菱铁矿

简介
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菱铁矿
菱铁矿
菱铁矿
菱铁矿常呈结核体或放射状球粒结构的菱铁矿产出；铁的硫化物包括黄铁矿和白铁矿。

菱铁矿岩分布于中国贵州、陕西等省，可构成一定规模的矿床，菱铁矿是典型的成岩矿物，因此菱铁矿矿床大多属成岩期形成的层控矿床。

湖沼相铁质岩：产于某些中、高纬度的沼泽与湖泊中，矿石的结构有鲕状、结核状、球粒状、疏松土状等。

矿石成分以针铁矿常见，其次是菱铁矿、蓝铁矿。

古代的湖沼相铁矿常与含煤地层共生，矿石成分以菱铁矿为主。

产状及产地
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菱铁矿
菱铁矿的成因主要有二。

其一，外生成因，产自沉积岩中：这些层状的碎屑沉积岩大多带有来自生物的有机组份－－例如（黑色）页岩、煤层等，换言之，菱铁矿是在低氧的情况下藉生物作用形成；其二，形成于中温至低温的热液矿脉内：菱铁矿常见于变质沉积岩中，是热液堆积后形成的脉石矿物；此外，伟晶岩中亦可能出现菱铁矿。

其一，外生成因，产自沉积岩中：这些层状的碎屑沉积岩大多带有来自生物的有机组份－－例如（黑色）页岩、煤层等，换言之，菱铁矿是在低氧的情况下借生物作用形成；其二，形成于中温至低温的热液矿脉内：菱铁矿常见于变质沉积岩中，是热液堆积后形成的脉石矿物；此外，伟晶岩中亦可能出现菱铁矿。

其常见的共生矿物有：石英、黄铁矿（pyrite）、褐铁矿（limonite）、针铁矿（goethite）、黄铜矿（chalcopyrite）、闪锌矿（sphalerite）、冰晶石（cryolite）、方铅矿（galena）、重晶石（barite）、方解石、白云石（dolomite）、萤石（fluorite）等。

其常见的共生矿物有：石英、黄铁矿（pyrite）、褐铁矿（limonite）、针铁矿（goethite）、黄铜矿（chalcopyrite）、闪锌矿（sphalerite）、冰晶石（cryolite）、方铅矿（galena）、重晶石（barite）、方解石、白云石（dolomite）、萤石（fluorite）等。

世界着名的菱铁矿产地有：波兰，捷克波西米亚（Bohemia），德国的Harz山脉和Freiberg，法国Lorraine，英国Cornwall，葡萄牙BieraBaixa，美国宾州、密西根州、犹他州、俄亥俄州东部、科罗拉多州、康乃狄格州Roxbury、纽泽西州Franklin、加州SanBernardinoCounty、威斯康辛州Ladysmith、亚利桑那州AntlerMine、纽约州，育空RapidCreek，加拿大蒙特利尔FranconQuarry、魁北克MontSaint-Hilaire，巴西MinasGerais，祕鲁Huancavelica，玻利维亚Tatasi，澳洲新南威尔州BrokenHill、ProspectHill，纳米比亚Otavi的Tsumeb，格陵兰Ivigtut。

原料特点
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菱铁矿
铁元素(Ferrum)的原子序数为26，符号为Fe。

在元素周期表上，铁是第四周期第八副族(ⅧB)的元素。

它与钴和镍同属四周期ⅧB族。

在自然界中，铁元素有4种稳定同位素，其同位素丰度(%)如下(Hertz，1960)：
54Fe—5.81，56Fe—91.64，57Fe—2.21，58Fe—0.34。

铁的原子量平均为55.847(当
12C=12.000时)。

铁的原子半径，取12配位数时，为1.26×10-10m。

铁的原子体积为7.1cm3/克原子，原子密度为7.86g/cm3。

铁原子的电子结构是3d64s2。

铁原子很容易失掉最外层的两个s 电子而呈正二价离子(Fe2 )。

如果再失掉次外层的1个d电子，则呈正三价离子(Fe3 )。

铁元素的这种变价特征，导致铁在不同氧化还原反应中显示出不同的地球化学性质。

铁原子失去第一个电子的电离势(I1)为7.90eV，失去第二个电子的电离势(I2)为16.18eV，失去第三个电子的电离势(I3)为30.64eV。

铁的离子半径随配位数和离子电荷而变化。

据Ahrens(1952)资料，取6配位数时，Fe2 的离子半径为0.074nm，Fe3 的离子半径为0.064nm。

铁离子在含氧盐和卤化物等中构成离子化合物。

铁常与硫和砷等构成共价化合物。

铁的共价半径为1.17×10－１０m。

其键性强度可用铁和硫、砷等的电负性差求得。

铁的电负性，Fe2 为1.8，Fe3 为1.9(波林，1964)。

凡是原子半径与铁相近的元素，当晶体结构相同时，易与铁形成金属互化物，如铁和铂族形成的金属互化物粗铂矿(Pt，Fe)。

凡是离子半径与铁相近的元素，当化学结构式相同时，易与铁发生类质同象替换，如硅酸盐中的铁橄榄石和镁橄榄石类质同象系列；碳酸盐中的菱铁矿和菱锰矿类质同象系列；以及钨酸盐中的钨铁矿和钨锰矿类质同象系列，等等。

