Хромит
Хромит | |
---|---|
![]() Октаэдрический кристалл хромита из слоистого комплекса Фритаун в Сьерра-Леоне , Африка (размер: 1,3 x 1,2 x 1,2 см) | |
Общий | |
Категория | Оксидные минералы Шпинельная группа Структурная группа шпинели |
Формула (повторяющаяся единица) | (Fe, Mg)Cr 2 O 4 |
Имеет символ IMA. | Хр [1] |
Классификация Штрунца | 4.BB.05 |
Кристаллическая система | Изометрический |
Кристаллический класс | Шестиоктаэдрический (м 3 м) Символ HM : (4/м 3 2/м) |
Космическая группа | Фд 3 м (№ 227) |
Элементарная ячейка | а = 8,344 Å; З = 8 |
Идентификация | |
Цвет | От черного до коричневато-черного; от коричневого до коричневато-черного цвета на тонких краях в проходящем свете |
Кристальная привычка | Октаэдрический редкий; от массивного до зернистого |
Твиннинг | Закон о шпинели на {Ill} |
Расщепление | Нет, расставание может развиваться по {III} |
Перелом | Неровный |
упорство | хрупкий |
шкала Мооса твердость | 5.5 |
Блеск | Смолистый, жирный, металлический, полуметаллический, матовый |
Полоса | Коричневый |
прозрачность | От полупрозрачного до непрозрачного |
Удельный вес | 4.5–4.8 |
Оптические свойства | изотропный |
Показатель преломления | п = 2,08–2,16 |
Другие характеристики | Слабо магнитный |
Ссылки | [2] [3] [4] [5] |
Хромит — кристаллический минерал, состоящий в основном из оксида железа (II) и оксида хрома (III) соединений . Его можно представить химической формулой FeCr 2 O 4 . Это оксидный минерал, принадлежащий к группе шпинели . Элемент магний может заменять железо в различных количествах, поскольку он образует твердый раствор с магнезиохромитом (MgCr 2 O 4 ). [6] Также может произойти замещение элемента алюминием , приводящее к герциниту (FeAl 2 O 4 ). [7] Сегодня хромит добывают, в частности, для производства нержавеющей стали посредством производства феррохрома (FeCr), который представляет собой сплав железа и хрома. [8]
Зерна хромита обычно встречаются в крупных основных магматических интрузиях, таких как Бушвельд в Южной Африке и Индии. Хромит имеет железно-черный цвет с металлическим блеском , темно-коричневой полосой и твердостью по шкале Мооса 5,5. [9]
Характеристики
[ редактировать ]Хромитовые минералы встречаются главным образом в мафит-ультрамафитовых магматических интрузиях , а также иногда встречаются в метаморфических породах . Хромитовые минералы встречаются в слоистых образованиях, длина которых может составлять сотни километров, а толщина - несколько метров. [10] Хромит также часто встречается в железных метеоритах и образуется в сочетании с силикатами и троилитом . минералами [11]
Кристаллическая структура
[ редактировать ]Химический состав хромита можно представить как FeCr 2 O 4 , где железо находится в степени окисления +2 , а хром - в степени окисления +3. [5] Хромит, представленный в виде руды или в массивной форме, образует мелкие зернистые агрегаты. Структура руды пластинчатая , с изломами по плоскостям слабости. Хромит также может быть представлен в шлифе. Зерна, видимые в шлифах, вкраплены кристаллами идиоморфной или субэдрической формы . [12]
Хромит содержит Mg, двухвалентное железо [Fe(II)], Al и следовые количества Ti. [5] Хромит может превращаться в различные минералы в зависимости от количества каждого элемента в минерале. Хромит является частью группы шпинели , а это означает, что он способен образовывать полный ряд твердых растворов с другими членами той же группы. К ним относятся такие минералы, как хенмингит (FeCr 2 O 4 ), ксиеит (FeCr 2 O 4 ), магнезиохромит (MgCr 2 O 4 ) и магнетит (Fe 2+ Фе 3+ 2 О 4 ). Ченмингит и ксиеит являются полиморфными модификациями хромита, тогда как магнезиохромит и магнетит изоструктурны хромиту. [5]
Размер кристаллов и морфология
[ редактировать ]Хромит встречается в виде массивных и зернистых кристаллов и очень редко в виде октаэдрических кристаллов. Двойникование этого минерала происходит в плоскости {III} по закону шпинели . [5]
