колумбит
колумбит | |
---|---|
Общий | |
Категория | Оксидные минералы |
Формула (повторяющаяся единица) | (Фе II ,Мн II )Nb 2 O 6 , или в формуле оксида (Фе II ,Мн II )O Nb 2 O 5 |
Имеет символ IMA. | Клуб [1] |
Классификация Штрунца | 4.ДБ.35 |
Кристаллическая система | орторомбический |
Кристаллический класс | Дипирамидальный (ммм) Символ HM : (2/м 2/м 2/м) |
Космическая группа | Pbcn |
Идентификация | |
Цвет | Черный, коричневато-черный. |
Кристальная привычка | Массивная – зернистая – обычная текстура, наблюдаемая в граните и других магматических породах; Полосатый – параллельные линии на поверхности кристалла или поверхности скола. |
Расщепление | [010] Отличительные |
Перелом | Субраковинный: переломы, возникшие в хрупких материалах, характеризующиеся полуизогнутыми поверхностями. |
шкала Мооса твердость | 6 |
Блеск | Субметаллический |
Полоса | Черновато-коричневый |
Удельный вес | 5,3–7,3, средний = 6,3 |
Оптические свойства | Двухосный (+), b = 2,29–2,4 |
Другие характеристики | Радиоактивный , нефлуоресцентный. |
Ссылки | [2] [3] [4] [5] |
Колумбит , также называемый ниобитом , ниобит-танталитом и колумбатом , с общей химической формулой ( Фе II , Мн II ) Nb 2 O 6 , представляет собой группу минералов черного цвета , представляющую собой ниобиевую руду. Он имеет субметаллический блеск , высокую плотность и представляет собой ниобат железа и марганца. Ниобит имеет множество применений в космической, строительной и медицинской промышленности. Датирование колумбитовых минералов в основном завершается датированием по урану и свинцу (U-Pb), а это медленный процесс.
Колумбит имеет тот же состав и кристаллическую симметрию ( орторомбическую ), что и танталит . [6] их часто объединяют в полусингулярную минеральную серию, называемую колумбит-танталит Фактически, во многих справочниках по минералам или колтан. Однако танталит имеет гораздо больший удельный вес , чем колумбит, более 8,0 по сравнению с 5,2 у колумбита. [7] Образование колумбита зависит от концентрации присутствующих металлов, влияющих на кристаллическую структуру минерала, и воздействия окружающей среды.
Колумбит — полиморф тапиолита ; они имеют одинаковый химический состав, но разную кристаллическую симметрию: ромбическую для колумбита и тетрагональную для тапиолита. [8] Самый крупный зарегистрированный монокристалл колумбита состоял из пластин толщиной 6 мм (0,24 дюйма) и размерами 76 см × 61 см (30 × 24 дюйма). [9]
Колумбит содержит различное количество тория и урана , что делает его радиоактивным. [10] Колтан, разновидность колумбита с преобладанием тантала, часто добывается кустарями и мелкими горняками с риском для окружающей среды и здоровья человека из-за нерегулируемых условий труда.
История и этимология
[ редактировать ]Эта группа минералов была впервые обнаружена в Хаддаме, штат Коннектикут , в США. [11] О появлении колумбита в Соединенных Штатах стало известно благодаря образцу, предположительно принадлежавшему Джону Уинтропу (1606–1676), первому губернатору колонии Коннектикут и заядлому коллекционеру минералов. Среди 600 других образцов он был подарен его тезкой и внуком Джоном Уинтропом (1681–1747) Гансу Слоану , президенту королевского общества Лондонского , после того как он стал членом Королевского общества в 1737 году. [12]
В 1801 году Чарльз Хэтчетт элемент ниобий . обнаружил в этом образце [13] который он назвал колумбием в честь исследователя Христофора Колумба . [14]
Виды колумбита
[ редактировать ]Колумбит образует непрозрачные кристаллы от черного до темно-коричневого цвета. [15] Образование кристаллов варьируется в зависимости от присутствующего вида.
