦是典型的成巖礦物，因此菱鐵礦礦床大多屬成巖期形成的層控礦床。

湖沼相鐵質(zhì)巖：產(chǎn)于某些中、高緯度的沼澤與湖泊中，礦石的結(jié)構(gòu)有鮞狀、結(jié)核狀、球粒狀、疏松土狀等。礦石成分以針鐵礦常見，其次是菱鐵礦、藍鐵礦。古代的湖沼相鐵礦常與含煤地層共生，礦石成分以菱鐵礦為主。

折疊編輯本段產(chǎn)狀及產(chǎn)地

菱鐵礦

菱鐵礦的成因主要有二。其一，外生成因，產(chǎn)自沉積巖中：這些層狀的碎屑沉積巖大多帶有來自生物的有機組份－－例如（黑色）頁巖、煤層等，換言之，菱鐵礦是在低氧的情況下藉生物作用形成；其二，形成于中溫至低溫的熱液礦脈內(nèi)：菱鐵礦常見于變質(zhì)沉積巖中，是熱液堆積后形成的脈石礦物；此外，偉晶巖中亦可能出現(xiàn)菱鐵礦。其一，外生成因，產(chǎn)自沉積巖中：這些層狀的碎屑沉積巖大多帶有來自生物的有機組份－－例如（黑色）頁巖、煤層等，換言之，菱鐵礦是在低氧的情況下借生物作用形成；其二，形成于中溫至低溫的熱液礦脈內(nèi)：菱鐵礦常見于變質(zhì)沉積巖中，是熱液堆積后形成的脈石礦物；此外，偉晶巖中亦可能出現(xiàn)菱鐵礦。其常見的共生礦物有：石英、黃鐵礦（pyrite）、褐鐵礦（limonite）、針鐵礦（goethite）、黃銅礦（chalcopyrite）、閃鋅礦（sphalerite）、冰晶石（cryolite）、方鉛礦（galena）、重晶石（barite）、方解石、白云石（dolomite）、螢石（fluorite）等。其常見的共生礦物有：石英、黃鐵礦（pyrite）、褐鐵礦（limonite）、針鐵礦（goethite）、黃銅礦（chalcopyrite）、閃鋅礦（sphalerite）、冰晶石（cryolite）、方鉛礦（galena）、重晶石（barite）、方解石、白云石（dolomite）、螢石（fluorite）等。 世界著名的菱鐵礦產(chǎn)地有：波蘭，捷克波西米亞（Bohemia），德國的Harz山脈和Freiberg，法國Lorraine，英國Cornwall，葡萄牙BieraBaixa，美國賓州、密西根州、猶他州、俄亥俄州東部、科羅拉多州、康乃狄格州Roxbury、紐澤西州Franklin、加州SanBernardinoCounty、威斯康辛州Ladysmith、亞利桑那州AntlerMine、紐約州，育空RapidCreek，加拿大蒙特利爾FranconQuarry、魁北克MontSaint-Hilaire，巴西MinasGerais，祕魯Huancavelica，玻利維亞Tatasi，澳洲新南威爾州BrokenHill、ProspectHill，納米比亞Otavi的Tsumeb，格陵蘭Ivigtut。 折疊編輯本段原料特點

菱鐵礦

鐵元素(Ferrum)的原子序數(shù)為26，符號為Fe。在元素周期表上，鐵是第四周期第八副族(ⅧB)的元素。它與鈷和鎳同屬四周期ⅧB族。

在自然界中，鐵元素有4種穩(wěn)定同位素，其同位素豐度(%)如下(Hertz，1960)：54Fe—5.81，56Fe—91.64，57Fe—2.21，58Fe—0.34。鐵的原子量平均為55.847(當12C=12.000時)。

鐵的原子半徑，取12配位數(shù)時，為1.26×10-10m。鐵的原子體積為7.1cm3/克原子，原子密度為7.86g/cm3。鐵原子的電子結(jié)構(gòu)是3d64s2。鐵原子很容易失掉最外層的兩個s電子而呈正二價離子(Fe2 )。如果再失掉次外層的1個d電子，則呈正三價離子(Fe3 )。鐵元素的這種變價特征，導致鐵在不同氧化還原反應(yīng)中顯示出不同的地球化學性質(zhì)。鐵原子失去第一個電子的電離勢(I1)為7.90eV，失去第二個電子的電離勢(I2)為16.18eV，失去第三個電子的電離勢(I3)為30.64eV。

