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菱鐵礦
為晶粒狀的凝膠狀礦物
簡介
菱鐵礦
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)
菱鐵礦
成因及產(chǎn)狀
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
產(chǎn)狀及產(chǎn)地
菱鐵礦
命名
它的名字來自希臘文“sideros”，是“鐵”的意思。它是由馮海丁格（ von Haidinger）于1845年鑒定。
鑒定特征
菱鐵礦與方解石相似，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。
一、掂分量：菱鐵礦的比重為3.9，粘土巖、砂巖、灰?guī)r及白云巖的比重2.5-2.9。據(jù)此，可以把賦存在沉積巖中的部分菱鐵礦石鑒定出來。實(shí)踐表明，含鐵28%以上的菱鐵礦石重感明顯，含鐵20%以下的重感不明顯。“掂”是鑒定菱鐵礦石的一種簡便方法，但是它只適用于高品位的菱鐵礦石。
二、劃條痕、試硬度：菱鐵礦的條痕為白色到灰白色，硬度小于小刀。據(jù)此，可把菱鐵礦石與其他一些重感明顯的巖石或礦石區(qū)別開來。
三、滴試劑試二價(jià)鐵、觀氣泡。菱鐵礦石中的鐵為二價(jià)，經(jīng)稀鹽酸溶解后，滴上1~5%的高鐵氰化鉀(赤血鹽)試液立即呈深藍(lán)色。有些沉積巖也含二價(jià)鐵。據(jù)觀察含二價(jià)鐵3%在以上的巖石與菱鐵礦礦石一樣，均呈深藍(lán)色反應(yīng)，故很難區(qū)別菱鐵礦石與巖石。但是在試二價(jià)鐵的過程中，如能觀察起泡情況并能注意深藍(lán)色出現(xiàn)的快慢，也可以鑒定一部分菱鐵礦礦石。在試樣(塊樣)上滴上稀鹽酸的同時(shí)，也滴一滴赤血鹽試液，這時(shí)，若是起泡劇烈并立即呈現(xiàn)深藍(lán)色者為含鐵石灰?guī)r，若起泡多，但不劇烈并立即呈現(xiàn)深藍(lán)色者為含鐵白云巖，若起泡少、變色慢，先為綠色然后逐漸變?yōu)樯钏{(lán)色者則為菱鐵礦石。冬天，菱鐵礦礦石起泡更少或不起泡，深藍(lán)色出現(xiàn)更慢。應(yīng)當(dāng)指出，起泡少、變色慢、重感又不明顯的菱鐵礦礦石與含菱鐵礦的粘上巖、砂巖及粉砂巖等需用其他方法區(qū)別。
四、灼燒后觀察磁性強(qiáng)度、估計(jì)礦石品位。菱鐵礦石無磁性，燒后二氧化碳逸出，部分二價(jià)鐵氧化而具磁性。通過對(duì)試樣的磁性觀察來鑒定是不是菱鐵礦石并進(jìn)一步估計(jì)菱鐵礦石的品位。對(duì)試樣進(jìn)行了觀察，明顯的看出含鐵量高的試樣磁性強(qiáng)，含鐵最低的試樣磁性就弱?？梢苑譃闃O磁樣、強(qiáng)磁樣、中磁樣和弱磁樣四級(jí)。它們分別代表富礦、貧礦、表外礦和巖石。
五、觀測粒狀菱鐵礦的數(shù)量、估計(jì)礦石的品位。對(duì)粒狀結(jié)構(gòu)的菱鐵礦石，觀測菱鐵物的數(shù)量，以估計(jì)礦石的品位，達(dá)到鑒定菱鐵礦石的目的并大致鑒定出貧礦、富礦及表外礦?？梢悦黠@地看出，鱺狀菱鐵礦石的鱺粒就是菱鐵礦物，礦石品位的高低取決于鱺粒的多少，同時(shí)也取決于鱺粒含菱鐵礦的純度。據(jù)此，將礦石的鱺粒含量分為個(gè)等級(jí)如密集、大量、中量、少量和稀少。在礦石中，紙狀菱鐵礦的含量如為密集者，其含鐵量大致在30%以上，屬富礦，如為大量者，其含鐵量大致在25%左右為貧礦，如為中量者，其含鐵量大約在15%左右可作為表外礦如為少量和稀少者，其含鐵量在10%以下，不是礦石。
有關(guān)研究
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(shí)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(huì)產(chǎn)自具有有機(jī)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(gè)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(gè)環(huán)境中有水、有溶解的鐵質(zhì)，是個(gè)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(gè)核心，然后再向外層層包覆、生長而形成，這個(gè)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(dòng)物們。這種包覆動(dòng)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(gè)地方看的到。
原料特點(diǎn)
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(dāng)12C=12.000時(shí))。