Колумбит образует ряд с с преобладанием тантала аналогом ферротанталитом и аналогом с преобладанием марганца манганоколумбитом . Манганоколумбит имеет химическую формулу (Mn, Fe)(Nb, Ta) 2 O 6 , часто с небольшими концентрациями тантала и железа. Манганоколумбит часто встречается в пегматитах — мелкозернистых магматических породах. [15]
Богатым железом членом группы колумбита является ферроколумбит FeNb 2 O 6 , также небольшие концентрации олова и вольфрама могут присутствовать . Этот вид колумбита часто встречается в пегматитах в виде мелкозернистых магматических пород. [15]
Иттроколумбит — это богатый иттрием колумбит с формулой (Y,U,Fe)(Nb,Ta)O.
4 — радиоактивный минерал, найденный в Мозамбике . [16] Этот минерал образуется за счет пегматитов и редкометальных гранитов. [15]
Структура
[ редактировать ]Атомы колумбита образуют октаэдрическую структуру, в которой атомы ниобия или тантала окружают атом кислорода. В целом колумбит образует орторомбические кристаллы, приблизительная длина осей кристалла которых составляет a ≈ 14,27, b ≈ 5,73 и c ≈ 5,06 Å. [17] Различные виды колумбита, такие как манганоколумбит или ферроколумбит, могут изменять длину кристаллических осей. [17]
Поскольку колумбит может образовывать разновидности с другими минералами, физические свойства минерала могут меняться. При нагревании ферроколумбита происходит одинаковое расширение осей «а» и «b». [17] Кроме того, из-за размера ионов и общей структуры ферроколумбит более сжимаем, чем манганоколумбит. [17] При нагревании манганоколумбита происходит расширение оси «а», что приводит к неравномерному изменению структуры. [17]
Приложения
[ редактировать ]Когда ниобит извлекается из колумбита в процессе переработки руды, его можно найти в аэрокосмической, строительной и медицинской промышленности. [18] В аэрокосмической промышленности суперсплавы могут быть созданы . Суперсплавы ниобита создают материал с малой массой и высоким сопротивлением, часто используемый в космических кораблях. [18] В строительстве некоторые высокопрочные низколегированные (HSLA) стали. из ниобита создают [18] Кроме того, ниобит, извлеченный из колумбита, можно использовать для создания электронных компонентов, используемых в медицинском оборудовании, таком как магнитно-резонансная томография (МРТ) и ядерный магнитный резонанс (ЯМР). [18]
Формирование
[ редактировать ]Колумбит часто встречается в пегматитовых и аллювиальных отложениях, а также гранитных породах. [19] Минералы колумбита в основном состоят из магния , железа , ниобия и тантала следовые количества олова , титана и скандия . , при этом наблюдаются [19] Общий состав колумбита влияет на кристаллическую структуру, приводя к различным процессам образования. В настоящее время существуют две известные теории образования колумбита. Одна теория была разработана из-за сильного притяжения ниобия и тантала в колумбите к силикатным расплавам, обнаруженным в земной коре или мантии. [20] Кроме того, в присутствии магмы колумбит образуется в результате двух процессов кристаллизации . [15] Первый процесс кристаллизации создает ниобиевое ядро, а второй процесс кристаллизации создает танталовый ободок. [15] Эта теория известна благодаря текстуре минерала на жидкой стадии и магматической фракционной кристаллизации , которая происходит во время формирования. [20] Другая известная теория образования ниобия и тантала в колумбитовых минералах связана с гидротермальными жидкостями. [20] Эта теория предполагает, что гидротермальные жидкости взаимодействуют с колумбитом во время образования, в результате чего образуются кристаллы неправильной формы. [15]
Вполне возможно, что обе теории работают вместе друг с другом, образуя минералы колумбита, а также различные виды колумбита, такие как манганколумбит, ферроколумбит и иттроколумбит.
