PODSTAWY KRYSTALOGRAFII

posted in: Minerały (Tags: , , ) - Komentarze są wyłączone

Kryształ – ciało o prawidłowej budowie wewnętrznej, fizycznie i chemicznie jednorodne, anizotropowe, mające wszystkie właściwości fizyczne jednakowe w kierunkach równoległych oraz w kierunkach nierównoległych związanych symetrią.

Sieć przestrzenna – odpowiada ona za prawidłową budowę wewnętrzną kryształu, na sieć przestrzenną składają się:
- węzeł sieci przestrzennej (element wyjściowy)
- odcinek translacyjny (odcinek, o który powielamy kolejne węzły począwszy od wyjściowego w linii prostej)
- prosta sieciowa – prosta powstała z powielenia węzłów o odcinek translacyjny
- płaszczyzna sieciowa – powstała o przesunięcie w dowolnym kierunku prostej sieciowej (sieć płaska)
- sieć przestrzenna – powstaje gdy płaszczyznę sieciową przesuniemy w innym, trzecim kierunku.

Najprostszym elementem, dzięki któremu możemy odtworzyć całą sieć przestrzenna jest komórka elementarna, która posiada węzły tylko w narożach.

Złoża rud żelaza

posted in: Złoża i minerały żelaza (Tags: ) - Komentarze są wyłączone

Geologiczne warunki występowania tych złóż są zróżnicowane. Złoża rud żelaza są związane z obszarami fałdowymi, zapadliskowymi oraz platformowymi. W obszarach fałdowych rudy żelaza występują w utworach wczesnych stadiów rozwoju geosynklin , wśród kompleksów skał zasadowych złożonych z nich diabazów i ich tufów, a także wkładek
i soczew wapieni oraz przeławiceń łupków kamionkowych, niekiedy również szarogłazów, kwarcytów i łupków ilastych.
Występowanie rud żelaza w łupkach ilastych charakterystyczne jest dla złóż paleozoicznych. Miąższość serii rudonośnych niekiedy przekracza 1000m. Rudy mają przeważnie charakter hematytowy lub magnetytowy.
W głównym stadium rozwojowym obszarów geosynklinalnych rudy żelaza występują wśród łupków ilastych i mułowców fliszu . Są to głównie syderyty lub sferosyty. Zawierają niekiedy znaczne domieszki pirytu.
W końcowych stadiach rozwoju obszarów geosynklinalnych rudy żelaza związane są
z zapadliskami przedgórskimi lub śródgórskimi towarzysząc pokładom węgla oraz skałom ilastym. Są to rudy syderytowe i sferosyderytowe. Mogą być pochodzenia morskiego lub słodkowodnego.
Złoża rud żelaza występujące na platformach mogą być pochodzenia morskiego lub jeziornego. Skałami towarzyszącymi są piaski, piaskowce, mułowce, łupki ilaste, margle piaszczysto-ilaste, wapienie itp. W utworach platformowych występują głównie rudy syderytowe lub sferosyderytowe, niekiedy limonitowe i krzemianowe. Często są to rudy oolitowe.
W strefach przybrzeżnych wody są zasobne w tlen, dlatego osadzają się tam rudy żelaza w postaci wodorotlenków. Wytrącają się one wraz z osadami klastycznymi typu psammitów i aleurytów . W obszarach bardziej odległych od brzegu pośród skał aulerytowych i ilastych występują rudy krzemianowe: turyngit i szamozyt, a jeszcze dalej rudy syderytowe łącznie ze skałami ilastymi. W ciemnych bitumicznych skałach ilastych, niekiedy również szarych, zielonkawych występują siarczki żelaza, wykorzystywane jako surowce siarki. Miąższość takich serii rudonośnych zazwyczaj nie przekracza 100m.
Osadowe złoża rud żelaza niezależnie od środowiska występowania związane są
z utworami powstałymi w warunkach klimatu wilgotnego. Znane są one w licznych miejscach na świecie.
Rozmieszczenie złóż osadowych w skorupie ziemskiej jest nierównomierne. Łącznie ze złożami, które uległy zmetamorfizowaniu, złoża osadowe dostarczają największych ilości rud żelaza. Znane są liczne złoża lub prowincje żelazonośne w utworach prekambru, kambru, ordowiku, syluru, karbonu, jury, neogenu. W pozostałych formacjach ilości złóż rud są podrzędne.
Forma złóż jest zazwyczaj pokładowa lub soczewkowa. Złoże może być wykształcone w postaci jednego lub kilku pokładów o miąższości od kilkudziesięciu centymetrów do kilku metrów lub też tworzyć zespoły wielu cienkich ławic przedzielonych skałami płonnymi. Ten typ wykształcenia jest charakterystyczny dla złóż platformowo-jeziornych. Osadowe rudy żelaza mogą tworzyć poziomy konkrecji lub sferosyderytów , które przy dostatecznie dużym zagęszczeniu mogą stanowić przedmiot eksploatacji górniczej. Wymiary złóż są różne. Niektóre pokłady można śledzić na długości kilkudziesięciu,
a ich zespoły nawet na przestrzeni kilkuset kilometrów, a miąższość serii rudonośnych kilkadziesiąt do stu metrów, grubość poszczególnych pokładów waha się od kilkunastu centymetrów do kilku metrów.
Budowa złóż platformowych jest prosta i regularna. Zazwyczaj ułożone są poziomo lub zapadają pod nieznacznym kątem. Bywają pocięte dyslokacjami nieciągłymi. Bardziej zaburzone bywają złoża w obszarach fałdowych, w których w wyniku procesów tektonicznych (często przy współudziale czynników wietrzeniowych) doszło do znacznego skomplikowania budowy.
Skład mineralny rud żelaza pozwala na wyróżnienie następujących odmian rud: tlenkowych, węglanowych i krzemianowych.
Rudy tlenkowe zawierają hydrogoethyt, goethyt, niekiedy magnetyt. Rudy węglanowe składają się głownie z syderytu. Domieszkami mogą być krzemiany żelaza, piryt i inne. Odmiany zasobne w minerały ilaste określane są nazwą syderytów ilastych, a związane
z pokładami węgla zawierają detrytus roślinny. Rudy krzemianowe reprezentowane są przez żelaziste chloryty: szamozyt i turynginit.
Minerałami towarzyszącymi i płonnymi bywają tlenki i wodorotlenki manganu, siarczki metali ciężkich, kalcyt, dolomit, minerały ilaste, kwarc, chalcedon, opal, rzadziej baryt, gips i inne. Rudy tlenkowe z głębokością przechodzą w rudy krzemianowe, a te – w węglanowe. Złoża te cechuje strefowość rozmieszczenia substancji mineralnej.