鐵的離子半徑隨配位數(shù)和離子電荷而變化。據(jù)Ahrens(1952)資料，取6配位數(shù)時，F(xiàn)e2

的離子半徑為0.074nm，F(xiàn)e3 的離子半徑為0.064nm。鐵離子在含氧鹽和鹵化物等中構(gòu)成離子化合物。鐵常與硫和砷等構(gòu)成共價化合物。鐵的共價半徑為1.17×10－１０m。其鍵性強度可用鐵和硫、砷等的電負性差求得。鐵的電負性，F(xiàn)e2 為1.8，F(xiàn)e3 為1.9(波林，1964)。凡是原子半徑與鐵相近的元素，當晶體結(jié)構(gòu)相同時，易與鐵形成金屬互化物，如鐵和鉑族形成的金屬互化物粗鉑礦(Pt，F(xiàn)e)。凡是離子半徑與鐵相近的元素，當化學結(jié)構(gòu)式相同時，易與鐵發(fā)生類質(zhì)同象替換，如硅酸鹽中的鐵橄欖石和鎂橄欖石類質(zhì)同象系列；碳酸鹽中的菱鐵礦和菱錳礦類質(zhì)同象系列；以及鎢酸鹽中的鎢鐵礦和鎢錳礦類質(zhì)同象系列，等等。離子電位(Φ)是一個重要的地球化學指標。Fe2 的離子電位為2.70，可在水溶液中呈自由離子(Fe2 )遷移。Fe3 的離子電位較高，為4.69，它易呈水解產(chǎn)物沉淀。因此，在還原條件下，有利于Fe2 呈自由離子遷移；在氧化條件下，則Fe2 易氧化為Fe3 而呈水解產(chǎn)物沉淀。與鐵共沉淀的元素(同價的或異價的)共生組合，可用離子電位圖來預測。鐵及其化合物的密度、熔點和沸點，以及它們在水中的溶解度或溶度積，是決定鐵進行地球化學遷移的重要物理常數(shù)。

鐵化合物的溶度積(18℃時)，F(xiàn)e(OH)3為1.1×10-36，F(xiàn)e(OH)2為1.04×10-14，F(xiàn)eS為3.7×10-19，等等。鐵的熔化潛熱為269.55J/g，蒸發(fā)潛熱為6343J/g。 折疊編輯本段相關(guān)研究

菱鐵礦

菱鐵礦屬于方解石族的礦物，族中的礦物彼此異質(zhì)同型（isomorphous）：由于各礦物的結(jié)晶構(gòu)造相似，因此它們具許多相似的物理性質(zhì)，包括：屬于六方晶系、三方（次）晶系（trigonal）－－晶型多為菱面體或scalenohedron，有三組發(fā)育優(yōu)良的菱面體解理，透明菱面體結(jié)晶具有雙折射（doublerefraction）現(xiàn)象等。實際上，礦物組成中的陽離子之間，彼此可以完全地相互取代，形成一系列的固溶液（solidsolution），因此礦物之間的分辨可能變得較為困難。 前述曾經(jīng)提及菱鐵礦會產(chǎn)自具有有機組份的沉積巖中，例如黑色頁巖、煤層中，我們不妨想像一下菱鐵礦的形成環(huán)境：一個古代的沼澤地區(qū)，許多植物的殘塊，舉凡木干、枝葉等散布其中，這是未來煤礦、煤炭形成的溫床，由于這個環(huán)境中有水、有溶解的鐵質(zhì)，是個缺氧的環(huán)境，因此也適合菱鐵礦的形成，這就是含煤沉積巖中常見菱鐵礦的原因。

這些沉積巖中的菱鐵礦多以層狀或結(jié)核（nodule，concretion）產(chǎn)出，所謂的結(jié)核，是菱鐵礦晶體堆積、包覆著一個核心，然后再向外層層包覆、生長而形成，這個核心大多是其他礦物，例如：黃鐵礦、閃鋅礦、燧石（chert）等，但是在美國伊利諾州MazonCreek地區(qū)的頁巖中，菱鐵礦結(jié)核中包覆的不是礦物，而是在那古沼澤地區(qū)、與煤礦物源共同生活的植物與動物們。這種包覆動物或植物化石的菱鐵礦結(jié)核，以伊利諾州的最為著名，不過除此之外，印度西部等其他地區(qū)也有產(chǎn)出，并不是只有一個地方看的到。

折疊編輯本段共生礦物

菱鐵礦

磁鐵礦

FeO31.03%，F(xiàn)e2O368.97%或含F(xiàn)e72.2%，O27.6%，等軸晶系。單晶體常呈八面體，較少呈菱形十二面體。在菱形十二面體面上，長對角線方向常現(xiàn)條紋。集合體多呈致密塊狀和粒狀。顏色為鐵黑色、條痕為黑色，半金屬光澤，不透明。硬度5.5～6.5。 赤鐵礦