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]Колумбитовые минералы могут быть радиоактивными из-за следовых количеств урана и тория . Радиоактивные минералы нестабильны из-за выделения радиации , которая оказывает негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. В каждой стране действуют разные законы относительно перевозки радиоактивных материалов. [21]
При добыче колумбита загрязнение грунтовых и поверхностных вод вызывает беспокойство из-за присутствия тяжелых металлов в пустой породе. Кроме того, пустая порода может привести к кислому дренажу шахт , что может повлиять на грунтовые и поверхностные воды. [21] Для получения чистого колумбита добывается большое количество пустой породы, что приводит к негативному воздействию на окружающую среду. [21]
При извлечении ниобита или тантала из колумбита используются сильные кислоты при высоких температурах, которые оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Плавиковая кислота и серная кислота используются в процессах переработки руды при температурах 250-300°С. тот С. [22] Эти кислоты могут вызывать закисление почвы , загрязнение воздуха и воды , что, в свою очередь, влияет на экосистемы. Современная технология переработки колумбитовой руды не является селективной, что приводит к примесям, присутствующим в очищенных образцах колумбита. [22] Для удаления примесей требуется более высокая концентрация кислоты, что приводит к увеличению потенциальной опасности для окружающей среды. [23]
Встречаться
[ редактировать ]Существует три приложения для датирования минералов группы колумбита, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки. К этим методам относятся датирование урана и свинца (U-Pb) , масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой с лазерной абляцией (LA-ICP-MS) и масс-спектрометрия вторичных ионов (SIMS). Метод U-Pb позволяет определить местоположение и возраст группы минералов колумбита по соотношению U/Pb. [24] [25] Этот метод часто сочетается с масс-спектрометрией с термической ионизацией изотопного разбавления (ID-TIMS) для повышения точности. [24] [25] Метод LA-ICP-MS используется in situ для датирования минералов колумбит-танталит с погрешностью менее пяти процентов по изотопному соотношению урана и свинца. [25] Метод ВИМС обладает высоким пространственным разрешением и высокой точностью измерения изотопов свинца в колумбитовых минералах. [25] Методы LA-ICP-MS и SIMS обычно не используются из-за отсутствия сертифицированного эталонного материала. [25]
Кустарная и мелкая добыча полезных ископаемых
[ редактировать ]Кустарная и мелкомасштабная добыча полезных ископаемых обеспечивает рабочие места миллионам людей, но обычно оказывает негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. [26] Этот тип добычи полезных ископаемых выполняется небольшими группами людей, обычно в рамках более крупного горнодобывающего предприятия, с использованием простого добывающего оборудования. [27] Это простое добывающее оборудование может включать в себя кирки , лопаты , тазы и минимальную тяжелую технику . [27] Колтан , вид колумбита с преобладанием тантала, часто добывается кустарным способом из-за его широкого применения в электронике. [28] Кустарная и мелкомасштабная добыча полезных ископаемых распространена в таких регионах, как Африка, Азия, Океания, Центральная Америка и Южная Америка. [27] Хотя этот тип добычи полезных ископаемых важен для местной экономики и средств к существованию, он часто не регулируется, что приводит к незаконной добыче полезных ископаемых и небезопасным условиям труда. Из-за нерегулируемых условий могут иметь место плохое обращение с старателями-старателями, насилие, незаконная торговля, а иногда и детский труд . [27] Кроме того, при добыче колтана часто возникают долгосрочные последствия для здоровья из-за присутствия радиоактивного материала в минерале. [26] В таких странах, как Сьерра-Леоне, Либерия и Демократическая Республика Конго, прибыльная торговля минералами, такими как колтан, произошла из-за отсутствия государственного контроля над кустарной и мелкомасштабной добычей полезных ископаемых в этом районе. [27]
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Иса, Мохаммед Энга; Абдулмумин, Нуху Абдулкадир; Элаойи, Пол Д.; Ауду, Эфраим (9 декабря 2019 г.). «Влияние деятельности по добыче колумбита/танталита (КОЛТАН) на качество воды в горнодобывающем районе Эдеге-Мбеки в штате Насарава, Северо-Центральная Нигерия» . Вестник Национального исследовательского центра . 43 (1): 179. дои : 10.1186/s42269-019-0237-0 . ISSN 2522-8307 .