鐵的原子半徑，取12配位數(shù)時(shí)，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(gè)s電子而呈正二價(jià)離子(Fe2)。如果再失掉次外層的1個(gè)d電子，則呈正三價(jià)離子(Fe3)。鐵元素的這種變價(jià)特征，導(dǎo)致鐵在不同氧化還原反應(yīng)中顯示出不同的地球化學(xué)性質(zhì)。鐵原子失去第一個(gè)電子的電離勢(I1)為7.90eV，失去第二個(gè)電子的電離勢(I2)為16.18eV，失去第三個(gè)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(shí)，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(jià)化合物。鐵的共價(jià)半徑為1.17×10－10m。其鍵性強(qiáng)度可用鐵和硫、砷等的電負(fù)性差求得。鐵的電負(fù)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(dāng)晶體結(jié)構(gòu)相同時(shí)，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(dāng)化學(xué)結(jié)構(gòu)式相同時(shí)，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(gè)重要的地球化學(xué)指標(biāo)。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(jià)的或異價(jià)的)共生組合，可用離子電位圖來預(yù)測。鐵及其化合物的密度、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，以及它們在水中的溶解度或溶度積，是決定鐵進(jìn)行地球化學(xué)遷移的重要物理常數(shù)。
共生礦物
菱鐵礦
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(duì)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。
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(shí)光澤暗淡。硬度5～6。比重5～5.3。
γ-Fe2O3，其化學(xué)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(qiáng)磁性。
菱鐵礦
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(dāng)溫度降低時(shí)，即發(fā)生熔離，故鈦鐵礦中常含有細(xì)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(shí)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?fàn)?、腎狀或鐘乳狀。切面具平行或放射纖維狀構(gòu)造。有時(shí)成致密塊狀、土狀，也有呈鮞狀。顏色紅褐、暗褐至黑褐。經(jīng)風(fēng)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。
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。
冶礦歷史
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(xiàn)記載，早期僅有產(chǎn)地而無產(chǎn)量?！缎绿茣な池浿尽肥状斡涊d全國銀、銅、鐵、錫的年收入量。歷代文獻(xiàn)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(xiàn)之間也常有很大差異。
夏代到戰(zhàn)國對(duì)夏代礦冶業(yè)還很少研究成果。河南登封相當(dāng)夏紀(jì)元的遺址中出土有銅片。商、周是青銅器的鼎盛時(shí)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?！对娊?jīng)·魯頌》說：“憬彼淮夷，來獻(xiàn)其琛，元龜象齒，大賂南金。”淮夷貢獻(xiàn)的除海龜和象牙外，還有南方出產(chǎn)的金屬，反映當(dāng)時(shí)中國南部金屬礦冶業(yè)的發(fā)達(dá)。《周禮·地官》中說：“人掌金玉錫石之地”，這是古代文獻(xiàn)關(guān)于礦業(yè)的最早記載，反映當(dāng)時(shí)已特設(shè)專職官員掌管官營礦業(yè)了。
春秋戰(zhàn)國之際進(jìn)入鐵器時(shí)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(xiàn)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(shí)期都已進(jìn)行開采。
菱鐵礦
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(shí)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。
價(jià)值應(yīng)用
菱鐵礦
