Хромит - Chromite

Хромит
Chromite.jpg
Хромит из Зимбабве
Общий
Категория Оксидные минералы
Группа
шпинели Структурная группа шпинели
Формула
(повторяющаяся единица)
(Fe, Mg) Cr 2 O 4
Классификация Струнца 4.BB.05
Кристаллическая система Изометрические
Кристалл класс Шестиугольник (м 3 м)
Символ HM : (4 / м 3 2 / м)
Космическая группа Ж д 3 м
Ячейка а = 8,344 Å; Z = 8
Идентификация
Цвет От черного до коричневато-черного; от коричневого до коричневато-черного на тонких краях в проходящем свете
Хрустальная привычка Октаэдрические редкие; от массивного до гранулированного
Twinning Закон о шпинелях на {Ill}
Расщепление Нет, расставание может развиваться по {III}
Перелом Неравномерный
Упорство Хрупкий
Твердость по шкале Мооса 5.5
Блеск Смолистый, жирный, металлический, субметаллический, матовый
Полоса коричневый
Прозрачность От полупрозрачного до непрозрачного
Удельный вес 4,5–4,8
Оптические свойства Изотропный
Показатель преломления n = 2,08–2,16
Другие характеристики Слабо магнитный
использованная литература

Хромит - это кристаллический минерал, состоящий в основном из оксида железа (II) и оксидных соединений хрома (III) . Его можно представить химической формулой FeCr 2 O 4 . Это оксидный минерал, относящийся к группе шпинели . Элемент магний может заменять железо в различных количествах, поскольку он образует твердый раствор с магнезиохромитом (MgCr 2 O 4 ). Также может происходить замещение элемента алюминия , что приводит к герциниту (FeAl 2 O 4 ). Сегодня хромит добывают, в частности, для производства нержавеющей стали путем производства феррохрома (FeCr), который представляет собой сплав железа с хромом.

Зерна хромита обычно встречаются в крупных магматических интрузиях основного состава, 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.

Хром, извлеченный из хромита, имеет много преимуществ, когда дело доходит до его использования и применения. Использование хрома в антропогенных процессах может иметь серьезные последствия для здоровья и окружающей среды во всем мире.

Характеристики

Хромитовые минералы в основном встречаются в основных-ультраосновных магматических интрузиях, а также иногда встречаются в метаморфических породах . Хромитовые минералы встречаются в слоистых образованиях, которые могут достигать сотен километров в длину и нескольких метров в толщину. Хромит также часто встречается в железных метеоритах и образуется в ассоциации с силикатами и минералами троилита .

Кристальная структура

Химический состав хромита может быть представлен как FeCr 2 O 4 с железом в степени окисления +2 и хромом в степени окисления +3. Хромит, когда он представлен в виде руды или в массивной форме, образует мелкозернистые агрегаты. Структура руды может быть пластинчатой, с трещинами по слабым плоскостям. Хромит также может быть представлен в шлифе. Зерна видели в тонких срезах распространяются с кристаллами, которые идиоморфные к subhedral .

Хромит содержит Mg, двухвалентное железо [Fe (II)], Al и следовые количества Ti. Хромит может превращаться в разные минералы в зависимости от количества каждого элемента в минерале. Когда хромит изменяется по составу, он вызывает термическое превращение.

Хромит является частью группы шпинелей , что 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 ), ксиит (FeCr 2 O 4 ), магнезиохромит (MgCr 2 O 4 ) и магнетит (Fe 2+ Fe 3+ 2 O 4 ). Ченмингит и ксиит представляют собой полиморфы хромита, в то время как магнезиохромит и магнетит изоструктурны хромиту.

Размер и морфология кристаллов

Хромит встречается в виде массивных и зернистых кристаллов и очень редко в виде октаэдрических кристаллов. Двойникование этого минерала происходит на плоскости {III}, как описано законом шпинели .

Зерна минералов обычно имеют небольшие размеры. Однако обнаружены зерна хромита до 3 см. Видно, что эти зерна кристаллизуются из жидкости тела метеорита, в которой мало хрома и кислорода. Крупные зерна связаны со стабильными пересыщенными условиями, наблюдаемыми из тела метеорита.

