Немногие знают, что пирит и железный колчедан - это два разных названия одного и того же минерала. Этот камень имеет еще одно прозвище: «собачье золото». Чем интересен минерал? Какими физическими и магическими свойствами он обладает? Об этом расскажет наша статья.
Железный колчедан: общие физические характеристики
Пирит (не стоит путать с перитом) - непрозрачный минерал с отчетливым металлическим блеском. Другие употребляемые названия - серный или железный колчедан. Минерал может содержать в себе примеси меди, золота, селена, кобальта, никеля и прочих химических элементов. Не растворяется в воде. Твердость по шкале Мооса: 6-6,5.
Формула железного колчедана: FeS 2 . Цвет минерала - соломенно-желтый или золотистый. После себя камень оставляет тонкую зеленовато-черную черту. Кристаллы пирита имеют кубическую форму. Они щедро покрыты неглубокими прямыми бороздами, расположенными параллельно друг к другу. пирита имеет следующий вид.
Слово «пирит» - греческого происхождения. На русский язык оно переводится как «камень, высекающий огонь». И это не просто красивая метафора: при ударах колчедан действительно искрит. Минерал отличается магнитными и проводниковыми свойствами, во влажной среде с обильным доступом кислорода он разлагается.
Распространение в земной коре и основные месторождения минерала
Железный колчедан - один из самых распространенных в мире сульфидов. Происхождение большей части его залежей - гидротермальное и осадочное. Пирит образуется в придонном иле закрытых морей, в процессе осаждения феррума сероводородом. Иногда он присутствует и в магматических горных породах.
Крупные месторождения пиритов обнаружены в России, Казахстане, Испании, Италии, США, Канаде, Норвегии и Японии. В России залежи этого минерала имеются на Алтае, Кавказе, а также в пределах Воронежской области. Стоит отметить, что пирит очень редко выступает предметом самостоятельных выработок. Из недр земли его, как правило, извлекают попутно, во время разработки более ценных полезных ископаемых.
Применение пирита в промышленности
«Собачье золото», или же «золото дураков» - так прозвали пирит во время Золотой лихорадки. Кристаллы минерала сверкали так соблазнительно, что его нередко принимали за драгоценный металл. К слову, обожглись на этом и испанские конкистадоры еще в XVI веке. Завоевывая Новый Свет, они с большим азартом выманивали у американских индейцев «псевдозолото».
Справедливости ради стоит отметить, что железный колчедан и вправду можно считать золотом. В кристаллической решетке этого минерала нередко содержатся частицы благородного металла. Однако они, как правило, незначительны и не поддаются извлечению. Тем не менее залежи пирита очень часто свидетельствуют и о наличии месторождений золота в данной местности.
Главная область применения железного колчедана в наши дни - ювелирное дело. Однако основой для создания украшений он служит крайне редко. Чаще всего из пирита изготавливают незначительные вставки для ювелирных изделий из более ценных металлов.
Камень используется в качестве добавки при производстве цемента, а также для получения серной кислоты. Вместе с кристаллами некоторых других минералов его также применяют для создания простейших детекторных радиоприемников. Благодаря свойству извлекать искру пирит ранее широко использовали и в оружейном производстве.
Железный колчедан в магии
С самых древних времен люди относились к этому минералу с особой осторожностью. Его причисляли к «мужским» камням. Считалось, что представителя сильного пола колчедан способен сделать еще более решительным, смелым и привлекательным в глазах дам.
Древние греки считали пирит камнем войны и бога Марса. Каждый солдат брал его с собой в военные походы и крупные сражения. Железный колчедан оберегал воина от гибели и придавал отваги в бою. В темную эпоху Средневековья к камню проявляли немалый интерес алхимики.
В современной магии железный колчедан используют в качестве защитного амулета. Однако минерал должен обязательно быть целым и не иметь сколов, иначе неприятностей не избежать. Принято считать, что пирит укрепляет сон, улучшает настроение и избавляет от затяжной депрессии.
Камень прекрасно подойдет Стрельцам и Скорпионам. Остальным знакам зодиака следует относиться к нему с осторожностью, в особенности - Ракам.
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Текущие хвосты обогатительных фабрик представляют собой тонкодисперсную минеральную массу, состоящую примерно на три четверти из рудных минералов, остальное приходится на долю нерудных минералов. . В рудных минералах преобладает сульфидная фракция состава: пирит – 95 – 98%; халькопирит – около 1,5%; сфалерит – 2-2,5%. Все рудные и нерудные минералы технологической группы текущих хвостов находятся в первичном виде, без признаков окисления их поверхности. Утилизация хвостов обогащения имеет несколько направлений. Наиболее значимое направление предусматривает доизвлечение из хвостов наиболее ценных компонентов, однако многотоннажные отходы остаются неиспользованными. Наиболее материалоемкой областью применения хвостов могут быть твердеющие закладочные смеси, которые по своей структуре будут относится к . Свойства таких бетонов недостаточно изучены в области влияния рудной составляющей на свойства бетона.
Так как пирит является основным составляющим хвостов обогащения медно-серных руд, его дальнейшее поведение будет влиять на свойства на основе хвостов обогащения.
Из литературных и справочных источников известны и общепризнаны схемы химических реакций окисления пирита.
Окисление пирита в кислой среде протекает по суммарной реакции (1) :
Изменение массы и объема твердой фазы при взаимодействии с водой при стехиометрическом соотношении различных соединений, входящих в состав вяжущих веществ, можно рассчитать по методике А.В. Волженского .
Абсолютные объемы веществ, участвующих в реакциях, рассчитывали с использованием молекулярных масс и плотности исходных веществ системы.
Основные расчеты представлены в табл. 1. Они показывают, что абсолютный объем твердой фазы образующихся веществ увеличивается по отношению к абсолютному объему твердой фазы исходных реагентов. Это происходит из-за уменьшения плотности образующихся фаз в результате присоединения гидратной воды или окисления.
Вместе с тем сравнение абсолютных объемов исходной системы и системы, возникшей при взаимодействии с химическими растворами, позволяет отметить еще очень важное положение. При реакции абсолютный суммарный объем смеси исходных веществ меньше абсолютного суммарного объем образовавшихся веществ. Следовательно, в результате реакций с присоединением воды и окислением не происходит контракция (стяжение) системы.
Расчеты показывают, что процессы окисления пирита сопровождаются значительным увеличением абсолютных объемов твердых фаз. Несомненно, такое явление приводит первоначально к заполнению пор в системе. Затем к увеличению напряжений расширения в твердеющей системе и последующему ее разрушению.
Протекание процессов окисления пирита зависит от вида и условий воздействий реагентов. Поведение пирита при воздействии различных окислителей показано в табл. 2. Результаты показывают, что кипячение в воде приводит к растворению материала в количестве 1% и такое же количество материала фиксируется в сухом остатке после выпаривания раствора, а их сумма практически составляет 100%. Следовательно, в кипящей воде при отсутствии кислорода окисление пирита не происходит.
Кипячение в растворе кислоты и щелочи приводит к значительному окислению пирита. Масса исходной пробы, обработанной раствором серной кислоты, уменьшается на 10%, а сухой остаток фильтрата достигает 46% от массы исходной пробы. Кипячение в растворе щелочи не уменьшает массу исходной пробы, а сухой остаток фильтрата достигает 50%. При этом суммарные массы осадка на фильтре (исходная проба после кипячения) и сухого остатка фильтрата значительно превосходят исходную массу, на 36% при воздействии кислотой и на 51% при воздействии щелочью.
Это свидетельствует о протекании значительных окислительных процессах при действии кислот и щелочей в жидкой фазе на продукты растворения пирита. Это подтверждают расчетные данные о пятикратном увеличении объема твердой фазы при окислении пирита щелочью (см. табл.1).
Вышеизложенное свидетельствует об ограниченных областях применения пиритных хвостов обогащения, а именно, областях исключающих окисление пирита. Одновременное присутствие кислорода и воды может привести к изменениям пирита по схеме рассмотренной выше и, следовательно, к разрушению структуры материала.
Поэтому при проектировании составов микробетонов необходимо учитывать увеличение объемов образовавшихся веществ за счет регулирования объема внутренних пор или создавать условия эксплуатации, исключающие возможность окисления пирита. Такие условия обеспечивают горные выработки, заполненные закладочной смесью. Они являются наиболее рациональной и емкой областью утилизации хвостов обогащения.
Библиографический список
- Lowson R. Aqueous oxidation of pyrite by molecular oxygen. - Chem. rev.-1982.- V. 82 — № 5.- P. 461-497.
- О влиянии некоторых факторов на сорбцию бутилксантогената калия сульфидными минералами / Б.М. Корюкин, В.П. Качалков, В.А. Яценко, М.В. Аксеньюшкина // Создание прогрессивных технологий переработки медных и медно-цинковых руд: Сб. науч. тр. — Свердловск: изд. «Унипромедь», 1987. – С. 97-104.
- Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов / Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. – М.: Колос, 2003. – 480 с.
- Волженский А.В. Вяжущие вещества.– М.: Высшая школа, 1986.- 464 с.
Смотрите также:
Что собой представляет пирит? Формула химическая данного соединения - FeS2 (дисульфид железа). В переводе с греческого языка это вещество называется «огненным камнем». Рассмотрим некоторые характеристики и области применения данного соединения.
Свойства пирита
Формула окисления пирита в горных породах в сульфидной форме - распространенное в природе соединение. В качестве примесей в нем содержится никель, медь, кобальт, золото, мышьяк, селен. На поверхности, неподверженной окислению, минерал имеет золотисто-желтый цвет. Пирит имеет формулу октаэдра, куба с грубой штриховкой на гранях. Для него характерны радиально-лучистые агрегаты, скелетные формы.
Особенности образования
Что представляет собой пирит? Структурная формула данного соединения объясняет его магматическое происхождение. Он выделяется из сероводородных горячих источников, которые идут от магматических очагов. Поскольку формула пирита FeS2, он содержится в ископаемых углях, осадочных породах. Существенные скопления этого минерала образуются на дне океана. Данное соединение может образовываться во многих осадочных породах: мергелистых, углистых, глинистых благодаря реакции поверхностного водного раствора, в составе которого есть железо, с сероводородом, получаемым по мере разложения остатков органического происхождения.
Какую особенность имеет формула минерала пирита? В данном соединении преобладает ионная химическая связь, придающая минералу прочность и твердость. Соединение встречается на дне озер, болот, в метаморфических породах.
Вблизи поверхности пирит является неустойчивым соединением, быстро подвергается окислению и химическому выветриванию. При окислении происходит его переход в лимонит (нерастворимый гидроксид железа), а также в раствор серной кислоты. По этой причине в верхнем слое месторождений этого минерала часто находят скопления бурого железняка.
В местах горных выработок встречаются выделения сульфида железа в виде сталактитов. В колчеданных рудах, обогащенных данным минералом, формируется самородная высокодисперсная сера.
В лабораторных условиях формула пирита может быть получена в ходе взаимодействия сероводорода с соединениями железа. Реакция осуществляется в водном либо щелочном растворе.
Некоторые месторождения
Максимальные залежи пирита располагаются в земной коре. Самым распространенным гидротермальным минералом является сульфид. Существенные количества пирита обнаружены в ассоциации с магнетитом, халькопиритом, пирротином.
Формула пирита в химии - FeS2. Это вещество является исходным сырьем для промышленного получения серной кислоты. Огарок, образуемый после обжига этого минерала, является ценным продуктом для изготовления чугуна и стали.
Основные месторождения пирита в нашей стране обнаружены на Алтае, Кавказе, Урале. В Центральной России он встречается в морских серых глинах, а также залежах бурого угля.
Химическая ценность
Учитывая, что формула пирита подразумевает наличие в минерале примесей, из руды можно извлекать в небольших количествах никель, кобальт, серебро, медь, золото.
В химическом производстве пирит применяют для очистки от хлора газообразных веществ. Кроме того, пирит обладает способностью осаждения из растворов золота, что применяется при добыче из морской воды драгоценного металла.
Какими характеристиками обладает формула пирита? У данного соединения ярко выражен металлический блеск. Его твердость оценивается в 6-6,5. Данный минерал практически не растворяется в азотной кислоте, не взаимодействует с соляной кислотой. Электрическая проводимость у данного соединения практически отсутствует, поэтому его называют парамагнитным минералом. В качестве спутников пирита выступает пирротин, арсенопирит, теллуриды золота.
Особенности колчеданов
Колчеданами называют минералы, которые являются селенистыми, мышьяковистыми, сурьмянистыми, селенистыми соединениями металлов железной группы. Среди представителей данной группы отметим: никель, кобальт, платину, железо. Они обладают характерным металлическим блеском, окрашены в желтый, серый, красный цвет. Все колчеданы имеют отличную твердость, но считаются хрупкими минералами.
К ним относят системы гексагонального и ромбического строения:
- правильные системы, представлены пирит, кобальтовый блеск, шпейсовый кобальт, ульманнит, хлоантит;
- к ромбическим вариантам относится мышьяковистый колчедан, марказит;
- миллерит, никелин, магнитный колчедан имеют гексагональную систему;
- квадратная форма у медного колчедана.
Физические особенности
Залегает минерал в форме друз или зернистых сплошных масс. Друзы представляют собой агрегат кристаллов, которые наросли на общем основании. Они обнаружены на стенках открытых трещин.
Секрециями называют форму отложения минералов внутри горных пород. Рост минералов при этом наблюдается к центру от краев. Жеоды представляют собой секреции, которые имеют в диаметре размер порядка двух сантиметров.
Пирит характеризуется кристаллами октаэдрической, кубической, а также пентагондодекаэдрической формы. Плотность минерала составляет 5 г/см3. В чистом соединении, лишенном примесей, содержится 46,7 процентов железа и 53,3 серы. Латунно-желтый цвет, характерный для пирита, металлический блеск, визуально превращает пирит в золото. В условиях повышенной влажности пирит разлагается, образуя оксиды железа, серную кислоту, сульфаты. Горит он на воздухе голубоватым пламенем, при этом ощущается характерный серный запах.
Применение
Пиритовые руды в промышленности считают важнейшим видом сырья, применяемого при производстве серной кислоты. В руде, выбираемой для сернокислотной химической промышленности, процентная концентрация серы оценивается в диапазоне 40-50 процентов. Обработку исходной руды осуществляют в специальной печи для обжига. Получаемый при окислении печной газ (оксид серы 4) очищается в электрофильтре, сушильной баше, циклоне.
После удаления примесей, в контактном аппарате он превращается в оксид серы (6), и гидратируется в серную кислоту в поглотительной башне. Среди тех примесей, которые оказывают негативное воздействие на технологический процесс изготовления серной кислоты, отметим мышьяк. Современное производство на основе пирита предполагает предварительный вывод данного элемента из реакционной смеси.
Руды, в которых содержится кобальтистый пирит, являются источником для получения кобальта. Среднее процентное содержание данного элемента в минерале составляет один процент. Пирит, добываемый в Березовском месторождении, используется для изготовления разнообразных ювелирных изделий.
Заключение
У пирита геотермальное, магматическое, метаморфическое, осадочное происхождение. Отличие серого колчедана осадочных пород заключается в способности окисления на воздухе, превращении в сернокислое железо. В серном колчедане содержатся примеси мышьяка. Медный колчедан в процессе термического обжига образует в виде примеси чистую медь. Псевдоморфозы-минералы, которые образуют нехарактерные им формы соединений. Например, при попадании пирита в область окисления, происходит его разрушение, образование гидроксида железа (3), который заполняет форму пирита, оставшуюся от процесса выщелачивания.
Пирит признан самым распространенным видом сульфидов, так как он способен образовываться в разных средах. В вулканических породах он формируется в виде вторичного минерала. Сульфид железа обладает огромным техническим значением, поэтому именно пирит признан главным минералом, добываемым для производства сернистого газа в печи для обжига. Именно печной газ используется далее для производства серной кислоты, востребованной в современной химической промышленности.
1В работе приведены результаты термического анализа образцов монофракций скородита (FeAsO4) и пирита (FeS2), а также их смеси в соотношении 3:1. Установлено, что термическое разложение скородита происходит в три стадии, определены температурные диапазоны и тепловые эффекты данных реакций. Результаты термического разложения пирита показали, что пирит разлагается в две стадии до пирротина и незначительного количества магнетита. Экспериментально доказано, что смесь скородита и пирита разлагается в две основные стадии, по данным рентгенофазового анализа конечными продуктами разложения являются пирротин и магнетит. На основании полученных результатов данного исследования будут выработаны рекомендации по оптимизации процесса обжига золотосодержащей скородитовой руды с пиритным концентратом в атмосфере перегретого водяного пара.
термический анализ
скородит
перегретый пар
1. Маркосян С.М., Маркосян С.М., Анциферова С.А., Тимошенко Л.И. Метод дифференциально-термического анализа в оценке эффективности обогащения сульфидных руд // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3. URL: http://science-education.ru/ru/article/view id=13389.
2. Paleev P.L., Gulyashinov P.A., Gulyashinov A.N. Thermodynamic Modeling of Dearsenation of Rebellious Gold–Quartz–Arsenic Ore in Water Vapor // Journal of Mining Science. – 2016. – Vol. 52. – № 2. – P. 373–377.
3. Гуляшинов П.А., Палеев П.Л., Гуляшинов А.Н. Исследование процесса обжига золотосодержащей скородитовой руды // Вестник ИрГТУ. – 2016. – Т. 20, № 10. – С. 154–162.
4. Гзогян С.Р., Чантурия Е.Л. Влияние термических воздействий на сульфиды и оксиды железа // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2010. – № 5. – С. 63–69.
5. Чепуштанова Т.А. Физико-химические свойства и технологические основы получения пирротинов из пирита: дис. … канд. техн. наук. – Алма-Аты, 2009. – 143 с.
В настоящее время богатые и легкообогатимые месторождения руд благородных и цветных металлов практически отработаны, основой современной минерально-сырьевой базы Российской Федерации преимущественно составляют труднообогатимые бедные, тонковкрапленные и труднообогатимые руды. К таким рудам относятся золотомышьяковистые руды, это связано с тесной ассоциацией золота с мышьяксодержащими минералами. Такое золото называется невидимым, так как не поддается обнаружению оптическими методами. Упорные руды для достижения приемлемого уровня извлечения золота при их последующем цианировании требуют предварительной переработки. Все методы предварительной обработки сводятся к разрушению минеральной матрицы с целью высвобождения золота.
Термический анализ (калориметрия) - метод исследования физико-химических процессов, основанный на регистрации тепловых эффектов, сопровождающих превращения веществ в условиях программирования температуры. Данный метод широко применяют не только в аналитической химии, но и в геологии для идентификации различных минералов и горных пород. Также следует отметить, что термический анализ удобен при лабораторных исследованиях, не требует большого объема исходного материала и его возможно применять как экспресс-метод исследования минерального сырья. Особенно полезным данный метод может оказаться для упорного золотосодержащего сырья (в том числе сульфидного), из-за большой трудоемкости и сложности пробирного анализа .
Для подтверждения ранее полученных результатов термодинамического моделирования и расчета кинетических параметров обжига скородита были проведены исследования по термическому разложению скородита и пирита (монофракции), а также смеси скородита и пирита в соотношении 3:1 .