- Цзо, Юшань; Гао, Чжэнси; Цзо, Лей; Чжан, Пэн; Лю, Руй; Чжан, Цин; Чжан, Тинтин (3 декабря 2022 г.). «Ультраструктура колумбит-танталитового минерала из месторождения Ta-Nb Чжаоцзингоу в Северо-Китайском кратоне: прямое доказательство механизма образования минералов группы колумбита» . Геофлюиды . 2022 : e8125419. дои : 10.1155/2022/8125419 . ISSN 1468-8115 .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
- ^ Минераленатлас
- ^ Данные о минералах колумбита-(Fe)
- ^ Колумбит-(Fe) на Mindat.org
- ^ Дампаре, SB; Ньярко, БЖБ; Осаэ, С.; Акахо, EHK; Асиеду, Дания; Серфор-Армах, Ю.; Обнаженная, П. (2005). «Одновременное определение тантала, ниобия, тория и урана в россыпных колумбит-танталитовых месторождениях района Аким Ода Ганы методом эпитермального инструментального нейтронно-активационного анализа» . Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 265 : 53–59. дои : 10.1007/s10967-005-0860-0 . S2CID 97891922 .
- ^ Чуканов Никита В.; Пасеро, Марко; Аксенов Сергей М.; Бритвин, Сергей Н.; Зубкова Наталья Владимировна; Да, Ли; Витцке, Томас (08 сентября 2022 г.). «Колумбитовая супергруппа минералов: номенклатура и классификация» . Минералогический журнал . 87 (1): 18–33. дои : 10.1180/mgm.2022.105 . ISSN 0026-461X . S2CID 252172669 .
- ^ Mindat.org Танталит
- ^ П. Черни и др. «Разрыв танталит-тапиолит: природные комплексы в сравнении с экспериментальными данными» Канадский минералог 30 (1992) 587 скачать бесплатно.
- ^ ПК Риквуд (1981). «Самые крупные кристаллы» (PDF) . Американский минералог . 66 : 885–907.
- ^ «Одновременное определение тантала, ниобия, тория и урана в россыпных колумбит-танталитовых месторождениях района Аким Ода Ганы методом эпитермального инструментального нейтронно-активационного анализа» . Проверено 2 февраля 2021 г.
- ^ Смит, Эдгар Ф. (1905). «Наблюдения за Колумбием и Танталом» . Труды Американского философского общества . 44 (180): 151–158. ISSN 0003-049X . JSTOR 983511 .
- ^ Уинтроп, Джон (1844). Силлиман, Бенджамин (ред.). «Ст. V. Выборки из древнего каталога объектов естественной истории, сложившегося в Новой Англии более ста лет назад» . Амер. J. Наука и искусство 47 . Нью-Хейвен: Болдуин, Крэдок и Джой. п. 282 . Проверено 12 февраля 2015 г.
... (с.282:) Мистер Уинтроп был внуком первого губернатора Коннектикута, правнуком первого губернатора Массачусетса ... (с.290:) Черный минерал... Это Колумбит? ... оказалось, что оно было отправлено... сэру Хансу Слоану мистером Уинтропом из Массачусетса. ...'
- ^ Гриффит, Уильям П.; Моррис, Питер Дж.Т. (22 сентября 2003 г.). «Чарльз Хэтчетт, FRS (1765–1847), химик и первооткрыватель ниобия» (PDF) . Заметки и отчеты Лондонского королевского общества . 57 (3). Лондон: Издательство Королевского общества: 359. doi : 10.1098/rsnr.2003.0216 . S2CID 144857368 . Проверено 12 февраля 2015 г.