Реакции

Хромит - важный минерал, помогающий определять условия образования горных пород. Он может вступать в реакцию с различными газами, такими как CO и CO 2 . Реакция между этими газами и твердыми зернами хромита приводит к восстановлению хромита и позволяет образовывать сплавы железа и хрома . Также могло происходить образование карбидов металлов при взаимодействии с хромитом и газами.

Видно, что хромит образуется на ранней стадии процесса кристаллизации . Это позволяет хромиту быть стойким к изменяющим воздействиям высоких температур и давлений, наблюдаемых в метаморфических сериях. Она способна без изменений проходить через метаморфические ряды. Видно, что другие минералы с более низким сопротивлением превращаются в этом ряду в минералы, такие как серпентин , биотит и гранат .

Распределение вкладов

Хромитовый проспект в Юконе . Черные полосы - это хромит, который также содержит металлы платиновой группы . Серая порода - это обесцвеченный ультрамафикс .

Chromite находится как orthocumulate линз в перидотите от Земли мантии . Он также встречается в слоистых , ультраосновных интрузивных породах. Кроме того, он встречается в метаморфических породах, таких как некоторые серпентиниты . Рудные месторождения хромита образуются по мере ранней магматической дифференциации. Обычно он ассоциируется с оливином , магнетитом , серпентином и корундом . Обширный Бушвелдский комплекс из Южной Африки является большим слоистым мафит к ультрамафлю изверженное тело с несколькими слоев , состоящими из 90% хромита, образуя редкий тип породы chromitite (ср хромит минерал и chromitite, камень , содержащего хромит). Комплекс Stillwater Igneous в Монтане также содержит значительные хромиты.

Хромит, пригодный для промышленной добычи, обнаружен лишь в нескольких очень крупных месторождениях. Есть 2 основных типа залежей хромита: стратиформные и грушевидные. Стратиформные месторождения в слоистых интрузиях являются основным источником хромитовых ресурсов и находятся в Южной Африке , Канаде , Финляндии и на Мадагаскаре . Ресурсы хромита из грушевидных месторождений в основном находятся в Казахстане , Турции и Албании . Зимбабве - единственная страна, которая содержит значительные запасы хромита как в стратиформных, так и в грушевидных отложениях.

Стратиформные отложения

Стратиформные отложения образуются в виде крупных пластинчатых тел, обычно образующихся в слоистых базитовых и ультраосновных магматических комплексах. Этот тип месторождения используется для получения 98% мировых запасов хромита.

Стратиформные отложения обычно имеют докембрийский возраст и встречаются в кратонах . Мафят к ультрамафитовым изверженным провинциям , что эти отложения образуются в, вероятно , были прорваны в континентальную кору , которые , возможно, содержащаяся гранита или гнейсы . Форма этих вторжений описывается как пластинчатая или воронкообразная. Табличные интрузии располагались в виде силлов, при этом их наслоение было параллельным. Примеры таких табличных вторжений можно увидеть в Магматическом комплексе Стиллуотер и Берд-Ривер . Видно, что воронкообразные интрузии опускаются к центру интрузии. Это придает слоям во вторжении синклинальное образование. Примеры такого типа вторжений можно увидеть в магматическом комплексе Бушвельд и на Большой дамбе .

Хромит можно увидеть в слоистых отложениях в виде нескольких слоев, состоящих из хромитита . Толщина этих слоев составляет от 1 см до 1 м. Боковые глубины могут достигать 70 км. Хромитит - основная порода в этих слоях, 50–95% которого состоит из хромита, а остальная часть состоит из оливина , ортопироксена , плагиоклаза , клинопироксена и различных продуктов изменения этих минералов. Признак наличия воды в магме определяется присутствием коричневой слюды .

Подиформные отложения

Видно, что в пределах офиолитовых толщ встречаются подиформные отложения . Стратиграфия офиолитовой толщи представлена ​​глубоководными отложениями, подушечными лавами , прослоями даек , габбро и ультраосновными тектонитами .