Fe69.94%，O30.06%，常含類質(zhì)同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2 、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系，完好晶體少見。結(jié)晶赤鐵礦為鋼灰色，隱晶質(zhì)；土狀赤鐵礦呈紅色。條痕為櫻桃紅色或鮮豬肝色。金屬至半金屬光澤。有時光澤暗淡。硬度5～6。比重5～5.3。

磁赤鐵礦

γ-Fe2O3，其化學組成中常含有Mg、Ti和Mn等混入物。等軸晶系，五角三四面體晶類，多呈粒狀集合體，致密塊狀，常具磁鐵礦假象。顏色及條痕均為褐色，硬度5，比重4.88，強磁性。

菱鐵礦

鈦鐵礦

FeTiO3，F(xiàn)e36.8%，Ti36.6%，O31.6%。三方晶系。菱面體晶類。常呈不規(guī)則粒狀、鱗片狀或厚板狀。在950℃以上鈦鐵礦與赤鐵礦形成完全類質(zhì)同象。當溫度降低時，即發(fā)生熔離，故鈦鐵礦中常含有細小鱗片狀赤鐵礦包體。鈦鐵礦顏色為鐵黑色或鋼灰色。條痕為鋼灰色或黑色。含赤鐵礦包體時呈褐色或帶褐的紅色條痕。金屬-半金屬光澤。不透明，無解理。硬度5～6.5，比重4～5。弱磁性。

針鐵礦

α-FeO(OH)，含F(xiàn)e62.9%。含不定量的吸附水者，稱水針鐵礦HFeO2·NH2O。斜方晶系，形態(tài)有針狀、柱狀、薄板狀或鱗片狀。通常呈豆狀、腎狀或鐘乳狀。切面具平行或放射纖維狀構(gòu)造。有時成致密塊狀、土狀，也有呈鮞狀。顏色紅褐、暗褐至黑褐。經(jīng)風化而成的粉末狀、赭石狀褐鐵礦則呈黃褐色。針鐵礦條痕為紅褐色，硬度5～5.5，比重4～4.3。而褐鐵礦條痕則一般為淡褐或黃褐色，硬度1～4，比重3.3～4。

纖鐵礦

γ-FeO(OH)，含F(xiàn)e62.9%。含不定量的吸附水者，稱水纖鐵礦FeO(OH)·NH2O。斜方晶系。常見鱗片狀或纖維狀集合體。顏色暗紅至黑紅色。條痕為桔紅色或磚紅色。硬度4～5，比重4.01～4.1。

折疊編輯本段冶礦歷史 菱鐵礦

菱鐵礦

中國古代金屬礦產(chǎn)，明代以前主要有鐵、銅、錫、鉛、銀、金、汞，金屬鋅的生產(chǎn)，則在明代開始見于記載。有關(guān)古代礦冶業(yè)的文獻記載，早期僅有產(chǎn)地而無產(chǎn)量。<新唐書·食貨志>首次記載全國銀、銅、鐵、錫的年收入量。歷代文獻中的年收入量并不等于年產(chǎn)量，而往往是稅收量、征集量、官營礦冶產(chǎn)量等。不同文獻之間也常有很大差異。 夏代到戰(zhàn)國對夏代礦冶業(yè)還很少研究成果。河南登封相當夏紀元的遺址中出土有銅片。商、周是青銅器的鼎盛時代。青銅冶鑄業(yè)中心是在中原地區(qū)，部分原料則可能來自南方。<詩經(jīng)·魯頌>說：“憬彼淮夷，來獻其琛，元龜象齒，大賂南金。”淮夷貢獻的除海龜和象牙外，還有南方出產(chǎn)的金屬，反映當時中國南部金屬礦冶業(yè)的發(fā)達。<周禮·地官>中說：“人掌金玉錫石之地”，這是古代文獻關(guān)于礦業(yè)的最早記載，反映當時已特設(shè)專職官員掌管官營礦業(yè)了。

春秋戰(zhàn)國之際進入鐵器時代。戰(zhàn)國冶鐵業(yè)興盛，生產(chǎn)的鐵器以農(nóng)具、手工工具為主，兵器則青銅、鋼、鐵兼而有之，銅、鐵礦業(yè)均盛。根據(jù)文獻記載和考古發(fā)掘資料，今山東臨淄和河北邯鄲的鐵礦、湖北大冶銅綠山的銅礦(見銅綠山礦冶遺址)、山東的鉛礦以及漢水、汝河和金沙江的砂金等，春秋戰(zhàn)國時期都已進行開采。

菱鐵礦

秦漢到南北朝秦統(tǒng)一中國后，在產(chǎn)鐵的地區(qū)設(shè)置鐵官，以增加國庫收入，鞏固中央集權(quán)制度。漢初，一些諸侯國的冶鐵業(yè)實際操縱在少數(shù)豪強大族手中。漢武帝于元狩四年（公元前119）在49個產(chǎn)鐵地區(qū)設(shè)置鐵官。這些鐵官駐在地分布于今山東省境內(nèi)的有12處，江蘇7處，河南、陜西各6處，河北、山西各5處，四川3處，北京、遼寧、安徽、湖南、甘肅各一處。從鐵官分布情況看，西漢冶鐵業(yè)是在戰(zhàn)國時期的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，大部分分布在北方的齊、秦、燕、趙、魏、韓六國范圍內(nèi)，長江以南的廣大地區(qū)只有桂陽郡（湖南郴縣）一處設(shè)有鐵官。西漢銅產(chǎn)地以長江中下游最為重要，在丹陽設(shè)有銅官。 關(guān)于秦漢之際的金屬礦產(chǎn)地，司馬遷在<史記·貨殖列傳>中說，金、錫、辰砂等主要出在江南，銅、鐵兩種礦藏，在千里之內(nèi)分布得就像棋盤上的棋子那樣。此外，還提到西南的巴蜀也盛產(chǎn)辰砂和銅、鐵。東漢設(shè)鐵官34處，分布地區(qū)基本承袋前代，僅云南兩處是新設(shè)。此外，在中條山開辟新的銅礦區(qū),云南的錫、鉛和銀，四川、貴州的汞和川、滇境內(nèi)的沙金等，均有所發(fā)展。魏晉南北朝時期戰(zhàn)亂頻仍，黃河中游的官營冶鐵業(yè)還能維持生產(chǎn)。長江以南地區(qū)受到的破壞較少，在今江蘇、浙江、湖北等省境內(nèi)有較多的冶鐵作坊繼續(xù)得到發(fā)展，銅、銀、金礦則興廢無常，趨于衰落。

折疊編輯本段價值應(yīng)用

菱鐵礦

菱鐵礦(FeCO3)作為一種傳統(tǒng)礦物資源，長期以來一直用作冶煉鋼鐵。近幾十年來的進一步研究發(fā)現(xiàn)，菱鐵礦經(jīng)熱處理后可產(chǎn)生磁性礦物，分解產(chǎn)物變化非常復雜，而且表現(xiàn)出一系列異常的磁學現(xiàn)象，使菱鐵礦熱分解的主要產(chǎn)物具有極大的潛在應(yīng)用價值，逐漸引起人們的興趣。

中國菱鐵礦資源十分豐富，目前已探明儲量近20億噸，另存保有儲量近20億噸。主要分布在西部地區(qū)，其中新疆、青海、甘肅、陜西與云南等五個省的菱鐵礦儲量都超過億噸。如陜西臨水大西溝菱鐵礦礦床儲量超過三億噸。但巳利用的菱鐵礦不足總儲量的10%。主要用于冶煉鋼鐵，在其他方面的應(yīng)用基本處于空白。

基于從菱鐵礦的熱分解產(chǎn)物所具有的潛在應(yīng)用價值，利用其在高溫分解時產(chǎn)生磁性物質(zhì)的特點，我們已研制出完全新型的磁性日用陶瓷。這種陶瓷的主要特點是坯體中含有分布均勻的磁性礦物，可顯示磁性，由于是熱剩磁，菱鐵礦

故可長久保留。因而可以作為磁性保健用品，如磁化杯、磁儲水器以及磁性浴缸；還可制作農(nóng)產(chǎn)品以及花卉的栽培載體和輸水管道，以及保健建筑材料等。如再作深化研究，還有可能作結(jié)構(gòu)陶瓷與功能陶瓷的原料。總之，這項研究具有極大的社會意義和經(jīng)濟效益。

采用以天然純菱鐵礦為主要原料研制磁性日用陶瓷，目前在國內(nèi)外尚屬首次。所研制成的這種磁性陶瓷的特點在于：原料價格低廉且儲量豐富、工藝簡單成本較低、無毒無放射性,有利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)， 應(yīng)用前景十分寬廣，經(jīng)濟效益也十分可觀。

有關(guān)測試數(shù)據(jù)如下： 吸水率：<；0.5% 抗折強度：>；650 Kg/cm2

莫氏硬度：>；6.5 熱穩(wěn)定性：700℃不開裂

強度比普通硅酸鹽陶瓷高。

磁性測試：磁化率X比=8319-18636(10-8m3Kg-1)(赤鐵礦=60-600 磁鐵礦=5.7x104)

鐵礦

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