... В 1800–01, когда он расставлял некоторые минералы в Британском музее в Блумсбери, он особенно заинтересовался экземпляром, который был описан в каталоге «Металлы» сэра Ханса Слоана, № 1. 2029 из его коллекции, как «очень тяжелый черный камень с золотыми прожилками… из Наутнеага». От мистера Уинтропа... Донором, вероятно, был Джон Уинтроп (1681–1747), правнук основателя колонии Массачусетского залива. Когда Уинтроп был избран ФРС в 1734 году, он подарил сэру Гансу Слоану, тогдашнему президенту Общества, коллекцию из около 600 минералов. ...'
- ^ Джеймсон, Роберт (1805). Система минералогии, Vol. II . Эдинбург: Белл и Брэдфют (и др.). п. 582 . Проверено 15 февраля 2015 г.
... Г-н Хэтчетт обнаружил, что он содержит металл, который по своим свойствам нельзя отнести ни к одному из известных до сих пор; поэтому он придерживался мнения, что его следует рассматривать как новый род, которому он дал название Columbium в честь первооткрывателя Америки . ...'
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Сиачок, Астрид; Гарсия, Родольфо; Влах, Сильвио РФ (04 мая 2020 г.). «Нахождение и состав колумбита-(Fe) в восстановленном плутоне Десемборк А-типа, провинция Грасиоза (юго-юго-юго-восток Бразилии)» . Минералы . 10 (5): 411. Бибкод : 2020Мин...10..411С . дои : 10.3390/мин10050411 . ISSN 2075-163X .
- ^ Абдель Гавад, Ахмед Э.; Али, Халед; Элива, Хасан; Сайед, Мичиган; Хандакер, Майин Уддин; Брэдли, Дэвид А.; Осман, Хамид; Элесави, Басем Х.; Ханфи, Мохамед Ю. (07 декабря 2021 г.). «Радиологическое исследование отложений: пример Вади Род Эльсайалла в юго-восточной пустыне Египта» . Прикладные науки . 11 (24): 11884. doi : 10.3390/app112411884 . ISSN 2076-3417 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Балассоне, Джузеппина; Даниси, Роза Микаэла; Армбрустер, Томас; Альтомаре, Анджела; Молитерни, Анна Грация; Петти, Кармела; Мондилло, Никола; Гиара, Мария Розария; Савиано, Микеле (01 июля 2015 г.). «Знакомство с кристаллохимией и катионным порядком колумбита (Fe) и колумбита (Mn) на основе явлений во всем мире» . Neues Jahrbuch für Mineralogie - Abhandlungen . 192 (3): 275–287. дои : 10.1127/njma/2015/0285 . ISSN 0077-7757 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Санчес-Сегадо, Серхио; Монти, Тамара; Катриб, Джулиано; Кингман, Сэмюэл; Доддс, Крис; Джа, Анимеш (21 декабря 2017 г.). «На пути к устойчивой переработке минералов группы колумбита: выяснение связи между диэлектрическими свойствами и физико-химическими превращениями в минеральной фазе» . Научные отчеты . 7 (1): 18016. Бибкод : 2017NatSR...718016S . дои : 10.1038/s41598-017-18272-3 . ISSN 2045-2322 .
- ^ Перейти обратно: а б Уайз, Майкл А.; Браун, Кэтлин Д. (1 декабря 2011 г.). «Химический состав сосуществующих минералов группы колумбита и касситерита из пегматита Блэк-Маунтин, штат Мэн» . Европейский журнал минералогии . 23 (5): 817–828. Бибкод : 2011EJMin..23..817W . дои : 10.1127/0935-1221/2011/0023-2102 . ISSN 0935-1221 .
- ^ Перейти обратно: а б с Цзо, Юшань; Гао, Чжэнси; Цзо, Лей; Чжан, Пэн; Лю, Руй; Чжан, Цин; Чжан, Тинтин (3 декабря 2022 г.). Ян, Фань (ред.). «Ультраструктура колумбит-танталитового минерала из месторождения Ta-Nb Чжаоцзингоу в Северо-Китайском кратоне: прямое доказательство механизма образования минералов группы колумбита» . Геофлюиды . 2022 : 1–9. дои : 10.1155/2022/8125419 . ISSN 1468-8123 .