Эти отложения встречаются в ультраосновных породах, особенно в тектонитах. Видно, что к кровле тектонитов количество подтипных отложений возрастает.

Бобовидные отложения имеют неправильную форму. «Стручок» - термин, данный геологами для обозначения неопределенной морфологии этого месторождения. Это месторождение показывает слоистость , параллельную слоистости вмещающей породы. Отложения стручковидной формы описываются как дискордантные, субконкордантные и согласованные. Хромит в грушевидных отложениях формируется в виде ангидридных зерен. Руды этого типа месторождения имеют узловатую структуру и представляют собой рыхлые конкреции размером от 5 до 20 мм. Другими минералами, которые встречаются в грушевидных отложениях, являются оливин , ортопироксен , клинопироксен , паргасит , Na-слюда , альбит и жадеит .

Воздействие на здоровье и окружающую среду

Хром, извлеченный из хромита, использовался в антропогенных процессах в последние десятилетия, вызывая серьезные проблемы со здоровьем и окружающей средой во всем мире. Когда хром находится в трехвалентной (Cr (III)) форме, он является важной частью сбалансированной диеты животных и человека. Однако его дефект приведет к нарушению метаболизма липидов и глюкозы у животных и людей. С другой стороны, когда хром находится в своей шестивалентной (Cr (VI)) форме, он является высокотоксичным канцерогеном и при попадании в организм животного или человека может вызвать смерть.

Воздействие на здоровье

При добыче хромитовой руды она предназначена для производства феррохрома и дает хромитовый концентрат с высоким соотношением хрома к железу. Его также можно измельчать и обрабатывать. Хромитовый концентрат в сочетании с восстановителем, таким как уголь или кокс, и высокотемпературной печью может производить феррохром . Феррохром - это тип ферросплава , представляющий собой сплав между хромом и железом. Этот ферросплав, как и хромитовый концентрат, может оказывать различное воздействие на здоровье. Внедрение комплексного подхода к контролю и различных методов смягчения последствий может иметь большое значение с точки зрения безопасности здоровья человека.

Когда хромитовая руда подвергается воздействию поверхностных условий, может происходить выветривание и окисление . Элемент хром наиболее распространен в хромите в форме трехвалентного (Cr-III). Когда хромитовая руда подвергается воздействию наземных условий, Cr-III может быть преобразован в Cr-VI , который является шестивалентным состоянием хрома. Cr-VI получают из Cr-III путем сухого помола или измельчения руды. Это связано с влажностью процесса измельчения, а также с атмосферой, в которой происходит измельчение. Влажная среда и не насыщенная кислородом атмосфера являются идеальными условиями для производства меньшего количества Cr-VI, в то время как, как известно, наоборот, создается больше Cr-VI.

Производство феррохрома наблюдается для излучения загрязняющих веществ в воздухе , такие как оксиды азота , оксиды углерода и оксиды серы , а также пылевых частиц с высокой концентрацией тяжелых металлов , таких как хром , цинк , свинец , никель и кадмий . Во время высокотемпературной плавки хромитовой руды с получением феррохрома Cr-III превращается в Cr-VI. Как и хромитовая руда, феррохром перемалывается и поэтому производит Cr-VI. Поэтому Cr-VI попадает в пыль при производстве феррохрома . Это создает риски для здоровья, такие как возможность вдыхания и вымывание токсинов в окружающую среду. Воздействие хрома на человека происходит при проглатывании, контакте с кожей и вдыхании. Хром-III и VI накапливаются в тканях людей и животных. Выведение этого типа хрома из организма, как правило, происходит очень медленно, а это означает, что через десятилетия в тканях человека можно будет наблюдать повышенные концентрации хрома.

Воздействие на окружающую среду

Добыча хрома, производство хрома и феррохома могут оказывать токсическое воздействие на окружающую среду. Добыча хромита необходима, когда речь идет о производстве хозяйственных товаров .