Материалы и методы исследования
Объектами исследования являлись: золотосодержащая окисленная скородитовая руда месторождения Козловское (Калганский район, Забайкальский край). По данным минералогического анализа руда содержит: кварц - 54 %, скородит - 35 %, полевые шпаты и алюмосиликатные породы - 11 %. В исследуемой пробе руды ценными компонентами являются золото (16,9 г/т) и серебро (52,5 г/т). А также некондиционный пиритный концентрат бывшего вольфрамо-молибденового комбината (г. Закаменск, Республика Бурятия). По данным химического анализа пиритный концентрат содержит, %: Sобщ - 38,3, Fe - 35,8, SiO2 - 24,2, Pb - 0,81, Zn - 0,78. Пиритный концентрат возможно использовать в качестве сульфидизатора при обжиге в атмосфере перегретого водяного пара .
Термический анализ проводили методом дифференциальной термогравиметрии (ДТГ) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) с использованием прибора синхронного термического анализа Netzsch STA 449 F1 Jupiter.
Термограммы снимали в платиновых тиглях при следующих условиях: атмосфера - аргон, температурный интервал 20-1000 °С, режим нагрева - линейный, скорость нагрева образцов 10 °С/мин, масса навесок 15-20 мг. В процессе нагрева фиксировались изменения массы исследуемого образца минерала (кривая ТГ), скорость изменения массы (кривая ДСК), температура (T), а также тепловые эффекты реакций (Дж/г).
Результаты исследования и их обсуждение
Данные анализа, представленные на рис. 1, свидетельствуют о том, что разложение скородита происходит в 3 этапа. На кривых ДСК и ТГ видно, что в диапазоне температур 162-215 °С происходит потеря массы (до 5,35 %), с поглощением значительного количества теплоты (-205,3 Дж/г). Что объясняет потерю воды из скородита:
FeAsO 4 . 2H2O → FeAsO 4 + 2H 2 O . (1)
При температуре 466-488 °С со значительной потерей массы (19,25 %) протекает процесс разложения безводного скородита по формуле
2FeAsO 4 → Fe 2 O3 + As 2 O5. (2)
При нагревании образца выше 550 °С наблюдается экзотермичный пик (7,15 Дж/г), который указывает на разложение As 2 O5:
As 2 O5 → As 2 O3 + О2 . (3)
По данным РФА конечным продуктом разложения скородита является магнетит (Fe3O4).
Термическое разложение пирита хорошо описано рядом авторов . Термограмма, представленная на рис. 2, получена на образце монофракции пирита, показывает, что разложение пирита происходит также в 3 этапа. В диапазоне температур 491-549 °С происходит термическая диссоциация пирита с образованием элементарной серы при незначительной потере массы с эндотермическим эффектом (-41,89 Дж/г):
2FeS 2 → 2FeS + S 2 . (4)
При дальнейшем повышении температуры наблюдается значительный эндотермический пик с наибольшей потерей массы (16,19 %), объясняется это дальнейшим разложением пирита по суммарной реакции:
4FeS 2 + 11О 2 → 2Fe 2 O3 + 8SO 2 . (5)
Рис. 1. Термограмма разложения скородита
Рис. 2. Термограмма разложения пирита
Рис. 3. Термограмма разложения смеси скородита и пирита
Рис. 4. Схема лабораторной установки для обжига в атмосфере перегретого водяного пара: 1 - нагреватель; 2 - сосуд с дистиллированной водой; 3 - реактор; 4 - печь; 5 - лодочка с рудой; 6 - контрольный раствор; 7 - емкость охлаждения контрольного раствора
Ввиду недостатка кислорода вероятно протекание следующей реакции:
3FeS 2 + 8О 2 → Fe 3 O 4 + 6SO 2 . (6)
Конечным продуктом разложения пирита является пирротин (FeS), а также незначительное количество магнетита (Fe 3 O 4).
Наибольший интерес вызывает термограмма разложения смеси скородита и пирита 3:1 (рис. 3), в данной пропорции смесь будет поступать на сульфидизирующий обжиг. При достижении интервала температур 153-197 °С происходит некоторая потеря массы (2,74 %), с поглощением значительного количества теплоты. Полученный эндотермический пик указывает на потерю воды скородитом.
На кривых ТГ и ДСК показано, что максимальная потеря массы (суммарно до 13,4 %) происходит при температуре 450-590 °С, также имеется максимальный эндотермический пик (-129,5 Дж/г), наиболее вероятно, что в этом интервале температур происходит разложение скородита и пирита, а также сульфидирование выделившегося оксида мышьяка элементарной серой. Конечными продуктами реакций являются магнетит (Fe3O4) и пирротин (FeS). Весь мышьяк выделяется в газовую фазу.
Для подтверждения результатов термического анализа были проведены экспериментальные лабораторные исследования для определения конечных продуктов обжига в атмосфере перегретого водяного скородитовой руды и пиритного концентрата на лабораторной установке «проточного» типа (рис. 4).
Данная лабораторная установка состоит из четырех основных узлов - электропечи, нагревателя, реактора и сосуда с поглотителем газов. Температура в реакторе измеряется термопарами типа ХА и регулируется микропроцессорным электронным терморегулятором МПРТ-22, который был установлен для автоматизации процесса обжига. При достижении требуемой температуры обжига в реактор подавали перегретый водяной пар, затем загружали алундовую лодочку с навеской скородитовой руды и пиритного концентрата массой от 2 до 3 г. Началом процесса обжига считали момент ввода навески шихты. Температура обжига 700 °С, продолжительность обжига 25 минут. Полученные огарки подвергались рентгенофазовому анализу.
На рис. 5 представлена рентгенограмма полученных огарков, установлено, что после обжига конечными железосодержащими фазами являются магнетит (Fe 3 O 4) и пирротин (FeS).
Таким образом, на основании проведенных исследований установлены температурные диапазоны при разложения исследуемых минералов, а также преобладание эндотермических эффектов. Экспериментально подтверждено, что при обжиге смеси скородитовой руды и пиритного концентрата в соотношении 3:1 (температура обжига 700 °С, продолжительность обжига 25 минут), в атмосфере перегретого водяного пара конечными продуктами являются магнетит (Fe 3 O 4) и пирротин (FeS).
Рис. 5. Рентгенограмма огарка
Выполнены исследования по термическому разложению монофракций скородита и пирита в атмосфере аргона. Определены температурные диапазоны и тепловые эффекты при разложении монофракций скородита, пирита и их смеси в соотношении 3:1. Показано преобладание эндотермических эффектов при разложении исследуемых минералов в инертной атмосфере. Результаты данного исследования помогут оптимизировать процесс обжига золотосодержащей скородитовой руды с пиритным концентратом в атмосфере перегретого водяного пара.
Библиографическая ссылка
Гуляшинов П.А., Палеев П.Л., Гуляшинов А.Н. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ СКОРОДИТА И ПИРИТА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 12-1. – С. 22-27;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11956 (дата обращения: 19.09.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
Синонимы: Серный колчедан , железный колчедан .
Пирит - самый распространённый в природе сульфид.
Название пирита греческого происхождения (пирос - огонь) и связано со способностью давать искры при ударе.
Фото сростка кубических кристаллов пирита Урал, Березовское месторождение
Химический состав пиритов
Теоретический состав - Fe - 46,55 %, S - 53,45 %. Нередко содержит в очень небольших количествах примеси: Со (кобальтистый пирит), Ni, As, Sb, Se, иногда Cu, Au, Ag и др. Содержание последних элементов обусловлено наличием механических примесей в виде мельчайших включений посторонних минералов, иногда в тонкодисперсном состоянии. В этих случаях мы имеем дело по существу с твердыми псевдорастворами - кристаллозолями.
Смешанные кристаллы или разновидности: бравоит или никель-пирит (Ni, Fe, Со) S2, а0 = 5,50 - 5,58*3; вилламанинит (Си, Ni, Со, Fe) (S,Se)2, а 0 = 5,66
Мельниковит - пирит является криптокристаллическим пиритом гелеобразного происхождения. Лаурит обладает небольшим содержанием осмия;
Ауерит обнаруживает сильный неметаллический характер, вероятно, вследствие алмазоподобного вида связи.
Кристаллографическая характеристика
Сингония
кубическая; дидодекаэдрический в. с. 3L24L3 63PC. Пространственная группа Ра3 (Т 6 h). а 0 = 5,4066 7A, Z = 4.
Кристаллическая структура минерала пирит
Структура типа NaCl. Атомы железа образуют гранецентрированную кубическую решетку (соответственно атомам натрия в структуре NaCl. Сдвоенные атомы серы занимают место атомов хлора, также образуя гранецентрированную кубическую решетку, но смещенную на a 0 /2 по отношению к катионной решетке. Оси сдвоенных атомов серы ориентированы вдоль непересекающихся диагоналей кубической пространственной решетки. Расстояние между атомами серы, связанными в каждой паре ковалентной связью, равно 2,05 А
Главные формы:
Пирит широко распространен в виде хорошо образованных кристаллов. Главные формы наряду с а {100}, о { 111} и е {210} представлены также n {211}, р {221}, s {321}, t {421}, d {110}, m (311}, h {410}, f {310} и g {320}. В зависимости от преобладания тех или иных граней находится и габитус кристалов: кубический, пентагондодекаэдрический, реже октаэдрический.
Форма нахождения в природе
В многочисленных горных породах и рудах пирит наблюдается в виде вкрапленных кристалликов или округлых зерен. Широким развитием пользуются также сплошные агрегатного строения пиритовые массы. Иногда образует друзы.
Облик кристаллов . Широко распространены кристаллы, главным образом кубы, пентагондодекаэдры или октаэдры.
а - гексаэдр (куб) куб а {100} 
б - пентагондодекаэдр е {210} 
г - октаэдр о {111} 
д - комбинация октаэдра (о) и пентагондодекаэдра (е) - так называемый минеральный икосаэдр Форма кристаллов пирита:
- а - куб а {100};
- б - пентагондодекаэдр е {210};
- в - та же форма в комбинации с кубом а {100};
- г - октаэдр о {111}, притупленный гранями пентагондодекаэдра;
- д - комбинация октаэдра (о) и пентагондодекаэдра (е) - так называемый минеральный икосаэдр (комбинация октаэдра с пентагондодекаэдром).
Размеры кристаллов иногда достигают нескольких десятков сантиметров в поперечнике.
Характерна штриховатость граней параллельно ребрам куба (100) : (210), т. е. а: е. Эта штриховатость находится в соответствии с кристаллической структурой (расположению атомов серы в структуре) и всегда ориентирована перпендикулярно каждой соседней грани, т. е. наружные элементы симметрии вполне соответствуют особенностям структуры.
Для пирита очень характерны двойники прорастания по {110}, редко по (320).
Известны закономерные срастания между пиритом и марказитом , тетраэдритом , галенитом , пирротином , арсенопиритом и др.
Кристаллы пирита , образовавшиеся при высоких температурах, как правило, бедны простыми формами. Последние обычно представлены кубами, октаэдрами или {210}. То же самое справедливо для низкотемпературных образований, тогда как кристаллы, возникающие при промежуточных температурах и глубинах, богаче простыми формами. В подобных месторождениях встречаются кристаллы размером до 10 см. Согласно Санагава, кристаллический габитус пирита зависит от величины кристаллов. Меньшие по величине кристаллы преимущественно кубические, большие - пентагон-додекаэдрические. Подробные исследования, проведенные тем же автором на многочисленных месторождениях Японии, показали, что в метасоматических месторождениях кубические кристаллы пирита характерны для наиболее высоко- и низкотемпературных зон.
Пентагондодекаэдры типичны для низкотемпературных, но интенсивно минерализованных зон. Кристаллы пентагондодекаэдрического габитуса образуются при промеуточных ситуациях. Это согласуется с последовательностью развития главных типов габитуса пирита. Кубический габитус типичен для слабых пересыщений, пентагондодекаэдрический - для больших пересыщений, октаэдрический - для промежуточных. Нахождение кристаллов пентагон-додекаэдрического и октаэдрического габитуса в жильных месторождениях и кубического габитуса в коренных породах, обычно в виде вкраплений, может быть интерпретировано с точки зрения пересыщения. Определенной зависимости соотношений между габитусом кристалла и примесями не установлено. В восстановительных условиях часто образуются конкреции или вкрапленность пирита в осадочных породах
В осадочных условиях отлагается также скрытокристаллическая разновидность пирита (мелъникоеит) , образующая смеси с диморфной модификацией FeS2 - марказитом. Последний минерал ромбический, искусственно получен в кислой среде, тогда как пирит образуется лишь в нейтральной или слабокислой среде. Пирит может возникать при метаморфизме из глинистых отложений, обогащенных органическим материалом. Пирит добывается для получения серной кислоты, главным образом на всемирно известном месторождении Рио-Тинто в Испании.
Агрегаты. Наиболее распространенными являются плотные, сливные и зернистые массы, а также почковидные, жедвакообразные выделения; грубоволокнистые, тонкостебельчатые, радиально-лучистые образования, чаасто пиритизированные слои породы.
В осадочных породах часто встречаются шаровидные конкреции пирита, нередко радиально-лучистого строения, а также секреции в полостях раковин. Часты гроздевидные или почковидные образования в ассоциации с другими сульфидами.
Физические свойства
Оптические
- Цвет светлый латунно-желтый или соломенно-желтый, часто с побежалостями желтовато-бурого и пестрых цветов, несколько темнее в образцах, обедненных серой; тонкодисперсные сажистые разности имеют черный цвет.
- Черта зеленовато-серая, темно-серая или буровато-черная.
Пирит имеет сильный металлический блеск .
Механические
Нередко наблюдается также отдельность по {010}.
- Плотность 4,9–5,2.
Химические свойства
С трудом растворяется в HNO 3 , разлагается с трудом (в порошке легко), выделяя серу. В разбавленной НСl не растворяется.
Прочие свойства
Пирит электричество проводит слабо. Относится к парамагнитным минералам. Термоэлектричен. Некоторые разности обладают детекторными свойствами.
Диагностические признаки
Хорошо распознаётся по цвету, формам кристаллов и штриховатости граней, высокой твердости (единственный из широко распространенных сульфидов, который царапает стекло). По совокупности этих признаков он легко отличается от несколько похожих на него по цвету марказита, халькопирита, пирротина, арсенопирит, золото и миллерита.
Сопутствующие минералы. Спутниками являются варц , кальцит , халькопирит , галенит , сфалерит , золото, теллуриды золота, арсенопирит, пирротин, вольфрамит , антимонит .