Зерна минералов обычно имеют небольшой размер. Однако были обнаружены зерна хромита размером до 3 см. Видно, что эти зерна кристаллизуются из жидкости метеоритного тела, в которой содержится небольшое количество хрома и кислорода. Крупные зерна связаны со стабильными условиями пересыщения , наблюдаемыми с тела метеорита. [11]
Реакции
[ редактировать ]Хромит — важный минерал, помогающий определить условия формирования горных пород. Он может вступать в реакции с различными газами, такими как CO и CO 2 . Реакция между этими газами и твердыми зернами хромита приводит к восстановлению хромита и образованию сплавов железа и хрома . Также возможно образование карбидов металлов в результате взаимодействия с хромитом и газами. [13]
Видно, что хромит образуется на ранней стадии процесса кристаллизации . Это позволяет хромиту быть устойчивым к воздействиям высоких температур и давлений, наблюдаемым в метаморфической серии. Он способен без изменений проходить через метаморфический ряд. Другие минералы с более низким сопротивлением, как видно, заменяются в этом ряду минералами, такими как серпентин , биотит и гранат . [14]
Распределение вкладов
[ редактировать ]
Хромит встречается в виде ортокумулятивных линз в перидотите Земли мантии . также встречается в слоистых ультраосновных Он интрузивных породах. [15] Кроме того, он встречается в метаморфических породах, таких как некоторые серпентиниты . Рудные месторождения хромитов формируются как ранние магматические дифференциаты. Обычно он ассоциируется с оливином , магнетитом , серпентином и корундом . [16] Обширный Бушвельдский магматический комплекс в Южной Африке представляет собой крупное слоистое магматическое до ультраосновного тело от основного , некоторые слои которого на 90% состоят из хромита, образующего редкий тип породы хромитит (ср. хромит, минерал, и хромитит, порода, содержащая хромит). [17] в Магматический комплекс Стиллуотер Монтане также содержит значительное количество хромита. [3]
Хромит, пригодный для промышленной добычи, встречается лишь в нескольких очень крупных месторождениях. Существует два основных типа месторождений хромитов: стратиформные и подиформные. Стратиформные месторождения в расслоенных интрузиях — основной источник ресурсов хромитов — расположены в ЮАР , Канаде , Финляндии , на Мадагаскаре . Запасы хромитов из спорообразных месторождений сосредоточены главным образом в Казахстане , Турции и Албании . Зимбабве — единственная страна, которая содержит значительные запасы хромитов как в стратиформных, так и в подиформных месторождениях. [18]
Стратиформные отложения
[ редактировать ]Стратиформные отложения представлены крупными пластинчатыми телами, обычно сформированными в расслоенных базит - ультраосновных магматических комплексах. На этом типе месторождения добывается 98% мировых запасов хромитов. [19]
Стратиформные отложения обычно имеют докембрийский возраст и встречаются в кратонах . Магматические основных до ультраосновных провинции от , в которых образуются эти отложения, вероятно, были внедрены в континентальную кору , которая могла содержать граниты или гнейсы . Формы этих интрузий описываются как таблитчатые или воронкообразные. Таблитчатые интрузии располагались в виде силлов с параллельной слоистостью этих интрузий. Примеры этих табличных вторжений можно увидеть в магматическом комплексе Стиллуотер и Берд-Ривер . Видно, что воронкообразные интрузии падают к центру интрузии. Это придает слоям в этом интрузии синклинальное образование. Примеры такого типа вторжений можно увидеть в Бушвельдском магматическом комплексе и Великой Дайке . [19]
Хромит можно увидеть в стратиформных отложениях в виде нескольких слоев, состоящих из хромитита . Толщина этих слоев колеблется от 1 см до 1 м. Боковые глубины могут достигать длины 70 км. Хромитит является основной породой в этих слоях, причем 50–95% его состоит из хромита, а остальная часть состоит из оливина , ортопироксена , плагиоклаза , клинопироксена и различных продуктов изменения этих минералов. Признак воды в магме определяется наличием коричневой слюды . [19]