中國菱鐵礦資源十分豐富，目前已探明儲(chǔ)量近20億噸，另存保有儲(chǔ)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(gè)省的菱鐵礦儲(chǔ)量都超過億噸。如陜西臨水大西溝菱鐵礦礦床儲(chǔ)量超過三億噸。但巳利用的菱鐵礦不足總儲(chǔ)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。
菱鐵礦
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(diǎn)在于：原料價(jià)格低廉且儲(chǔ)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(jì)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(qiáng)度：>；650Kg/cm2
莫氏硬度：>；6.5，熱穩(wěn)定性：700℃不開裂
強(qiáng)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)
其他資料
地質(zhì)研究所朱祥坤研究員團(tuán)隊(duì)在對(duì)天津薊縣中、新元古代剖面進(jìn)行野外考察時(shí)，在鐵嶺子村附近的下馬嶺組地層中發(fā)現(xiàn)了大量原生菱鐵礦。
富含菱鐵礦的層位出露于下馬嶺組下部，為一套碳質(zhì)巖系，主要為粉砂巖和黑色頁巖。粉砂巖、頁巖中夾有鐵結(jié)核層，三者常互層出現(xiàn)。這些鐵結(jié)核表面呈褐紅色，扁平橢球狀，致密塊狀構(gòu)造，多數(shù)直徑在1cm～15cm間，少數(shù)可達(dá)30cm左右，其最大扁平面平行于層面，圍巖層理繞結(jié)核生長。結(jié)核新鮮斷面呈灰色，具有碳酸鹽巖特征，硬度小于小刀，比重明顯大于泥巖、灰?guī)r或白云巖。據(jù)此將鐵質(zhì)結(jié)核初步定為菱鐵礦結(jié)核。這一認(rèn)識(shí)得到了進(jìn)一步室內(nèi)工作（包括顯微鏡下鑒定、X射線粉晶衍射及電子探針分析）的證實(shí)。
薊縣鐵嶺子村下馬嶺組剖面中菱鐵礦的含量非常豐富，可能具有經(jīng)濟(jì)意義，有必要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查。同時(shí)，這一發(fā)現(xiàn)在研究元古宙環(huán)境演化方面也具有重要意義。
基本工藝
菱鐵礦石的主要選礦方法是焙燒磁選法和重選法。主要設(shè)備－破碎磨礦設(shè)備中國鐵礦石破碎作業(yè)基本按照五種流程進(jìn)行生產(chǎn)，一段破碎多是供自磨機(jī)磨礦用料，破碎粒度為350～0mm或250～0mm二段破碎、三段開路破碎、三段閉路破碎和四段破碎多是供球磨機(jī)或棒磨機(jī)磨礦用料，破碎粒度為25～0mm、20～0mm、15～0mm和12～0mm。按破碎產(chǎn)品粒度分為粗碎、中碎和細(xì)碎三種破碎設(shè)備。粗破碎機(jī)采用顎式破碎機(jī)或旋回破碎機(jī)。大型鐵礦石選廠多用1500mm×2100mm顎式破碎機(jī)和1500mm/300mm或1200mm/180mm旋回破碎機(jī)。中破碎機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎機(jī)。細(xì)破碎機(jī)采用短頭型圓錐破碎機(jī)。磨礦主要采用一段磨礦、二段磨礦和三段磨礦流程。其中有連續(xù)磨礦和階段磨礦或帶有選別或帶有細(xì)篩的磨礦流程。提高自磨機(jī)的處理量，采用礫磨對(duì)一些礦石具有降低球耗和電耗，從而降低選礦成本的效果。
菱鐵礦選取工藝
開采含凌鐵礦石先由鄂式破碎機(jī)進(jìn)行初步破碎，在破碎至合理細(xì)度后經(jīng)由提升機(jī)、給礦機(jī)均勻送入磨機(jī)，由磨機(jī)對(duì)礦石進(jìn)行研磨；經(jīng)過磨機(jī)研磨的礦石細(xì)料進(jìn)入下一道工序：分級(jí)；借助固體顆粒的比重不同而在液體中沉淀的速度不同的原理，對(duì)礦石混合物進(jìn)行洗凈、分級(jí)；經(jīng)過洗凈和分級(jí)的礦物混合料在經(jīng)過磁選機(jī)時(shí)，由于各種礦物的比磁化系數(shù)不同，經(jīng)由磁力和機(jī)械力將混合料中的磁性物質(zhì)分離開來。按鐵礦的性質(zhì)選礦強(qiáng)磁或弱磁進(jìn)行分選，經(jīng)過烘干機(jī)烘干，即可得到干燥的鐵礦，一般經(jīng)選別后的精礦，品質(zhì)可達(dá)到95%以上。
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有機(jī)化合物一般是指含碳?xì)滏I的化合物，因此不包括碳氧化物（如一氧化碳、二氧化碳）、碳酸鹽、氰化物、硫氰化物、氰酸鹽、金屬碳化物等物質(zhì)。但是，部分不包含碳?xì)滏I的化合物，如四氯化碳等全鹵代烴，可以看作氫原子被鹵素取代的產(chǎn)物，仍屬于有機(jī)化合物。
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這家伙太懶了，什么都沒寫！
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