Галенит, пирит. Друза кристаллов
Происхождение и нахождение минерала
Пирит является наиболее распространенным в земной коре сульфидом и образуется в самых различных геологических процессах: магматическом, гидротермальном, осадочном, при метаморфизме и т.д.
1. В виде мельчайших вкраплений он наблюдается во многих магматических горных породах. Формируется при ликвационных явлениях
В большинстве случаев является эпигенетическим минералом по отношению к силикатам и связан с наложением гидротермальных проявлений.
2. В контактово-метасоматических месторождениях является почти постоянным спутником сульфидов в скарнах и магнетитовых залежах. В ряде случаев оказывается кобальтоносным. Образование его, так же как и других сульфидов, связано с гидротермальной стадией контактово-метаморфических процессов.
3. Как спутник широко распространен в гидротермальных месторождениях различных по составу руд почти всех типов и встречается в парагенезисе с самыми различными минералами. При этом он часто наблюдается не только в рудных телах, но и в боковых породах в виде вкраплений хорошо образованных кристаллов, возникших метасоматическим путем (метакристаллов).
4. Не менее часто пирит встречается и в осадочных породах и рудах. Широко известны конкреции пирита и марказита в песчано-глинистых отложениях (часто красивые кристаллы), месторождениях угля, железа, марганца, бокситов и др. Его образование в этих породах и рудах связывается с разложением органических остатков без доступа свободного кислорода в более глубоких участках водных бассейнов. В парагенезисе с ним чаще всего в таких условиях встречаются: марказит, мельниковит (черная порошковатая разность дисульфида железа), сидерит (Fe) и др.
В зоне окисления пирит, как и большинство сульфидов, неустойчив, подвергаясь окислению до сульфата закиси железа , который при наличии свободного кислорода легко переходит в сульфат окиси железа. Последний, гидролизуясь, разлагается на нерастворимую гидроокись железа (лимонит) и свободную серную кислоту, переходящую в раствор. Этим путем образуются широко наблюдаемые в природе псевдоморфозы лимонита по пириту.
Сам же пирит часто образует псевдоморфозы по органическим остаткам (по древесине и различным остаткам организмов), а в эндогенных образованиях встречаются псевдоморфозы пирита по пирротину, магнетиту (FeFe 2 O 4), гематиту (Fe 2 O 3) и другим железосодержащим минералам. Эти псевдоморфозы, очевидно, образуются при воздействии H2S на минералы.
5. Пирит может возникать при метаморфизме из глинистых отложений, обогащенных органическим материалом.
6. В вулканических эксгаляциях, субвулканических породах и гидротермальных пиритовых залежах (совместо с халькопиритом и др.).
С экономической точки зрения важны гидротермальные жилы и метасоматические залежи.
Применение
Пирит. Вкрапленность в аргиллите. Ростовская область 
железный колчедан кабошоны Пиритовые руды являются одним из основных видов сырья, используемого для получения серной кислоты. Среднее содержание серы в эксплуатируемых для этой цели рудах колеблется от 40 до 50 %. Обработка руды производится путем обжига в специальных печах. Получающийся при этом сернистый газ SO 2 подвергается окислению с помощью окислов азота в присутствии водяного пара до H 2 SO 4 . Нежелательной примесью в рудах, идущих на сернокислотное производство, является мышьяк.
Часто содержащиеся в пиритовых рудах медь, цинк , иногда золото селен и другие, могут быть получены побочными способами. Получаемые в результате обжига так называемые железные огарки в зависимости от их чистоты могут быть использованы для изготовления красок или как железная руда. Руды, содержащие кобальтистый пирит, служат источником приблизительно половины потребляемого в мире кобальта , несмотря на низкое содержание в них этого элемента (до 0,5–1 % в минерале)
Из пирита Березовского месторождения на Урале изготавливают вставки для ювелирных изделий.
Пирит в основном ограняется в виде кабошонов.
Физические методы исследования
Дифференциальный термический анализ
Дифференциальный термический анализ. Кривая ДТА
Главные линии на рентгенограммах пирита:
2,696(8) - 2,417(8) - 2,206(7) - 1,908(6) - 1,629(10) - 1,040(9)
Старинные методы. Под паяльной трубкой питит растрескиваясь, на угле плавится в магнитный шарик, при этом возникает язычок голубоватого пламени и выделяется дым. Легко теряет часть серы, которая горит голубым пламенем. В запаянной трубке возгоняется часть серы - остается моносульфид FeS.
Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)
В полированных шлифах пирит кремово-белый, изотропный, но иногда анизотропный вследствие замещения атомов серы атомами железа (согласно Гордон-Смиту). По данным того же автора, пирит, образовавшийся при температуре выше 135°, изотропен и характеризуется статистическим распределением атомов железа на месте атомов серы. (Ниже этой температуры образуются анизотропные пириты.) Это свойство может быть использовано в геологической термометрии.