Подиформные отложения
[ редактировать ]Видно, что в толщах офиолитов встречаются стручковые отложения . Стратиграфия офиолитовой толщи представлена глубоководными океаническими отложениями, подушечными лавами , пластинчатыми дайками , габбро и ультраосновными тектонитами . [19]
Эти месторождения встречаются в ультраосновных породах, особенно в тектонитах. Видно, что к кровле тектонитов обилие стручковых отложений увеличивается. [19]
Подиформные отложения имеют неправильную форму. «Под» — это термин, данный геологами для обозначения неопределенной морфологии этого месторождения. На этом месторождении наблюдается расслоение , параллельное расслоению вмещающей породы. Подиформные отложения описываются как дискордантные, субсогласные и конкордантные. Хромит в подиформных отложениях образует ксеноморфные зерна. Руды этого типа месторождений имеют узловатую текстуру и представляют собой рыхлые конкреции размером 5–20 мм. Другими минералами, встречающимися в стручковых отложениях, являются оливин , ортопироксен , клинопироксен , паргасит , Na-слюда , альбит и жадеит . [19]
Воздействие на здоровье и окружающую среду
[ редактировать ]Хром, извлеченный из хромита, широко используется во многих отраслях промышленности, включая металлургию, гальванику, краску, дубление и производство бумаги. Загрязнение окружающей среды шестивалентным хромом является серьезной проблемой для здоровья и окружающей среды. Хром наиболее стабилен в своей трехвалентной форме (Cr(III)), которая встречается в стабильных соединениях, таких как природные руды. Cr(III) является важным питательным веществом, необходимым для метаболизма липидов и глюкозы у животных и человека. Напротив, вторая наиболее стабильная форма, шестивалентный хром (Cr(VI)), обычно образуется в результате деятельности человека и редко встречается в природе (например, крокоит ), и является высокотоксичным канцерогеном, который может привести к гибели животных и людей при попадании в организм. большие дозы. [20]
Влияние на здоровье
Добыча хромитовой руды направлена на производство феррохрома и дает хромитовый концентрат с высоким соотношением хрома и железа. [21] Его также можно измельчить и переработать. Хромитовый концентрат в сочетании с восстановителем , таким как уголь или кокс , и в высокотемпературной печи может дать феррохром . Феррохром — это разновидность ферросплава , который представляет собой сплав между хромом и железом. Этот ферросплав, как и хромитовый концентрат, может оказывать различное воздействие на здоровье. Внедрение четкого подхода к контролю и отдельных методов смягчения последствий может повысить важность безопасности здоровья человека. [22]
Когда хромитовая руда подвергается воздействию поверхностных условий, выветривание и окисление могут произойти . Элемент хром наиболее распространен в хромите в трехвалентной форме (Cr-III). Когда хромитовая руда подвергается воздействию надземных условий, Cr-III может превращаться в Cr-VI , который представляет собой шестивалентное состояние хрома. Cr-VI получают из Cr-III путем сухого помола или измельчения руды. Это происходит из-за влажности процесса помола, а также атмосферы, в которой происходит помол. Влажная среда и бескислородная атмосфера являются идеальными условиями для производства меньшего количества Cr-VI, в то время как, как известно, наоборот, образуется больше Cr-VI. [23]
при производстве феррохрома Замечено, что выбрасываются такие загрязняющие вещества в воздух , как оксиды азота , оксиды углерода и оксиды серы , а также частицы пыли с высокой концентрацией тяжелых металлов, таких как хром , цинк , свинец , никель и кадмий . Во время высокотемпературной плавки хромитовой руды для получения феррохрома Cr-III превращается в Cr-VI. Как и хромитовую руду, феррохром измельчается и, следовательно, производит Cr-VI. Поэтому Cr-VI попадает в пыль при феррохрома производстве . Это создает риски для здоровья, такие как возможность вдыхания и вымывания токсинов в окружающую среду. Воздействие хрома на человека происходит при проглатывании, контакте с кожей и вдыхании. Хром-III и VI будут накапливаться в тканях человека и животных. Выведение этого типа хрома из организма имеет тенденцию быть очень медленным, а это означает, что повышенные концентрации хрома можно наблюдать десятилетия спустя в тканях человека. [23]
Воздействие на окружающую среду
Добыча хромита, производство хрома и феррохрома могут оказывать токсичное воздействие на окружающую среду. [23] хромита Добыча необходима, когда дело доходит до производства товаров народного потребления . [24]
В результате вымывания почв и явных сбросов в результате промышленной деятельности в водную толщу попадут выветривания горных пород, содержащих хром. Путь поглощения хрома растениями до сих пор неясен, но, поскольку это несущественный элемент, у хрома не будет четкого механизма этого поглощения, независимого от видообразования хрома. [25] Исследования растений показали, что токсическое воздействие хрома на растения включает такие явления, как увядание, узкие листья, задержка или замедление роста, снижение выработки хлорофилла , повреждение корневых мембран, маленькая корневая система, гибель и многое другое. [23] По структуре хром аналогичен другим незаменимым элементам, а это значит, что он может влиять на минеральное питание растений. [25]

Во время промышленной деятельности и производства такие вещи, как отложения, вода, почва и воздух, загрязняются и загрязняются хромом. Шестивалентный хром оказывает негативное воздействие на экологию почвы, поскольку он уменьшает присутствие, функции и разнообразие почвенных микроорганизмов. [23] Концентрация хрома в почве варьируется в зависимости от различного состава отложений и горных пород, из которых состоит почва. Хром, присутствующий в почве, представляет собой смесь Cr(VI) и Cr(III). [25] Некоторые типы хрома, такие как хром-VI, способны проникать в клетки организмов. Частицы пыли от промышленной деятельности и промышленные сточные воды загрязняют и загрязняют поверхностные и подземные воды и почвы. [23]
В водной среде хром может подвергаться таким процессам, как растворение , сорбция , осаждение , окисление , восстановление и десорбция . [25] В водных экосистемах хром биоаккумулируется в беспозвоночных, водных растениях, рыбах и водорослях. Эти токсические эффекты будут действовать по-разному, поскольку такие факторы, как пол, размер и стадия развития организма, могут различаться. Такие факторы, как температура воды, ее щелочность, соленость, pH и другие загрязнения, также оказывают токсическое воздействие на организмы. [23]

Приложения
[ редактировать ]Хромит можно использовать в качестве огнеупорного материала, поскольку он обладает высокой термостойкостью . [26] Хром, выделенный из хромита, используется при хромировании и легировании для производства коррозионностойких суперсплавов , нихрома и нержавеющей стали . Хром используется как пигмент для стекла, глазури и красок, а также как окислитель при дублении кожи. [27] Его также иногда используют в качестве драгоценного камня . [28]
Обычно известный как хром, это очень важный промышленный металл. Он твердый и устойчивый к коррозии. Его используют для таких вещей, как цветные сплавы, производство нержавеющей стали, химикатов для обработки кожи и создания пигментов. Нержавеющая сталь обычно содержит около 18 процентов хрома. Хром в нержавеющей стали — это материал, который затвердевает, делая ее устойчивой к коррозии. [29]
Самая блестящая отделка автомобиля хромированная. Суперсплавы, содержащие хром, позволяют реактивным двигателям работать в условиях высоких нагрузок, в химически окислительной среде и в условиях высоких температур. [29]
Пигментация керамогранита
[ редактировать ]Керамогранитная плитка часто производится в различных цветах и пигментациях . Обычно цвет быстрообжигаемого керамогранита зависит от черного цвета (Fe, Cr).
22О
Пигмент 3 , довольно дорогой и синтетический . Природный хромит позволяет создать недорогую и неорганическую альтернативу дорогим пигментам (Fe,Cr).
22О
3 , и позволяет избежать существенного изменения или модификации микроструктуры и механических свойств плиток при их введении. [30]
Галерея
[ редактировать ]- Образец хромита под петрографическим микроскопом в просто поляризованном свете (ППЛ)
- Зерна хромита с белого кальцита зернами
- Крупные изометричные кристаллы хромита из Ханхи, округ Кенема , Восточная провинция, Сьерра-Леоне.
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 .
- ^ Энтони, Джон В.; Бидо, Ричард А.; Блад, Кеннет В.; Николс, Монте К. «Хромит». Справочник по минералогии (PDF) . Минералогическое общество Америки. п. 122. Архивировано из оригинала (PDF) 13 мая 2021 года . Проверено 13 апреля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Кляйн, Корнейс; Херлбат, Корнелиус С. (1985). Руководство по минералогии (20-е изд.). Уайли. стр. 312–313 . ISBN 0471805807 .
- ^ «Данные о хромитовых минералах» . Веб-минеральные данные . Проверено 13 апреля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Гудзонский институт минералогии. «Хромит: информация о минералах, данные и местонахождение» . Mindat.org . Проверено 13 апреля 2019 г.
- ^ Гудзонский институт минералогии. «Хромит-магнезиохромитовая серия: Информация о минералах, данные и местонахождение» . Mindat.org . Проверено 13 апреля 2019 г.
- ^ Гудзонский институт минералогии. «Хромит-герцинитовая серия: информация о минералах, данные и местонахождение» . Mindat.org . Проверено 13 апреля 2019 г.
- ^ «Потенциальное токсическое воздействие хрома, добычи хромита и производства феррохрома: обзор литературы» (PDF) . Май 2012 года . Проверено 15 марта 2019 г.
- ^ Херлбат, Корнелиус С.; Шарп, В. Эдвин; Дана, Эдвард Солсбери (1998). Минералы Даны и как их изучать (4-е изд.). Нью-Йорк: Уайли. ISBN 0471156779 . OCLC 36969745 .
- ^ Латыпов, Раис; Костин, Гелу; Чистякова, Софья; Хант, Эмма Дж.; Мукерджи, Риа; Налдретт, Тони (31 января 2018 г.). «Платиноносные хромитовые слои возникают в результате снижения давления во время подъема магмы» . Природные коммуникации . 9 (1): 462. Бибкод : 2018NatCo...9..462L . дои : 10.1038/s41467-017-02773-w . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 5792441 . ПМИД 29386509 .
- ^ Jump up to: а б Фер, Карл Томас; Карион, Ален (2004). «Необычные крупные кристаллы хромита в железном метеорите Сен-Обен» . Метеоритика и планетология . 39 (С8): А139–А141. Бибкод : 2004M&PS...39..139F . дои : 10.1111/j.1945-5100.2004.tb00349.x . ISSN 1086-9379 . S2CID 55658406 .
- ^ Фортье, Ю. (1941). «Геология хромита» . Университет Макгилла .
- ^ Эрик, Рауф Хурман (2014), «Производство ферросплавов», Трактат о технологической металлургии , Elsevier, стр. 477–532, doi : 10.1016/b978-0-08-096988-6.00005-5 , ISBN 9780080969886
- ^ «ХРОМИТ (оксид железа-хрома)» . www.галереи.com . Архивировано из оригинала 17 октября 2011 года . Проверено 17 марта 2019 г.
- ^ Гу, Ф; Уиллс, Б. (1988). «Хромит-минералогия и обработка». Минеральное машиностроение . 1 (3): 235. Бибкод : 1988MiEng...1..235G . дои : 10.1016/0892-6875(88)90045-3 .
- ^ Эмелеус, Швейцария; Тролль, VR (1 августа 2014 г.). «Ромовый вулканический центр, Шотландия» . Минералогический журнал . 78 (4): 805–839. Бибкод : 2014MinM...78..805E . дои : 10.1180/minmag.2014.078.4.04 . ISSN 0026-461X . S2CID 129549874 .
- ^ Гильберт, Джон М. и Парк, Чарльз Ф. младший (1986) Геология рудных месторождений, Фриман, ISBN 0-7167-1456-6
- ^ Прасад, МНВ; Ши, Каймин, ред. (19 апреля 2016 г.). Экологические материалы и отходы: восстановление ресурсов и предотвращение загрязнения . Лондон. ISBN 9780128039069 . OCLC 947118220 .
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с д и ж Дьюк, Дж. М. Модели рудных месторождений 7: Месторождения магматической сегрегации хромита . OCLC 191989186 .
- ^ Заид, Адель М.; Терри, Норман (1 февраля 2003 г.). «Хром в окружающей среде: факторы, влияющие на биологическую ремедиацию» . Растение и почва . 249 (1): 139–156. дои : 10.1023/А:1022504826342 . ISSN 1573-5036 . S2CID 34502288 .
- ^ Канари, Ндуе; Аллен, Эрик; Филиппов Лев; Шаллари, Сеит; Дио, Фредерик; Патиссон, Фабрис (09 октября 2020 г.). «Реакционная способность низкосортных хромитовых концентратов по отношению к хлорирующей атмосфере» . Материалы . 13 (20): 4470. Бибкод : 2020Mate...13.4470K . дои : 10.3390/ma13204470 . ISSN 1996-1944 гг . ПМК 7601304 . ПМИД 33050262 .
- ^ Агентство Онтарио по охране и укреплению здоровья (Общественное здравоохранение Онтарио), Ким Дж. Х., Коупс Р. Практический пример: добыча хромита и проблемы со здоровьем. Торонто, Онтарио: Королевский принтер Онтарио; 2015. https://www.publichealthontario.ca/-/media/documents/c/2015/case-study-chromite-mining.pdf?la=en .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Потенциальные токсические эффекты хрома, добычи хромита и производства феррохрома: обзор литературы . MiningWatch Канада. 2012 (PDF). Май 2012 г. https://miningwatch.ca/sites/default/files/chromite_review.pdf .
- ^ Дас, П.К., Дас, Б.П. и Дэш, П. Загрязнение при добыче хромита, воздействие на окружающую среду, токсичность и фиторемедиация: обзор. Environ Chem Lett (2020). https://doi.org/10.1007/s10311-020-01102-w
- ^ Jump up to: а б с д Оливейра, Хелена (20 мая 2012 г.). «Хром как загрязнитель окружающей среды: взгляд на индуцированную токсичность растений» . Журнал ботаники . 2012 : 1–8. дои : 10.1155/2012/375843 .
- ^ Ручка, Джеральд (2008). Карманный справочник Огнеупорные материалы: Структура – Свойства – Проверка . Вулкан-Верлаг. ISBN 978-3-8027-3158-7 .
- ^ «Минерал хромит, оксид железа и хрома, использование хромита, свойства оксида хрома» . Архивировано из оригинала 8 января 2017 года . Проверено 21 марта 2014 г.
- ^ Таблицы идентификации драгоценных камней Роджера Дедейна, Иво Квинтенса, стр.189.
- ^ Jump up to: а б «Использование хрома | Предложение, спрос, производство, ресурсы» . geology.com . Проверено 25 марта 2021 г.
- ^ Бондиоли, Федерика; Феррари, Анна Мария; Леонелли, Кристина; Манфредини, Тициано (1997), «Хромит как пигмент для керамогранита быстрого обжига», 98-е ежегодное собрание, а также семинар и выставка Совета по производству керамики: Материалы и оборудование / Белые изделия: керамическая инженерия и научные труды, том 18, выпуск 2 , том. 18, John Wiley & Sons, стр. 44–58, doi : 10.1002/9780470294420.ch6 , hdl : 11380/448364 , ISBN 9780470294420
Внешние ссылки
[ редактировать ]