离子电位(Φ)是一个重要的地球化学指标。

Fe2 的离子电位为2.70，可在水溶液中呈自由离子(Fe2 )迁移。

Fe3 的离子电位较高，为4.69，它易呈水解产物沉淀。

因此，在还原条件下，有利于Fe2 呈自由离子迁移；在氧化条件下，则Fe2 易氧化为Fe3 而呈水解产物沉淀。

与铁共沉淀的元素(同价的或异价的)共生组合，可用离子电位图来预测。

铁及其化合物的密度、熔点和沸点，以及它们在水中的溶解度或溶度积，是决定铁进行地球化学迁移的重要物理常数。

铁化合物的溶度积(18℃时)，Fe(OH)3为1.1×10-36，Fe(OH)2为1.04×10-14，FeS 为3.7×10-19，等等。

铁的熔化潜热为269.55J/g，蒸发潜热为6343J/g。

相关研究
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共生矿物
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赤铁矿
Fe69.94%，O30.06%，常含类质同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2 、Ca、Mg及少量Ga 和Co。

三方晶系，完好晶体少见。

结晶赤铁矿为钢灰色，隐晶质；土状赤铁矿呈红色。

条痕为樱桃红色或鲜猪肝色。

金属至半金属光泽。

有时光泽暗淡。

硬度5～6。

比重5～5.3。

磁赤铁矿
γ-Fe2O3，其化学组成中常含有Mg、Ti和Mn等混入物。

等轴晶系，五角三四面体晶类，多呈粒状集合体，致密块状，常具磁铁矿假象。

颜色及条痕均为褐色，硬度5，比重4.88，强磁性。

菱铁矿
钛铁矿
FeTiO3，Fe36.8%，Ti36.6%，O31.6%。

三方晶系。

菱面体晶类。

常呈不规则粒状、鳞片状或厚板状。

在950℃以上钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同象。

当温度降低时，即发生熔离，故钛铁矿中常含有细小鳞片状赤铁矿包体。

钛铁矿颜色为铁黑色或钢灰色。

条痕为钢灰色或黑色。

含赤铁矿包体时呈褐色或带褐的红色条痕。

金属-半金属光泽。

不透明，无解理。

硬度5～6.5，比重4～5。

弱磁性。

针铁矿
α-FeO(OH)，含Fe62.9%。

含不定量的吸附水者，称水针铁矿HFeO2·NH2O。

斜方晶系，形态有针状、柱状、薄板状或鳞片状。

通常呈豆状、肾状或钟乳状。

切面具平行或放射纤维状构造。

有时成致密块状、土状，也有呈鲕状。

颜色红褐、暗褐至黑褐。

经风化而成的粉末状、赭石状褐铁矿则呈黄褐色。

针铁矿条痕为红褐色，硬度5～5.5，比重4～4.3。

而褐铁矿条痕则一般为淡褐或黄褐色，硬度1～4，比重3.3～4。

纤铁矿
γ-FeO(OH)，含Fe62.9%。

含不定量的吸附水者，称水纤铁矿FeO(OH)·NH2O。

斜方晶系。

常见鳞片状或纤维状集合体。

颜色暗红至黑红色。

条痕为桔红色或砖红色。

硬度4～5，比重4.01～4.1。

冶矿历史
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菱铁矿
菱铁矿
铜、铁。

东汉设铁官34处，分布地区基本承袋前代，仅云南两处是新设。

此外，在中条山开辟新的铜矿区,云南的锡、铅和银，四川、贵州的汞和川、滇境内的沙金等，均有所发展。

魏晋南北朝时期战乱频仍，黄河中游的官营冶铁业还能维持生产。

长江以南地区受到的破坏较少，在今江苏、浙江、湖北等省境内有较多的冶铁作坊继续得到发展，铜、银、金矿则兴废无常，趋于衰落。

价值应用
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菱铁矿
我们已研制出完全新型的磁性日用陶瓷。

这种陶瓷的主要特点是坯体中含有分布均匀的磁性矿物，可显示磁性，由于是热剩磁，菱铁矿
吸水率：<；0.5% 抗折强度：>；650 Kg/cm2
莫氏硬度：>；6.5 热稳定性：700℃不开裂
强度比普通硅酸盐陶瓷高。

磁性测试：磁化率X比=8319-18636(10-8m3Kg-1)(赤铁矿=60-600 磁铁矿=5.7x104) 铁矿。