- ^ Перейти обратно: а б с Иса, Мохаммед Энга; Абдулмумин, Нуху Абдулкадир; Элаойи, Пол Д.; Ауду, Эфраим (декабрь 2019 г.). «Влияние деятельности по добыче колумбита/танталита (КОЛТАН) на качество воды в горнодобывающем районе Эдеге-Мбеки в штате Насарава, Северо-Центральная Нигерия» . Вестник Национального исследовательского центра . 43 (1). дои : 10.1186/s42269-019-0237-0 . ISSN 2522-8307 .
- ^ Перейти обратно: а б Санчес-Сегадо, Серхио; Монти, Тамара; Катриб, Джулиано; Кингман, Сэмюэл; Доддс, Крис; Джа, Анимеш (21 декабря 2017 г.). «На пути к устойчивой переработке минералов группы колумбита: выяснение связи между диэлектрическими свойствами и физико-химическими превращениями в минеральной фазе» . Научные отчеты . 7 (1): 18016. Бибкод : 2017NatSR...718016S . дои : 10.1038/s41598-017-18272-3 . ISSN 2045-2322 .
- ^ Баба, Алафара Абдуллахи; Джейкоб, Сандей О.; Олаолува, Дауд Т.; Абубакар, Абдулрахман; Вомилою, Адеола О.; Оласинде, Фаузат Т.; Абдулкарим, Айшат Ю. (23 апреля 2018 г.). «Обработка нигерийской богатой колумбитом ильменитовой руды для улучшения промышленного применения раствором серной кислоты» . Индонезийский горный журнал . 21 (1): 9–19. doi : 10.30556/imj.Vol21.No1.2018.674 . ISSN 2527-8797 .
- ^ Перейти обратно: а б Тапстер, Саймон; Брайт, Джошуа В.Г. (18 декабря 2020 г.). «Высокоточная U-Pb-систематика касситерита ID-TIMS с использованием гидротермального разложения с низким уровнем загрязнения: значение для LA-ICP-MS и геохронологии рудных месторождений» . Геохронология . 2 (2): 425–441. Бибкод : 2020GeChr...2..425T . doi : 10.5194/gchron-2-425-2020 . ISSN 2628-3697 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Фэн, Юнган; Лян, Тин; Чжан, Цзе; Ван, Ицянь; Чжоу, И; Ян, Сюцин; Гао, Цзинган; Ван, Хуэй; Дин, Кун (август 2019 г.). «Колумбитовая U-Pb геохронология литий-пегматитов Калуань в Северном Синьцзяне, Китай: значение для генезиса и истории распространения редкоэлементных пегматитов» . Минералы . 9 (8): 456. Бибкод : 2019Мой....9..456F . дои : 10.3390/мин9080456 . ISSN 2075-163X .
- ^ Перейти обратно: а б Акивуми, Фенда А.; Холлист, Артур О. (апрель 2016 г.). «Новинка на старом блоке: колтан, конфликтные минералы и послевоенное восстановление в Сьерра-Леоне» . Добывающая промышленность и общество . 3 (2): 316–319. дои : 10.1016/j.exis.2015.06.002 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Родригес-Новоа, Фелипе; Холли, Элизабет (январь 2023 г.). «Сосуществование крупномасштабной добычи полезных ископаемых (LSM) и кустарной и мелкой добычи полезных ископаемых (ASM) в Перу и Колумбии» . Ресурсная политика . 80 : 103162. Бибкод : 2023RePol..8003162R . doi : 10.1016/j.resourpol.2022.103162 . ISSN 0301-4207 .
- ^ «Кустарная и мелкомасштабная добыча полезных ископаемых» , Breaking New Ground , Routledge, стр. 313–334, 05 декабря 2016 г., doi : 10.4324/9781315541501-17 , ISBN 978-1-315-54150-1 , получено 6 апреля 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Тексты в Wikisource:
- « Колумбит ». Новая международная энциклопедия . 1905.
- « Колумбит ». Британская энциклопедия (11-е изд.). 1911.
- « Колумбит ». Новая энциклопедия Кольера . 1921.