Rys.1 Schemat rozmieszczenia utworów facji żelazistej w zbiorniku morskim.
Analiza składu mineralnego złóż rud żelaza, ich środowisk występowania oraz wieku wykazuje pewne prawidłowości. Złoża najstarszych epok geologicznych związane są ze środowiskami geosynklinalnymi. Powstawały dalej od brzegu i zawierają rudy hematytowo-magnetytowe. Złoża paleozoliczne występują bliżej przybrzeżnych części zbiorników geosynklinalnych i platformowych, a ich rudy mają charakter hematytowo-szamozytowy. Od górnego paleozoiku coraz częściej pojawiają się złoża typu epikontynentalnego oraz jeziorno-błotnego z rudami przeważnie węglanowymi lub tlenkowymi, a zanikają stopniowo złoża pochodzenia morskiego.
Skład chemiczny rud powinien wykazywać przynajmniej 25% Fe, wyjątkowo mniej. Z domieszek zwraca niekiedy uwagę duża zawartość fosforu, zwłaszcza w rudach młodszych formacji geologicznych oraz rudach limonitowych i krzemianowych. Składnikami niepożądanymi są też siarka, arsen, ołów, bar i inne.
Własności fizyczne rud są zróżnicowane. Są one z reguły zwięzłe, zbite, ziarniste, krystaliczne. Niektóre ich odmiany, np. limonity są porowate i żużlowate, a hematyty bywają plastyczne i sypkie. Dla limonitów, rud syderytowych i krzemianowych charakterystyczna jest często tekstura oolitowa, niekiedy bezładna, warstwowana lub konkrecyjna. Rudy zasobniejsze w żelazo są twarde, wytrzymałe, dają urobek brylasty, a ubogie w ten składnik po wydobyciu na powierzchnię rozpadają się na drobne okruchy, wskutek czego stają się nieprzydatne do użytkowania w hutnictwie żelaza.
Formacje osadowych złóż, na podstawie kryteriów geotektonicznych, litologicznych oraz mineralogicznych:
Formacje Kryteria klasyfikacyjne złóż
złóż geotektoniczne stadium środowisko sendymantacyjne rodzaj rudy
krzemionkowo-żelazista geosynklinalne wczesne morskie hematyt, magnetyt
diabazowa wczesne morskie hematyt, magnetyt
fliszowa główne morskie syderyt, sferosyderyt
węglanowa późne morskiejeziorne syderyt, sferosyderytsyderyt, sferosyderyt
oolitowa platformowe utwory pokryw morskie (limonity) syderyt, sferosyderyt,szamozyt, turyngit
syderytowa jeziorne syderyt, sferosyderyt, limonity
limonitowa bagiennełąkowe limonity
Tab.1 Formacje osadowych złóż żelaza.
Znaczenie przemysłowe niektórych z tych formacji jest duże: są to formacje krzemionkowo-żelaziste, diabazowe oraz oolitowe. W Polsce znane są złoża rud żelaza należące do formacji fliszowej, węglanowo-syderytowej, oolitowej i jeziornej. Ich przemysłowe znaczenie jest małe.
Geneza złóż żelaza. Żelazo złóż osadowych w znacznej części pochodzi ze zwierzenia skał na lądzie, skąd jest transportowane wodami powierzchniowymi, głównie w postaci koloidalnej lub zawiesiny. Część związków może być doprowadzona do zbiorników wodnych wodami gruntowymi, część może pochodzić z rozkładu żelazonośnych minerałów w basenie wodnym w wyniku podmorskiego wietrzenia lub też rozkładu zasadowej magmy w czasie jej podwodnych erupcji.
Transport żelaza w postaci koloidów jest ułatwiony współdziałaniem koloidów organicznych (ładunek –), które wpływają ochronnie na koloidy wodorotlenków żelaza (ładunek +), nie dopuszczając do ich koagulacji oraz osadzania się. Migracja żelaza w wodach gruntowych jest możliwa dzięki rozpuszczalności kwaśnych węglanów oraz siarczanowych związków Fe2+, a także związków humusowych.
Strącanie się żelaza może następować w środowiskach lądowych i morskich. Na lądzie rudy żelaza powstają w obszarach bagiennych, w wodach i w jeziorach. Dużą rolę odgrywają przy tym substancje humusowe. Ich niedobór lub nadmiar może powodować wytrącanie się związków żelaza, a tylko pewne ich optymalne zawartości powodują utrzymanie żelaza
w roztworze. Rozwój procesów złożotwórczych związany jest z obszarami o klimacie umiarkowanym, wilgotnym lub tropikalnym. Do tej grupy zaliczane są koncentracje żelaza znane z terenów bagiennych, błotnistych, podmokłych jako rudy bagienne, łąkowe i inne.
W znacznej części powstają one również w wyniku zetknięcia się wód gruntowych zawierających związki Fe2+ z tlenem atmosfery.
Główna masa związków żelaza przenoszona jest do basenów morskich wodami rzecznymi, gdzie ulega wytrącaniu w strefie przybrzeżnej. Źródłem żelaza są przede wszystkim produkty wietrzenia laterytowego , podrzędnie – utleniania siarczków, np. wychodni złóż pirytu. Pewną rolę w tworzeniu się złóż mogą odegrać również wody gruntowe, przenikające dnem do basenu. W przypadku niektórych złóż związanych
z zasadowym wulkanizmem podwodnym, źródłem żelaza mogą być zasadowe lawy oraz produkty ekshalacji .
Transport żelaza dokonuje się głównie w postaci koloidów ochronnych. Zmiana pH przy zetknięciu się z wodą morską prawdopodobnie powoduje wypadanie żelaza z roztworu. Główną zatem przyczyną wytrącania się związków żelaza jest mieszanie się wód powierzchniowych z zasolonymi wodami morskimi. Dużą rolę odgrywają tutaj bakterie.
W wyniku różnych czynników osady żelaziste ulegają facjalnemu zróżnicowaniu. Przy nadmiarze tlenu wydzielają się wodorotlenki żelaza, wykształcone jako limonity. Składnikami towarzyszącymi są: opal oraz wodorotlenki manganu, które często powstają równocześnie.
W głębszych częściach basenów i bardziej oddalonych od brzegu tworzą się krzemianowe rudy żelaza. Sprzyja temu niedostatek tlenu, stopniowo coraz bardziej alkaliczny charakter środowiska oraz obecność rozpuszczalnej krzemionki. Reaguje ona
z rozpuszczalnymi związkami żelaza, tworząc takie minerały, jak szamozyt i turyngit, które niekiedy tworzą przemysłowe koncentracje w formie pokładów rud żelaza.
Przy dalszym wzroście pH oraz równoczesnym obniżeniu wartości potencjału utleniającego następuje wytrącanie syderytu. W ten sposób powstało wiele złóż żelaza znanych w Europie Środkowej, USA oraz na Półwyspie Kerczeńskim.
Jeśli granica między strefą utleniania i redukcji przebiega wysoko ponad dnem
w zbiorniku mogą tworzyć się siarczki żelaza. Koncentracje tych minerałów pospolicie spotyka się w różnych skałach ilastych i marglistych , niekiedy w formie pokładów
o miąższości do kilku, a nawet kilkudziesięciu metrów. Powstałe w ten sposób złoża siarczków żelaza stanowią cenne źródło siarki.
Niektóre złoża rud żelaza mają charakter diagenetyczny. Substancja rudna pierwotnie rozproszona w osadzie ulega w czasie diagenezy koncentrowaniu w formie sferosyderytów oraz konkrecji tlenkowych, węglanowych lub siarczkowych. Na ich charakter mineralny może wywierać wpływ środowisko, np. obecność substancji mineralnej, która może powodować powstanie lokalnych ośrodków redukcyjnych.
Złoża osadowe mogą ulegać przeobrażeniom w wyniku procesów sekrecyjnych , które rozwijają się epigenetycznie. Ich wynikiem jest powstanie żyłek kalcytu, siarczków żelaza, rzadziej metali ciężkich.
Rudy żelaza ujawniają dość często wykształcenie oolitowe. Jednak poglądy na ich powstanie są podzielone. Część badaczy uważa budowę oolitową za skutek tworzenia się rud w środowisku ruchliwym, inni zaś twierdzą, że powstaje ona w wyniku procesów diagenetycznych .
Odrębny typ złóż rud żelaza przedstawiają złoża ekshalacyjno-osadowe, których klasyczne wykształcenie znane jest w okolicy Lahn Dill (Niemcy). Zazębianie tych złóż
z utworami wylewnymi może wskazywać na możliwość ich powstania w wyniku ekshalacji wulkaniczne zgodnie z reakcją:

Tego rodzaju genezę przypisuje się złożom znanym w Niemczech, Rosji, Czechach, Słowacji, Francji, Portugalii, na Półwyspie Skandynawskim i w innych obszarach.
W jeziorach złoża rud żelaza tworzą się współcześnie w obszarach o klimacie umiarkowanym. Zbiorniki zasilane są wodami gruntowymi. Żelazo ulega wyługowaniu ze skał otaczających. Sprzyja temu obecność substancji humusowej , powodującej powstanie humianów oraz dwuwęglanu żelaza. Wody gruntowe zasobne w te związki w zetknięciu
z bogatymi w tlen wodami przybrzeżnymi wytrącają wodorotlenek żelaza, który ulega przekształceniu w żelaziak brunatny. Obecność znacznej ilości substancji organicznej może być źródłem dwutlenku węgla, który może powodować wytrącanie się FeCO3. Rudy te tworzą się na głębokości 3 – 5 m, zajmując rozległe powierzchnie. W ich podłożu przeważnie znajdują się skały piaszczyste i gruzowe. W stadiach początkowych w jeziorze powstaje szlam złożony z wodorotlenku żelaza i substancji organicznej. W wyniku diagenezy tworzą się wokół ziaren piasku, szczątków organicznych i innych zarodków konkrecje goethytu.
Na większych głębokościach w jeziorach tworzą się również węglanowe rudy żelaza, a nawet siarczki. Tego rodzaju utwory znane są najczęściej w osadach starszych okresów geologicznych np. retyko -liasowe rudy żelaza okręgu radomskiego, rudy karbońskie
i inne.
Współczesne rudy jeziorne lub powstałe w niedawnych okresach geologicznych znane są w Szwecji, Finlandii oraz Kanadzie. W minionym stuleciu były one eksploatowane. Większe znaczenie miały złoża jeziorne starszych formacji geologicznych.
Dalej do artykułu

Złoża i minerały żelaza cz. 2

posted in: Złoża i minerały żelaza - Komentarze są wyłączone

Żelazo wchodzące w skład krzemianów jest związane w ich strukturze tak silnie, że minerały te nie mogą źródłem metalu (wyjątek stanowią chloryty żelaziste). Na szczęście jednak przeciętna zawartość tlenkowych minerałów żelaza (główne minerały rudne) jest dość wysoka. Ponadto wystarczy niewielki wzrost koncentracji tlenków żelaza, aby ich nagromadzenie w skorupie ziemskiej stało się złożem. Najbogatsze rudy żelaza mają zawartość metalu powyżej 60% (metalu w rudzie jest prawie zawsze mniej, niż można by się spodziewać na podstawie wzoru chemicznego minerału rudnego, ponieważ ruda zawiera oprócz składnika użytecznego także minerały płonne). Opłaca się jednak eksploatować nawet rudy zawierające 25 – 30% Fe. Wystarczy więc, tylko sześciokrotny (w stosunku do przeciętnej zawartości w skorupie ziemskiej) wzrost zawartości żelaza, aby powstało złoże tego metalu. Dla porównania, aby powstało złoże srebra jego zawartość musi wzrosnąć
w stosunku do przeciętnej aż 5000 razy.
A przecież były czasy, gdy uważano, że żelazo jest darem nieba. Ślad tego pozostał
w wielu legendach. Miecze Attyli i Tamerlana pochodziły, jak twierdzono, z nieba. Można, więc sądzić, że były wykute z meteorytów. Ponieważ nowy metal miał nieporównywalnie lepsze własności niż metale dotychczas znane, znaleziono sposób otrzymywania go także
z materii ziemskiej. Metalurgia żelaza zrodziła się najprawdopodobniej na wyżynie Armeńskiej i południowym Zakaukaziu.
Technologia wytopu żelaza różni się zasadniczo od wytopu metali poznanych wcześniej. Żelazo występuje w rudach w postaci utlenionej i żeby przeprowadzić je w stan metaliczny, należy je zredukować. Dawniej ludzie nie wiedzieli, co to jest redukcja, ale metodą prób i błędów udało im się opanować sztukę otrzymywania metalu. Zmieloną rudę mieszali z węglem drzewnym i po wypaleniu otrzymywali porowate grudy metalu przepojoną szlaką , a w celu jej usunięcia metal wielokrotnie przekuwali na gorąco.
Powszechność występowania rud żelaza sprawiła, że gdy opanowano sposoby otrzymywania metalu, powstało w ówczesnym świecie wiele ośrodków wydobycia
i metalurgii. Na bliskim wschodzie za najważniejsze z nich uchodziły: Margiana, Lidia, Sparta i wyspa Elba. Wczesny wiek żelaza w Europie jest nazywany okresem hallsztackim. Rozkwit produkcji żelaza jest związany z Celtami , którzy znali piece szybowe i miechy podnoszące temperaturę płomienia oraz sposoby wytwarzania stali, stosowali też procesy hartowania i odpuszczania. Postęp był powolny, lecz nieustanny. Powstawały regiony przemysłowe znane na cały ówczesny świat. Do takich należał obszar obecnej Austrii, skąd pochodziło produkowane przez Celtów żelazo noryckie (Ferrum Noricum dawnych Rzymian). Ważnymi ośrodkami produkcji żelaza były też obszary Górnego Palatynatu
i Siegerlandu. W różnych okresach sławę zyskiwały takie ośrodki, jak Damaszek, Toledo, Sheffield, środkowa Szwecja, Złatoust na Uralu i wiele innych. Również obecnie poziom produkcji stali jest jednym z głównych wskaźników rozwoju gospodarczego. Rudy żelaza są wydobywane w gigantycznych kopalniach odkrywkowych, przetapiane w olbrzymich hutach i zakładach metalurgicznych, a wyprodukowana stal znajduje zastosowanie w tysiącach wyrobów. Jednocześnie w krajach afrykańskich są jeszcze wędrowni kowale, którzy potrafią z ubogiej rudy wytopić żelazo i przekuć je na motykę lub ostrze dzidy.
Rud żelaza jest na świecie pod dostatkiem. Dotychczas sięgano po nie coraz głębiej, sytuacja zmieniła się, gdy znaleziono olbrzymie, płytko leżące złoża w Australii, Mauretanii
i Brazylii (wprawdzie te ostatnie zostały odkryte przez niemieckiego mineraloga von Eschwegego w latach 1810 – 1821, ale dopiero obecnie rozwój transportu umożliwił ich wykorzystanie), a zarazem przestała się opłacać podziemna eksploatacja w starych zagłębiach. W ciągu kilkunastu lat zamarły już nie pojedyncze kopalnie, lecz całe rejony górnicze w Lotaryngii, Normandii i na przedpolu Harcu. Jednocześnie na położonych z dala od wybrzeży, pustynnych obszarach powstały olbrzymie kopalnie odkrywkowe dostarczające rudy znacznie tańszej mimo dużych kosztów transportu. Na przykład między Zuerat na Saharze a mauretańskim portem Nouadhibou na trasie długości 616 km kursuje codziennie najdłuższy pociąg świata złożony z wypełnionych rudą 217 wagonów, o łącznej długości 2800m.

Złoża i minerały żelaza.

posted in: Złoża i minerały żelaza (Tags: , , ) - Komentarze są wyłączone

Cz1

Żelazo jest najważniejszym metalem naszej cywilizacji. Epoka żelaza rozpoczęła się, gdy zaczęto stosować ten metal i z pewnością przetrwa do końca dziejów ludzkości. I chociaż rocznie wytwarza się go więcej niż wszystkich metali łącznie, a produkcja surówki i stali wciąż rośnie, nie budzi to jednak obaw, że żelaza zabraknie.
Ocenia się, że żelazo stanowi 5,05% całkowitej masy skorupy ziemskiej. Ustępuje ono tylko miejsca tlenowi, krzemianowi i glinowi, a ponieważ te tezy pierwiastki występują wspólnie
w krzemianach i glinokrzemianach – najpospolitszych minerałach skorupy ziemskiej – tym większe szanse tworzenia się własnych minerałów żelaza. Nie oznacza to jednak, że żelazo nie wchodzi w skład krzemianów i glinokrzemianów. Znaczna jego część jest związana
w minerałach skałotwórczych: oliwinach, piroksenach, amfibolach i łyszczykach.
W skład krzemianów wchodzi tylko część żelaza, pozostała łączy się z tlenem w minerały tlenkowe – magnetyt i hematyt. Ich udział w masie skorupy ziemskiej jest znaczny. Ustępują oczywiście pod tym względem glinokrzemianom stanowiącym (wraz z krzemianami) ponad 90% masy skorupy, lecz z minerałów niekrzemianowych są najbardziej pospolite – stanowią około 4% masy. Żelazo występuje także w węglanach, siarczkach i fosforanach, arsenkach oraz wolframianach.
W skorupie ziemskiej występuje także żelazo rodzime, stanowi ono jednak tylko osobliwość mineralogiczną. Znaleziono je tylko w jednym miejscu – na wyspie Disco położonej u wybrzeży Grenlandii. Znany badacz polarny Nils A. Nordenskild znalazł tam kilka dużych brył rodzimego żelaza, największą o masie 21 ton. Wyjaśnienie ich pochodzenia sprawiło duże trudności. Żelazo zawierało domieszkę niklu, wykazywało także obecność figur Wildmanstttena. Ponieważ obydwie te cechy uważano za charakterystyczne dla żelaza meteorytowego, stworzono teorię, że bryły żelaza są meteorytami, które wpadły w ciekły jeszcze bazalt wylewający się w trzeciorzędzie na powierzchnię Ziemi. Dopiero znalezienie
w innych miejscach wyspy pokryw bazaltowych, które były przepełnione ziarnami rodzimego żelaza, dowiodło jego ziemskiego pochodzenia, a zarazem stanowiło poparcie hipotezy, że jądro Ziemi jest utworzone ze stopu żelazo-niklowego.
Historia wydobycia żelaza

Minerały skał metamorficznych

posted in: Minerały (Tags: ) - Komentarze są wyłączone

Wówczas gdy skały podlegają działaniu zmienionej temperatury i/lub ciśnienia ulegają przeobrażeniu (metamorfizmowi). Jako, że większość minerałów jest stała w ściśle określonym przedziale PT (ciśnienia i temperatury) ulega przeobrażeniu ich struktura wewnętrzna jak oraz często również skład chemiczny. Powstają zupełnie nowe fazy krystaliczne, jak np. staurolit (Fe,Mg)2Al9(Si,Al)4O20(O,OH)4, bądź dochodzi do powstania odmian polimorficznych, np. andaluzyt AlVIAlV[SiO5] poprzez podniesienie ciśnienia przechodzi w kyanit AlVIAlVI[SiO5, a w przypadku wzrostu ciśnienia i temperatury w silimanit AlVIAlIV[SiO5]. Przemianie w tym przypadku zachodzi pozycja glinu Al w strukturze wewnętrznej. na kontaktach intruzji magmowych ze skałami otaczającymi, np. węglanowymi wapieniami lub dolomitami powstają skały bogate w krzem Si jak i węglan wapnia CaCO3 nazywane skarnami. Pospolite minerały w tym przypadku to wollastonit CaSiO3, wezuwian Ca10(Mg,Fe) 2Al4[(OH) 4/(SiO4)5/(Si2O7)2], bądź wiele odmian granatów, jak np. grossular Ca3Al2(SiO4)3.

W wyniku oddziaływania lotnych składników magmy i utworów hydrotermalnych oraz wód powierzchniowych może spowodować przeobrażenie istniejących minerałów oraz powstanie nowych faz krystalicznych. Proces w którym zachodzi powstanie nowych minerałów i zmiana składu chemicznego istniejących nazywamy metasomatozą, bądź w przypadku udziału lotnych składników magmy pneumatolizą. Przykładem jest powstanie kasyterytu SnO2 w wyniku działania lotnego SnF4 na kwarc SiO2.

Minerały skał osadowych

posted in: Minerały (Tags: , , ) - Komentarze są wyłączone

Na powierzchni Ziemi minerały ulegają wietrzeniu pod wpływem czynników atmosferycznych i wód. Ulegają utlenieniu, rozpuszczeniu, rozkruszeniu itp. w takich procesach powstaje np. kaolinit Al4[Si4O10](OH)8, w wyniku wietrzenia granitu i rozkładu skaleni. Kalcyt CaCO3 powstaje również w wyniku sedymentacji z wód morskich tworząc wapień. Procesy utleniające i ługujące prowadzą do powstania tzw. paramorfozy, np. goethytu α-FeOOH po pirycie FeS2. Z ewaporacjii (odparowania) wód morskich powstają minerały takie jak gips CaSO4 • 2H2O lub halit NaCl.

Minerały skał magmowych

posted in: Minerały (Tags: , , ) - Komentarze są wyłączone

Pierwotnym procesem tworzącym minerały jest krystalizacja magmy w zakresie 1600-800 °C. W ten sposób powstają głównie krzemiany, glinokrzemiany oraz – w mniejszym stopniu – siarczki, węglany, fosforany, tlenki i inne. Z utworów pomagmowych (utwory hydrotermalne i gazy) powstają minerały wypełniając szczeliny w skałach (np. geody kwarcowe SiO2 lub kalcytowe CaCO3), oraz nowe fazy krystaliczne wykrystalizowane z gazów lub z wcześniej zmienionych minerałów w procesach metasomatycznych i pneumatolitycznych, np. minerały pegmatytów.

Minerały

posted in: Minerały (Tags: , , ) - Komentarze są wyłączone

Minerał – pierwiastek lub związek chemiczny będący normalnie ciałem krystalicznym, który powstał w wyniku procesów geologicznych. Do minerałów zalicza się także.

  • substancje bezpostaciowe o jednorodnej strukturze chemicznej (np. georgeit)
  • substancje powstałe w wyniku zniszczenia struktury krystalicznej minerału pod wpływem promieniowania jonizującego
  • rtęć

Substancje te bywają nazywane mineraloidami.

Za minerał nie jest uznawana ropa naftowa i jej niekrystaliczne pochodne. Minerałem nie jest woda w stanie ciekłym (natomiast lód jest minerałem). Do minerałów nie zalicza się substancji pochodzenia biologicznego, o ile pod wpływem procesów geologicznych nie uległy przekształceniu w substancje krystaliczne (np. fosforyty powstałe z organizmów morskich).

Minerałami nie są związki mineralne powstałe w wyniku działania człowieka, np. syntetyczny węglik krzemu SiC (karborund; naturalny węglik krzemu to minerał o nazwie moissanit) oraz syntetyczne kamienie przemysłowe, np. syntetyczny korund Al2O3, cyrkonia ZrO2(Y2O3, CaO) lub diament syntetyczny. Nazywane są one minerałami syntetycznymi.

Wg dawniejszych definicji do minerałów zaliczano wszystkie substancje i ich roztwory stałe powstałe w wyniku procesów geologicznych, bez względu na postać i fazę.

Cynk

posted in: Bez kategorii (Tags: , , ) - Komentarze są wyłączone

Cynk pierwiastek chemiczny, metal przejściowy z grupy cynkowców w układzie okresowym (grupa 12).

Posiada 23 izotopy z przedziału mas: 57-78. Trwałe są izotopy 64, 66, 67, 68 i 70.

Został odkryty w Indiach lub Chinach przed 1500 p.n.e. Do Europy metal ten zawędrował dopiero w XVII wieku.

Występowanie

Występuje w skorupie ziemskiej w ilości 75 ppm w postaci minerałów – głównie są to blenda cynkowa i smitsonit.

W produktach żywnościowych duże ilości związków cynku znajdują się w ostrygach, chudym mięsie, drobiu i rybach. Dostarczają go również kasze i chleb pełnoziarnisty.

Otrzymywanie

Cynk na skalę przemysłową otrzymuje się metodą pirometalurgiczną bądź hydrometalurgiczną. Proces pirometalurgiczny polega zazwyczaj na prażeniu spiekającym koncentratów zawierających siarczek cynku, a następnie redukcji otrzymanego w wyniku prażenia tlenku cynku w piecach szybowych specjalnej konstrukcji, wyposażonych w kondensator do szybkiego skraplania powstających par cynku. Dawniej proces ten prowadzono najczęściej w tzw. muflach poziomych. W procesie hydrometalurgicznym koncentrat poddaje się ługowaniu roztworem kwasu siarkowego, otrzymany roztwór siarczanu cynku oczyszcza się, i wydziela się z niego metaliczny cynk drogą elektrolizy. Następnie okresowo zdziera się cynk z katod, przetapia i odlewa w tzw. gąski.

Właściwości fizyczne i chemiczne

Cynk metaliczny jest błękitnobiałym, kruchym metalem. Na powietrzu ulega podobnej do aluminium pasywacji. Cynk jest bardzo reaktywny zarówno w środowisku kwasowym, jak i zasadowym, nie reaguje natomiast z wodą w warunkach obojętnych.

Związki

Szeroko stosowanym związkiem cynku jest jego tlenek ZnO (biel cynkowa), który jest wykorzystywany jako dodatek do farb i lakierów, oraz jako wypełniacz i stabilizator gumy i tworzyw sztucznych.

Zastosowanie

Najważniejsze zastosowanie technologiczne cynku to pokrywanie nim blach stalowych (→ stal ocynkowana), w celu uodpornienia na korozję. Cynk jest też składnikiem wielu stopów, zwłaszcza z miedzią (mosiądz, brąz, tombak). Cynk stosowany jest też w ogniwach elektrycznych Daniella i Leclanchego.

Cynkowanie

posted in: Bez kategorii (Tags: , ) - Komentarze są wyłączone

Cynkowanie – to ogół zadań mający na celu pokrycie powierzchni rzeczy stalowych cienką powłoką cynku w celu zabezpieczenia przed korozją powodowaną działaniem powietrza i wody. Cynkowanie jest stosowane powszechnie w wielu gałęziach gospodarki, m.in. w przemyśle samochodowym, budowlanym, lotniczym.

Powłoka cynkowa wykazuje w warunkach miejskiego środowiska korozyjnego od kilku do kilkunastu razy większą odporność korozyjną od stali nie cynkowanej. Dzieje się tak dlatego, że potencjał standardowy cynku jest znacznie bardziej elektroujemny niż potencjał żelaza. W pierwszej kolejności będzie korodował cynk, a elementy jego korozji będą spowalniać dalszą korozję. W przypadku przerwania szczelności powłoki cynkowej, będzie ona w dalszym ciągu zabezpieczeć materiał chroniony przed korozją. Zjawisko to nosi nazwę protektorowania.

Rodzaje cynkowania:

* cynkowanie proszkowe – utrzymanie przedmiotu przez kilka godzin w temperaturze 350-400 stopni Celsjusza w sproszkowanym cynku zawierającym około 6% tlenku cynku.
* cynkowanie zanurzeniowe (ogniowe) – zanurzenie przedmiotu w ciekłej kąpieli cynkowej.
* cynkowanie galwaniczne
* cynkowanie natryskowe