В результате выщелачивания почв и явных выбросов в результате промышленной деятельности выветривание горных пород, содержащих хром, попадет в толщу воды. Путь поглощения хрома растениями по-прежнему неоднозначен, но, поскольку это несущественный элемент, хром не будет иметь четкого механизма для этого поглощения, который не зависел бы от видообразования хрома. Исследования растений показали, что токсическое воздействие хрома на растения включает такие явления, как увядание, узкие листья, задержку или замедление роста, снижение выработки хлорофилла , повреждение корневых мембран, мелких корневых систем, гибель и многое другое. Структура хрома аналогична другим важным элементам, что означает, что он может влиять на минеральное питание растений.

Бушвельд Хромит

Во время промышленной деятельности и производства такие вещи, как отложения, вода, почва и воздух, загрязняются и загрязняются хромом. Шестивалентный хром отрицательно влияет на экологию почвы, поскольку снижает присутствие, функцию и разнообразие почвенных микроорганизмов. Концентрации хрома в почве различаются в зависимости от состава отложений и горных пород, из которых состоит почва. Присутствующий в почве хром представляет собой смесь Cr (VI) и Cr (III). Некоторые типы хрома, такие как Chromium-VI , могут проникать в клетки организмов. Частицы пыли от промышленных предприятий и промышленных сточных вод загрязняют и загрязняют поверхностные воды, грунтовые воды и почвы.

В водной среде хром может подвергаться таким явлениям, как растворение , сорбция , осаждение , окисление , восстановление и десорбция . В водных экосистемах хром биоаккумулируется в беспозвоночных, водных растениях, рыбе и водорослях. Эти токсические эффекты будут действовать по-разному, потому что такие вещи, как пол, размер и стадия развития организма, могут различаться. Такие факторы, как температура воды, ее щелочность, соленость, pH и другие загрязнители, также будут влиять на эти токсические эффекты на организмы.

Токсикологические тесты, проводимые в лабораториях на крысах и мышах, предоставляют информацию о дозах хрома в пище или воде, которые вызывают проблемы со здоровьем у млекопитающих, такие как репродуктивный вред, снижение роста и выживаемости, изменения в поведении и рак.

Хром имеет решающее значение для хорошего здоровья, поскольку его достаточное количество должно помочь при непереносимости глюкозы у людей. Исследования показали, что добавки хрома могут быть полезны для людей с инсулинорезистентностью и диабетом второго типа . Хром снижает уровень глюкозы и повышает чувствительность к инсулину. Некоторые исследования также показали, что хром может помочь при синдроме поликистозных яичников (СПКЯ). Отличные диетические источники включают такие продукты, как зародыши пшеницы, брокколи, мясные субпродукты и грибы.

Полоса хромитита в хромитовом серпентините

Приложения

Хромит можно использовать как огнеупорный материал, поскольку он обладает высокой термостойкостью . Хром, извлеченный из хромита, используется для хромирования и легирования для производства коррозионно-стойких суперсплавов , нихрома и нержавеющей стали . Хром используется как пигмент для стекла, глазури и красок, а также как окислитель при дублении кожи. Его также иногда используют как драгоценный камень .

Обычно известный как хром, это очень важный промышленный металл. Он твердый и устойчивый к коррозии. Это используется для таких вещей, как аллели цветных металлов, производство нержавеющей стали, химикаты, обрабатывающие кожу, и создание пигментов. Нержавеющая сталь обычно содержит около 18 процентов хрома. Хром в нержавеющей стали - это материал, который затвердевает, делая ее устойчивой к коррозии.

Многие элементы автомобильного дизайна, такие как украшения, хромированы. Суперсплавы, содержащие хром, позволяют реактивным двигателям работать в условиях высоких напряжений, в химически окислительной среде и в условиях высоких температур.

Пигментация керамогранита

Керамогранит часто бывает разных цветов и пигментов . Обычно в цвете керамогранита быстрого обжига вносят черный цвет (Fe, Cr).
2
О
3
пигмент, который довольно дорогой и является синтетическим . Натуральный хромит позволяет получить недорогую и неорганическую альтернативу дорогостоящей пигментации (Fe, Cr).
2
О
3
и позволяет не изменять или модифицировать микроструктуру и механические свойства плиток при их введении.

Галерея образцов минералов хромита

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки