Niewiele osób wie, że piryt i piryt żelazny to dwie różne nazwy tego samego minerału. Kamień ten ma inny przydomek: „psie złoto”. Dlaczego ten minerał jest interesujący? Jakie ma właściwości fizyczne i magiczne? Nasz artykuł będzie o tym mówić.
Piryt żelazny: ogólna charakterystyka fizyczna
Piryt (nie mylić z perytem) to nieprzezroczysty minerał o wyraźnym metalicznym połysku. Inne używane nazwy to piryt siarkowy lub żelazny. Minerał może zawierać zanieczyszczenia miedzią, złotem, selenem, kobaltem, niklem i innymi pierwiastkami chemicznymi. Nie rozpuszcza się w wodzie. Twardość w skali Mohsa: 6-6,5.
Formuła pirytu żelaza: FeS 2. Kolor minerału jest słomkowożółty lub złoty. Kamień pozostawia cienką zielonkawo-czarną linię. Kryształy pirytu mają kształt sześcienny. Są obficie pokryte płytkimi, prostymi rowkami, umieszczonymi równolegle do siebie. piryt ma następującą postać.
Słowo „piryt” ma pochodzenie greckie. W języku rosyjskim jest to tłumaczone jako „kamień, który uderza w ogień”. I nie jest to tylko piękna metafora: po uderzeniu piryt faktycznie iskrzy. Minerał wyróżnia się właściwościami magnetycznymi i przewodzącymi; w wilgotnym środowisku z dużą ilością tlenu rozkłada się.
Rozmieszczenie w skorupie ziemskiej i główne złoża tego minerału
Piryt żelaza jest jednym z najpowszechniejszych siarczków na świecie. Pochodzenie większości złóż jest hydrotermalne i osadowe. Piryt powstaje w mule dennym mórz zamkniętych podczas wytrącania żelaza przez siarkowodór. Czasami występuje także w skałach magmowych.
Duże złoża pirytu odkryto w Rosji, Kazachstanie, Hiszpanii, Włoszech, USA, Kanadzie, Norwegii i Japonii. W Rosji złoża tego minerału występują w Ałtaju, na Kaukazie, a także w regionie Woroneża. Warto zaznaczyć, że piryt bardzo rzadko jest przedmiotem samodzielnego wydobycia. Zwykle wydobywa się go z wnętrzności ziemi po drodze, podczas wydobywania cenniejszych minerałów.
Zastosowanie pirytu w przemyśle
„Psie złoto” lub „złoto głupców” - tak nazywano piryt w czasie gorączki złota. Kryształy tego minerału błyszczały tak uwodzicielsko, że często mylono je z metalem szlachetnym. Nawiasem mówiąc, hiszpańscy konkwistadorzy również zostali przez to spaleni w XVI wieku. Podbijając Nowy Świat, z entuzjazmem wywabiali „pseudo-złoto” od Indian amerykańskich.
Aby być uczciwym, warto zauważyć, że piryt żelazny rzeczywiście można uznać za złoto. Sieć krystaliczna tego minerału często zawiera cząstki metalu szlachetnego. Są one jednak zwykle niewielkie i nie można ich usunąć. Niemniej jednak złoża pirytu bardzo często wskazują na obecność złóż złota na danym obszarze.
Głównym obszarem zastosowania pirytu żelaznego jest dziś produkcja biżuterii. Rzadko jednak służy jako podstawa do tworzenia biżuterii. Najczęściej drobne wkładki do biżuterii wykonane z cenniejszych metali są wykonane z pirytu.
Kamień stosowany jest jako dodatek do produkcji cementu, a także do produkcji kwasu siarkowego. Wraz z kryształami niektórych innych minerałów służy również do tworzenia prostych radiodetektorów. Ze względu na zdolność do wytwarzania iskier piryt był wcześniej szeroko stosowany w produkcji broni.
Piryt żelazny w magii
Od czasów starożytnych ludzie traktowali ten minerał ze szczególną ostrożnością. Uważany był za kamień „męski”. Wierzono, że piryt może uczynić przedstawiciela silniejszej płci jeszcze bardziej zdecydowanym, odważnym i atrakcyjnym w oczach pań.
Starożytni Grecy uważali piryt za kamień wojny i boga Marsa. Każdy żołnierz zabierał go ze sobą na kampanie wojskowe i większe bitwy. Piryt żelazny chronił wojownika przed śmiercią i dodawał mu odwagi w walce. W mrocznej epoce średniowiecza alchemicy wykazali duże zainteresowanie kamieniem.
We współczesnej magii piryt żelazny służy jako amulet ochronny. Jednak minerał musi być nienaruszony i nieuszkodzony, w przeciwnym razie nie da się uniknąć problemów. Powszechnie przyjmuje się, że piryt wzmacnia sen, poprawia nastrój i łagodzi długotrwałą depresję.
Kamień jest idealny dla Strzelca i Skorpiona. Pozostałe znaki zodiaku powinny traktować go ostrożnie, zwłaszcza Raki.
Państwowy Uniwersytet Techniczny w Magnitogorsku nazwany imieniem. ŻOŁNIERZ AMERYKAŃSKI. Nosowa
Obecne odpady poflotacyjne z zakładów przetwórczych to drobna masa mineralna składająca się z około trzech czwartych minerałów rudnych, a resztę stanowią minerały niemetaliczne. . W minerałach rudnych przeważa frakcja siarczkowa: piryt – 95 – 98%; chalkopiryt – około 1,5%; sfaleryt – 2-2,5%. Wszystkie minerały rudne i nierudne grupy technologicznej odpadów poflotacyjnych występują w postaci pierwotnej, bez śladów utleniania na ich powierzchni. Utylizacja odpadów wzbogacających ma kilka kierunków. Najważniejszym kierunkiem jest dodatkowe wydobywanie najcenniejszych składników z odpadów poflotacyjnych, jednak odpady wielkotonażowe pozostają niewykorzystane. Najbardziej materiałochłonnym obszarem zastosowań odpadów poflotacyjnych mogą być utwardzające się mieszanki zasypowe, które w swojej strukturze będą klasyfikowane jako. Właściwości takich betonów nie zostały dostatecznie zbadane w zakresie wpływu składnika rudnego na właściwości betonu.
Ponieważ piryt jest głównym składnikiem odpadów poflotacyjnych rud miedzi i siarki, jego dalsze zachowanie będzie miało wpływ na właściwości odpadów.
Ze źródeł literackich i referencyjnych schematy reakcji chemicznych utleniania pirytu są znane i powszechnie akceptowane.
Utlenianie pirytu w środowisku kwaśnym przebiega zgodnie z ogólną reakcją (1):
Zmiany masy i objętości fazy stałej podczas oddziaływania z wodą przy stechiometrycznym stosunku poszczególnych związków wchodzących w skład spoiw można obliczyć metodą A.V. Wołżeński.
Objętości bezwzględne substancji biorących udział w reakcjach obliczono na podstawie mas cząsteczkowych i gęstości substancji wyjściowych układu.
Podstawowe obliczenia przedstawiono w tabeli. 1. Pokazują, że objętość bezwzględna fazy stałej powstałych substancji wzrasta w stosunku do objętości bezwzględnej fazy stałej odczynników wyjściowych. Dzieje się tak na skutek zmniejszenia gęstości powstałych faz w wyniku dodania wody hydratacyjnej lub utlenienia.
Jednocześnie porównanie objętości bezwzględnych układu początkowego i układu powstałego podczas interakcji z roztworami chemicznymi pozwala zwrócić uwagę na kolejny bardzo ważny punkt. Podczas reakcji całkowita objętość bezwzględna mieszaniny substancji wyjściowych jest mniejsza niż całkowita objętość powstałych substancji. W rezultacie w wyniku reakcji z dodatkiem wody i utleniania nie następuje skurcz (skurcz) układu.
Z obliczeń wynika, że procesom utleniania pirytu towarzyszy znaczny wzrost objętości bezwzględnych faz stałych. Niewątpliwie zjawisko to początkowo prowadzi do wypełnienia porów w układzie. Następnie do wzrostu naprężeń rozszerzających w układzie hartowniczym i późniejszego jego zniszczenia.
Przebieg procesów utleniania pirytu zależy od rodzaju i warunków ekspozycji na odczynniki. Zachowanie pirytu pod wpływem różnych środków utleniających pokazano w tabeli. 2. Wyniki pokazują, że gotowanie w wodzie powoduje rozpuszczenie materiału w ilości 1% i taka sama ilość materiału wiąże się w suchej pozostałości po odparowaniu roztworu, a ich suma wynosi prawie 100%. W konsekwencji we wrzącej wodzie przy braku tlenu nie zachodzi utlenianie pirytu.
Gotowanie w roztworze kwasu i zasady prowadzi do znacznego utlenienia pirytu. Masa próbki wyjściowej potraktowanej roztworem kwasu siarkowego zmniejsza się o 10%, a sucha pozostałość filtratu osiąga 46% masy próbki pierwotnej. Gotowanie w roztworze alkalicznym nie zmniejsza masy próbki wyjściowej, a sucha pozostałość filtratu sięga 50%. W tym przypadku suma mas osadu na filtrze (próbka początkowa po zagotowaniu) i suchej pozostałości filtratu znacznie przekracza masę początkową, o 36% w przypadku działania kwasu i o 51% w przypadku działania zasad.
Wskazuje to na występowanie znaczących procesów utleniających pod wpływem kwasów i zasad w fazie ciekłej na produkty rozpuszczania pirytu. Potwierdzają to obliczone dane dotyczące pięciokrotnego wzrostu objętości fazy stałej podczas utleniania pirytu alkaliami (patrz tabela 1).
Powyższe wskazuje ograniczone obszary zastosowań odpadów pirytowych, czyli obszary wykluczające utlenianie pirytu. Jednoczesna obecność tlenu i wody może prowadzić do zmian w pirycie według omówionego powyżej schematu, a w konsekwencji do zniszczenia struktury materiału.
Dlatego też przy projektowaniu składów mikrobetonu należy uwzględnić zwiększenie objętości powstającej substancji poprzez regulację objętości porów wewnętrznych lub stworzenie warunków eksploatacyjnych wykluczających możliwość utleniania pirytu. Takie warunki zapewniają wyrobiska kopalniane wypełnione mieszanką zasypową. Stanowią najbardziej racjonalny i pojemny obszar recyklingu odpadów poflotacyjnych.
Bibliografia
- Lowson R. Wodne utlenianie pirytu tlenem cząsteczkowym. - Chem. rev.-1982.- V. 82 - nr 5.- s. 461-497.
- O wpływie niektórych czynników na sorpcję butyloksantogenianu potasu przez minerały siarczkowe / B.M. Koryukin, wicep. Kaczałkow, V.A. Jacenko, M.V. Aksenyushkina // Stworzenie zaawansowanych technologii przerobu rud miedzi i miedzi i cynku: Coll. naukowy tr. - Swierdłowsk: wyd. „Unipromed”, 1987. – s. 97-104.
- Właściwości chemiczne substancji nieorganicznych: Podręcznik. podręcznik dla uniwersytetów / Lidin R.A., Molochko V.A., Andreeva L.L. – M.: Kolos, 2003. – 480 s.
- Volzhensky A.V. Segregatory – M.: Szkoła Wyższa, 1986. – 464 s.
Zobacz też:
Co to jest piryt? Wzór chemiczny tego związku to FeS2 (dwusiarczek żelaza). W tłumaczeniu z języka greckiego substancja ta nazywa się „kamieniem ognia”. Przyjrzyjmy się niektórym cechom i zastosowaniom tego połączenia.
Właściwości pirytu
Wzór utleniania pirytu w skałach w postaci siarczkowej jest związkiem powszechnym w przyrodzie. Zawiera nikiel, miedź, kobalt, złoto, arsen i selen jako zanieczyszczenia. Na powierzchni niepodlegającej utlenianiu minerał ma złotożółty kolor. Piryt ma wzór ośmiościanu, sześcianu z szorstkimi cieniami na ścianach. Charakteryzuje się agregatami promienistymi i formami szkieletowymi.
Cechy edukacji
Co to jest piryt? Wzór strukturalny tego związku wyjaśnia jego magmowe pochodzenie. Jest uwalniany z gorących źródeł siarkowodoru pochodzących z komór magmowych. Ponieważ wzór pirytu to FeS2, występuje on w węglach kopalnych i skałach osadowych. Znaczące nagromadzenie tej formy minerału na dnie oceanu. Związek ten może powstawać w wielu skałach osadowych: marglistych, węglowych, ilastych w wyniku reakcji powierzchniowego roztworu wodnego zawierającego żelazo z siarkowodorem powstającym w wyniku rozkładu pozostałości organicznych.
Jaką cechę ma formuła minerału pirytu? W tym związku dominuje jonowe wiązanie chemiczne, nadające minerałowi wytrzymałość i twardość. Związek występuje na dnie jezior, bagien i skał metamorficznych.
W pobliżu powierzchni piryt jest związkiem niestabilnym i szybko ulega utlenianiu i wietrzeniu chemicznemu. Podczas utleniania przekształca się w limonit (nierozpuszczalny wodorotlenek żelaza), a także w roztwór kwasu siarkowego. Z tego powodu w górnej warstwie złóż tego minerału często spotyka się skupiska rudy brunatnej żelaza.
Na terenach górniczych występują złoża siarczku żelaza w postaci stalaktytów. W rudach pirytu wzbogaconych tym minerałem tworzy się rodzima siarka silnie zdyspergowana.
W warunkach laboratoryjnych wzór pirytu można otrzymać w reakcji siarkowodoru ze związkami żelaza. Reakcję prowadzi się w roztworze wodnym lub zasadowym.
Niektóre depozyty
Maksymalne złoża pirytu znajdują się w skorupie ziemskiej. Najpopularniejszym minerałem hydrotermalnym jest siarczek. Znaczące ilości pirytu stwierdzono w połączeniu z magnetytem, chalkopirytem i pirotytem.
Wzór pirytu w chemii to FeS2. Substancja ta jest materiałem wyjściowym do przemysłowej produkcji kwasu siarkowego. Popiół powstający po wypaleniu tego minerału jest cennym produktem do produkcji żeliwa i stali.
Główne złoża pirytu w naszym kraju znajdują się w Ałtaju, na Kaukazie i Uralu. W środkowej Rosji występuje w morskich szarych glinach, a także w złożach węgla brunatnego.
Wartość chemiczna
Biorąc pod uwagę, że wzór pirytu implikuje obecność zanieczyszczeń w minerale, nikiel, kobalt, srebro, miedź i złoto można ekstrahować z rudy w małych ilościach.
W produkcji chemicznej piryt służy do oczyszczania substancji gazowych z chloru. Ponadto piryt ma zdolność wytrącania się z roztworów złota, co wykorzystuje się do ekstrakcji metali szlachetnych z wody morskiej.
Jakie cechy ma formuła pirytu? Związek ten ma wyraźny metaliczny połysk. Jego twardość szacuje się na 6-6,5. Minerał ten jest praktycznie nierozpuszczalny w kwasie azotowym i nie wchodzi w interakcje z kwasem solnym. Związek ten praktycznie nie ma przewodności elektrycznej, dlatego nazywany jest minerałem paramagnetycznym. Pirrotyt, arsenopiryt i tellurki złota działają jak satelity pirytowe.
Cechy pirytu
Piryty to minerały będące selenem, arsenem, antymonem i związkami selenu metali z grupy żelaza. Wśród przedstawicieli tej grupy zauważamy: nikiel, kobalt, platynę, żelazo. Mają charakterystyczny metaliczny połysk i są w kolorze żółtym, szarym i czerwonym. Wszystkie piryty mają doskonałą twardość, ale są uważane za kruche minerały.
Należą do nich układy o strukturze sześciokątnej i rombowej:
- systemy regularne, reprezentowane przez piryt, połysk kobaltu, kobalt speiss, ulmanit, chloantyt;
- Warianty rombowe obejmują piryt arsenu i markasyt;
- Milleryt, nikiel, piryt magnetyczny mają układ sześciokątny;
- Piryt miedziowy ma kwadratowy kształt.
Cechy fizyczne
Minerał występuje w postaci druz lub stałych, ziarnistych mas. Druzy to agregat kryształów, które wyrosły na wspólnej podstawie. Występują na ścianach otwartych pęknięć.
Wydzieliny są formą złóż mineralnych w skałach. Wzrost minerałów obserwuje się w kierunku środka od krawędzi. Geody to wydzieliny o średnicy około dwóch centymetrów.
Piryt charakteryzuje się kryształami o kształcie oktaedrycznym, sześciennym, a także pięciokątnododekaedrycznym. Gęstość minerału wynosi 5 g/cm3. Czysty związek, wolny od zanieczyszczeń, zawiera 46,7% żelaza i 53,3% siarki. Charakterystyczny dla pirytu mosiężno-żółty kolor i metaliczny połysk optycznie zamieniają piryt w złoto. W warunkach dużej wilgotności piryt rozkłada się, tworząc tlenki żelaza, kwas siarkowy i siarczany. Spala się w powietrzu niebieskawym płomieniem i wyczuwalny jest charakterystyczny siarkowy zapach.
Aplikacja
W przemyśle rudy pirytu uważane są za najważniejszy rodzaj surowca wykorzystywanego do produkcji kwasu siarkowego. W rudzie wyselekcjonowanej dla przemysłu chemicznego kwasu siarkowego procentowe stężenie siarki szacuje się na 40-50%. Przeróbka oryginalnej rudy odbywa się w specjalnym piecu do prażenia. Gaz piecowy (tlenek siarki 4) otrzymany podczas utleniania jest oczyszczany w elektrofiltrze, wieży suszącej i cyklonie.
Po usunięciu zanieczyszczeń zostaje on przekształcony w tlenek siarki (6) w aparacie kontaktowym i uwodniony w kwasie siarkowym w wieży absorpcyjnej. Wśród zanieczyszczeń mających negatywny wpływ na proces technologiczny produkcji kwasu siarkowego wyróżnia się arsen. Nowoczesna produkcja na bazie pirytu polega na wstępnym usunięciu tego pierwiastka z mieszaniny reakcyjnej.
Źródłem kobaltu są rudy zawierające piryt kobaltu. Średni procent tego pierwiastka w minerale wynosi jeden procent. Piryt wydobywany w złożu Bieriezowskim służy do wyrobu różnorodnej biżuterii.
Wniosek
Piryt ma pochodzenie geotermalne, magmowe, metamorficzne i osadowe. Różnica między szarymi pirytami ze skał osadowych polega na zdolności do utleniania się w powietrzu, przekształcając się w siarczan żelaza. Piryt siarkowy zawiera zanieczyszczenia arsenem. Podczas wypalania termicznego piryt miedzi tworzy czystą miedź jako zanieczyszczenie. Pseudomorfozy to minerały tworzące nietypowe formy związków. Przykładowo, gdy piryt dostanie się do obszaru utleniania, ulega zniszczeniu i powstaje wodorotlenek żelaza (3), który wypełnia postać pirytu pozostałego po procesie ługowania.
Piryt jest uznawany za najpopularniejszy rodzaj siarczku, ponieważ może tworzyć się w różnych środowiskach. W skałach wulkanicznych tworzy się jako minerał wtórny. Siarczek żelaza ma ogromne znaczenie techniczne, dlatego też piryt uznawany jest za główny minerał wydobywany w piecu do produkcji dwutlenku siarki. Jest to gaz piecowy, który jest następnie wykorzystywany do produkcji kwasu siarkowego, na który istnieje zapotrzebowanie we współczesnym przemyśle chemicznym.
1W pracy przedstawiono wyniki analizy termicznej próbek monofrakcji skorodytu (FeAsO4) i pirytu (FeS2) oraz ich mieszaniny w stosunku 3:1. Ustalono, że rozkład termiczny skorodytu przebiega w trzech etapach, określono zakresy temperatur i skutki termiczne tych reakcji. Wyniki rozkładu termicznego pirytu wykazały, że piryt rozkłada się dwuetapowo na pirotyt i niewielką ilość magnetytu. Udowodniono eksperymentalnie, że mieszanina skorodytu i pirytu rozkłada się w dwóch głównych etapach; zgodnie z rentgenowską analizą fazową końcowymi produktami rozkładu są pirotyn i magnetyt. Na podstawie wyników tych badań opracowane zostaną zalecenia dotyczące optymalizacji procesu prażenia złotonośnej rudy skorodytowej z koncentratem pirytu w atmosferze przegrzanej pary wodnej.
Analiza termiczna
przyśpiesza
przegrzana para
1. Markosyan S.M., Markosyan S.M., Antsiferova S.A., Timoshenko L.I. Metoda różnicowej analizy termicznej w ocenie efektywności wzbogacania rud siarczkowych // Współczesne problemy nauki i edukacji. – 2014. – Nr 3. Adres URL: http://science-education.ru/ru/article/view id=13389.
2. Paleev P.L., Gulyashinov P.A., Gulyashinov A.N. Termodynamiczne modelowanie zbuntowanej rudy złota, kwarcu i arsenu w parze wodnej // Journal of Mining Science. – 2016. – Cz. 52. – nr 2. – s. 373–377.
3. Gulyashinov P.A., Paleev P.L., Gulyashinov A.N. Badanie procesu prażenia rudy skorodytu zawierającej złoto // Biuletyn ISTU. – 2016. – T. 20, nr 10. – s. 154–162.
4. Gzogyan S.R., Chanturia E.L. Wpływ efektów termicznych na siarczki i tlenki żelaza // Biuletyn Informacji Górniczej i Analitycznej. – 2010. – nr 5. – s. 63–69.
5. Chepushtanova T.A. Właściwości fizykochemiczne i podstawy technologiczne otrzymywania pirotyn z pirytu: dis. ...cad. technologia Nauka. – Alma-Ata, 2009. – 143 s.
Obecnie praktycznie zagospodarowano bogate i łatwe w przeróbce złoża rud metali szlachetnych i nieżelaznych, podstawę nowoczesnej bazy surowcowej Federacji Rosyjskiej stanowią głównie trudne w przeróbce ubogie, drobno rozpowszechnione i rudy trudne w obróbce. Rudy te obejmują rudy złota i arsenu, wynika to z bliskiego związku złota z minerałami zawierającymi arsen. Takie złoto nazywane jest niewidzialnym, ponieważ nie można go wykryć metodami optycznymi. Rudy ogniotrwałe wymagają wstępnej obróbki, aby osiągnąć akceptowalny poziom odzysku złota podczas ich późniejszej cyjanizacji. Wszystkie metody obróbki wstępnej obejmują rozbicie matrycy mineralnej w celu uwolnienia złota.
Analiza termiczna (kalorymetria) to metoda badania procesów fizykochemicznych polegająca na rejestracji efektów termicznych towarzyszących przemianom substancji w warunkach programowania temperaturowego. Metoda ta jest szeroko stosowana nie tylko w chemii analitycznej, ale także w geologii do identyfikacji różnych minerałów i skał. Należy również zaznaczyć, że analiza termiczna jest dogodna w badaniach laboratoryjnych, nie wymaga dużej objętości materiału wyjściowego i może być stosowana jako ekspresowa metoda badania surowców mineralnych. Metoda ta może być szczególnie przydatna w przypadku surowców ogniotrwałych zawierających złoto (w tym siarczek) ze względu na dużą pracochłonność i złożoność analizy testowej.
W celu potwierdzenia uzyskanych wcześniej wyników modelowania termodynamicznego oraz obliczeń parametrów kinetycznych wypalania skorodytu przeprowadzono badania rozkładu termicznego skorodytu i pirytu (monofrakcja) oraz mieszaniny skorodytu i pirytu w stosunku 3: 1.
Materiały i metody badawcze
Obiektem badań były: złotonośna, utleniona ruda skorodytowa ze złoża Kozłowskie (rejon kalganski, rejon zabajkalski). Według analiz mineralogicznych ruda zawiera: kwarc – 54%, skorodyt – 35%, skalenie i skały glinokrzemianowe – 11%. W badanej próbie rudy cennymi składnikami są złoto (16,9 g/t) i srebro (52,5 g/t). A także niespełniający norm koncentrat pirytu z dawnych zakładów wolframowo-molibdenowych (Zakamensk, Republika Buriacji). Według analizy chemicznej koncentrat pirytu zawiera %: Stotal – 38,3, Fe – 35,8, SiO2 – 24,2, Pb – 0,81, Zn – 0,78. Koncentrat pirytu można stosować jako środek nasiarczający podczas prażenia w atmosferze przegrzanej pary wodnej.
Analizę termiczną przeprowadzono metodą termograwimetrii różnicowej (DTG) i różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), stosując przyrząd do jednoczesnej analizy termicznej Netzsch STA 449 F1 Jupiter.
Termogramy rejestrowano w tyglach platynowych w następujących warunkach: atmosfera – argon, zakres temperatur 20-1000°C, tryb ogrzewania – liniowy, szybkość ogrzewania próbki 10°C/min, masa próbki 15-20 mg. Podczas procesu nagrzewania mierzono zmiany masy badanej próbki minerału (krzywa TG), szybkość zmiany masy (krzywa DSC), temperaturę (T) oraz efekty termiczne reakcji (J/g). nagrany.
Wyniki badań i dyskusja
Dane analityczne przedstawione na ryc. 1 wskazują, że rozkład skorodytu zachodzi w 3 etapach. Krzywe DSC i TG pokazują, że w zakresie temperatur 162-215°C następuje ubytek masy (do 5,35%), przy pochłonięciu znacznej ilości ciepła (-205,3 J/g). Co wyjaśnia utratę wody ze skorodytu:
FeAsO4. 2H2O → FeAsO 4 + 2H 2 O. (1)
W temperaturze 466-488°C, przy znacznej utracie masy (19,25%), zachodzi proces rozkładu bezwodnego skorodytu według wzoru
2FeAsO 4 → Fe 2 O3 + As 2 O5. (2)
Gdy próbkę ogrzeje się powyżej 550°C, obserwuje się pik egzotermiczny (7,15 J/g), który wskazuje na rozkład As 2 O5:
Jako 2 O5 → Jako 2 O3 + O2. (3)
Według danych XRF końcowym produktem rozkładu skorodytu jest magnetyt (Fe3O4).
Rozkład termiczny pirytu jest dobrze opisany przez wielu autorów. Termogram pokazany na ryc. 2, otrzymana na próbce monofrakcji pirytu, pokazuje, że rozkład pirytu również zachodzi w 3 etapach. W zakresie temperatur 491-549°C zachodzi dysocjacja termiczna pirytu z utworzeniem siarki elementarnej z niewielką utratą masy z efektem endotermicznym (-41,89 J/g):
2FeS 2 → 2FeS + S 2 . (4)
Wraz z dalszym wzrostem temperatury obserwuje się znaczny pik endotermiczny z największą utratą masy (16,19%), co tłumaczy się dalszym rozkładem pirytu zgodnie z ogólną reakcją:
4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O3 + 8SO 2. (5)
Ryż. 1. Termogram rozkładu skorodytu
Ryż. 2. Termogram rozkładu pirytu
Ryż. 3. Termogram rozkładu mieszaniny skorodytu i pirytu
Ryż. 4. Schemat instalacji laboratoryjnej do opalania w atmosferze przegrzanej pary wodnej: 1 - grzejnik; 2 - naczynie z wodą destylowaną; 3 - reaktor; 4 - piekarnik; 5 - łódź z rudą; 6 - roztwór kontrolny; 7 - zbiornik chłodzący roztwór kontrolny
Z powodu braku tlenu prawdopodobnie zajdzie następująca reakcja:
3FeS 2 + 8O 2 → Fe 3 O 4 + 6SO 2. (6)
Końcowym produktem rozkładu pirytu jest pirotyn (FeS) oraz niewielka ilość magnetytu (Fe 3 O 4).
Najbardziej interesujący jest termogram rozkładu mieszaniny skorodytu i pirytu 3:1 (ryc. 3), w takiej proporcji mieszanina zostanie dostarczona do prażenia siarczkowego. Po osiągnięciu zakresu temperatur 153-197°C następuje pewna utrata masy (2,74%), związana z absorpcją znacznej ilości ciepła. Powstały pik endotermiczny wskazuje na utratę wody ze skorodytu.
Z krzywych TG i DSC wynika, że maksymalny ubytek masy (łącznie do 13,4%) następuje w temperaturze 450-590°C, występuje też maksymalny pik endotermiczny (-129,5 J/g), najprawdopodobniej w tym zakresie temperatur następuje rozkład skorodytu i pirytu oraz siarczkowanie uwolnionego tlenku arsenu siarką elementarną. Końcowymi produktami reakcji są magnetyt (Fe3O4) i pirotyn (FeS). Cały arsen zostaje uwolniony do fazy gazowej.
W celu potwierdzenia wyników analizy termicznej przeprowadzono eksperymentalne badania laboratoryjne mające na celu określenie końcowych produktów prażenia w atmosferze przegrzanej wody rudy skorodytu i koncentratu pirytu w „przepływowej” instalacji laboratoryjnej (rys. 4).
Instalacja laboratoryjna składa się z czterech głównych elementów – pieca elektrycznego, grzejnika, reaktora i naczynia z absorberem gazu. Temperatura w reaktorze mierzona jest termoparami typu XA i regulowana za pomocą mikroprocesorowego termostatu elektronicznego MPRT-22, który został zainstalowany w celu automatyzacji procesu wypalania. Po osiągnięciu wymaganej temperatury wypalania do reaktora wprowadzano przegrzaną parę wodną, następnie do łódki alundowej załadowano próbkę rudy skorodytu i koncentratu pirytu o masie od 2 do 3 g. Za początek procesu wypalania uznawano moment wprowadzenia próbki ładunku. Temperatura wypalania 700°C, czas wypalania 25 minut. Powstałe popióły poddano rentgenowskiej analizie fazowej.
Na ryc. Figura 5 przedstawia dyfraktogram rentgenowski otrzymanych żużli i stwierdzono, że po wypaleniu końcowymi fazami zawierającymi żelazo są magnetyt (Fe 3 O 4) i pirotyn (FeS).
Tym samym na podstawie przeprowadzonych badań ustalono zakresy temperatur rozkładu badanych minerałów oraz przewagę efektów endotermicznych. Potwierdzono eksperymentalnie, że podczas wypalania mieszaniny rudy skorodytu i koncentratu pirytu w stosunku 3:1 (temperatura wypalania 700°C, czas wypalania 25 minut) w atmosferze przegrzanej pary wodnej, produktem końcowym jest magnetyt ( Fe 3 O 4) i pirotyn (FeS).
Ryż. 5. Rentgen żużla
Prowadzono badania rozkładu termicznego monofrakcji skorodytu i pirytu w atmosferze argonu. Określono zakresy temperatur i efekty termiczne podczas rozkładu monofrakcji skorodytu, pirytu i ich mieszaniny w stosunku 3:1. Wykazano przewagę efektów endotermicznych podczas rozkładu badanych minerałów w obojętnej atmosferze. Wyniki tych badań pozwolą zoptymalizować proces prażenia złotonośnej rudy skorodytu z koncentratem pirytu w atmosferze przegrzanej pary wodnej.
Link bibliograficzny
Gulyashinov P.A., Paleev P.L., Gulyashinov A.N. BADANIE PROCESU ROZKŁADU TERMICZNEGO SKORODYTU I PIRYTU // International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2017 r. – nr 12-1. – s. 22-27;Adres URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11956 (data dostępu: 19.09.2019). Zwracamy uwagę na czasopisma wydawane przez wydawnictwo „Akademia Nauk Przyrodniczych”
Synonimy: Piryt siarkowy, piryt żelazny.
Piryt jest najpowszechniejszym siarczkiem występującym w przyrodzie.
Nazwa pirytu pochodzenia greckiego (pyros – ogień) i wiąże się ze zdolnością do wytwarzania iskier przy uderzeniu.
Zdjęcie przerostu sześciennych kryształów pirytu Ural, złoże Bieriezowskie
Skład chemiczny pirytów
Skład teoretyczny - Fe - 46,55%, S - 53,45%. Często zawiera bardzo małe ilości zanieczyszczeń: Co (piryt kobaltu), Ni, As, Sb, Se, czasami Cu, Au, Ag itp. Zawartość tych ostatnich pierwiastków wynika z obecności zanieczyszczeń mechanicznych w postaci drobne wtrącenia obcych minerałów, czasem w stanie drobno rozproszonym. W takich przypadkach zasadniczo mamy do czynienia z pseudoroztworami stałymi – zolami krystalicznymi.
Kryształy mieszane lub odmiany: brawoit lub nikiel-piryt (Ni, Fe, Co) S2, a0 = 5,50 - 5,58*3; villamaninit (Cu, Ni, Co, Fe) (S, Se)2 i 0 = 5,66
Melnikowit- piryt jest pirytem kryptokrystalicznym pochodzenia żelowego. Lauryt ma niską zawartość osmu;
Auerit wykazuje silny charakter niemetaliczny, prawdopodobnie ze względu na wiązanie podobne do diamentu.
Charakterystyka krystalograficzna
singonia
sześcienny; didodekaedryczny c. Z. 3L24L3 63 szt. Grupa przestrzenna Pa3 (T 6 h). a 0 = 5,4066 7A, Z = 4.
Struktura krystaliczna minerału pirytu
Struktura typu NaCl. Atomy gruczoł tworzą siatkę sześcienną centrowaną na ścianie (odpowiadającą atomom sodu w strukturze NaCl. Bliźniacze atomy siarki zastępują atomy chloru, również tworząc siatkę sześcienną centrowaną na ścianie, ale przesuniętą o 0/2 w stosunku do sieci kationowej. Osie bliźniaczych atomów siarki są zorientowane wzdłuż nieprzecinających się przekątnych sześciennej siatki przestrzennej. Odległość pomiędzy atomami siarki połączonymi w każdej parze wiązaniem kowalencyjnym wynosi 2,05 A.
Główne formy:
Piryt jest szeroko rozpowszechniony w postaci dobrze uformowanych kryształów. Formy główne wraz z a (100), o (111) i e (210) są również reprezentowane przez n (211), p (221), s (321), t (421), d (110), m (311), h (410), f (310) i g (320). Pokrój kryształów zależy od przewagi niektórych ścian: sześciennej, pięciokątnej, rzadziej ośmiościennej.
Forma bycia w naturze
W licznych skałach i rudach piryt obserwowane w postaci rozproszonych kryształów lub zaokrąglonych ziaren. Szeroko rozwinięte są również masy pirytowe o strukturze stałego kruszywa. Czasami tworzy druzy.
Wygląd kryształu. Kryształy są szeroko rozpowszechnione, głównie sześciany, pięciokąty lub ośmiościany.
a - sześcian (sześcian) sześcian a (100) 
b - pięciokąt dwunastościan e (210) 
r - ośmiościan o (111) 
d - połączenie oktaedru (o) i pięciokątadodekaedru (e) - tzw. dwudziestościan mineralny Kształt kryształu pirytu:
- a - sześcian a (100);
- b - pięciokąt dwunastościan e (210);
- c - ten sam kształt w połączeniu z kostką a (100);
- d - ośmiościan o (111), stępiony przez ściany pięciokąta dwunastościanu;
- d - połączenie oktaedru (o) i pięciokąta dwunastościanu (e) - tzw. dwudziestościan mineralny (połączenie oktaedru z pięciokątem dwunastościanem).
Wymiary kryształów czasami sięgają kilkudziesięciu centymetrów średnicy.
Charakterystyczna jest smugowatość ścian równoległych do krawędzi sześcianu (100): (210), czyli a: czyli smugowatość ta jest zgodna ze strukturą krystaliczną (ułożeniem atomów siarki w strukturze) i jest zawsze zorientowana prostopadle do każdej sąsiadującej ściany, tj. zewnętrzne elementy symetrii są w pełni zgodne z cechami konstrukcji.
Piryt charakteryzuje się występowaniem bliźniaków wzrostu wzdłuż (110), rzadko wzdłuż (320).
Znane są regularne przerosty pirytu i markasytu, tetraedrytu, galeny, pirotytu, arsenopirytu itp.
Kryształy pirytu, powstałe w wysokich temperaturach, z reguły są ubogie w proste formy. Te ostatnie są zwykle reprezentowane przez kostki, ośmiościany lub (210). To samo dotyczy formacji niskotemperaturowych, podczas gdy kryształy powstające w temperaturach pośrednich i na głębokościach są bogatsze w proste formy. W takich osadach spotyka się kryształy o wielkości do 10 cm. Według Sanagawy pokrój krystaliczny pirytu zależy od wielkości kryształów. Mniejsze kryształy są przeważnie sześcienne, podczas gdy większe są pięciokątno-dwunastościowe. Szczegółowe badania przeprowadzone przez tego samego autora na licznych złożach w Japonii wykazały, że w złożach metasomatycznych sześcienne kryształy pirytu są charakterystyczne dla stref o najwyższej i najniższej temperaturze.
Pięciokątne dekaedry są typowe dla stref niskotemperaturowych, ale intensywnie zmineralizowanych. Kryształy o pokroju pięciokątnododekaedrycznym powstają w sytuacjach pośrednich. Jest to zgodne z kolejnością rozwoju głównych typów pokroju pirytu. Pokrój sześcienny jest typowy dla przesyceń słabych, pięciokątnododekaedryczny dla przesyceń wysokich, oktaedryczny dla przesyceń pośrednich. Występowanie kryształów o pokroju pięciokątno-dwunastościennym i oktaedrycznym w osadach żyłowych i sześciennych w podłożu skalnym, zwykle w postaci wtrąceń, można interpretować w kategoriach przesycenia. Nie ustalono jednoznacznego związku pomiędzy pokrojem kryształów a zanieczyszczeniami. W warunkach redukujących w skałach osadowych często tworzą się guzki lub rozproszone piryty
W warunkach sedymentacyjnych osadza się także kryptokrystaliczna odmiana pirytu (melnikoeit), tworząc mieszaniny z dymorficzną modyfikacją FeS2 – markasyt. Ten ostatni minerał jest rombowy, sztucznie otrzymywany w środowisku kwaśnym, natomiast piryt powstaje tylko w środowisku obojętnym lub lekko kwaśnym. Piryt może powstać w wyniku metamorfizmu z osadów ilastych wzbogaconych w materiał organiczny. Piryt wydobywany jest w celu produkcji kwasu siarkowego, głównie ze słynnej na całym świecie kopalni Rio Tinto w Hiszpanii.
Agregaty. Najczęstsze są gęste, zlewające się i ziarniste masy, a także wydzielina w kształcie nerki, w kształcie dorsza; grubowłókniste, cienkie łodygi, promieniste formacje, często pirytyzowane warstwy skalne.
W skałach osadowych często spotyka się kuliste grudki pirytu, często o strukturze promieniowej, a także wydzieliny we wnękach muszli. Powszechne są formacje w kształcie winogron lub nerki w połączeniu z innymi siarczkami.
Właściwości fizyczne
Optyczny
- Barwa jest jasnomosiężnożółta lub słomkowożółta, często z żółtawobrązowymi nalotami i różnorodnymi barwami, nieco ciemniejsza w próbkach zubożonych w siarkę; drobno rozproszone odmiany sadzy mają kolor czarny.
- Smuga jest zielonkawo-szara, ciemnoszara lub brązowo-czarna.
Piryt ma mocny metalik świecić.
Mechaniczny
Często obserwuje się również separację w (010).
- Gęstość 4,9–5,2.
Właściwości chemiczne
Z trudem rozpuszcza się w HNO 3, z trudem rozkłada się (łatwo w proszku) wydzielając siarkę. Nierozpuszczalny w rozcieńczonym HCl.
Inne właściwości
Piryt słabo przewodzi prąd. Odnosi się do minerałów paramagnetycznych. Termoelektryczny. Niektóre odmiany mają właściwości wykrywające.
Znaki diagnostyczne
Dobrze rozpoznawalny po kolorze, kształtach kryształów i smugach na krawędziach, wysokiej twardości (jedyny powszechny siarczek rysujący szkło). Na podstawie połączenia tych cech można go łatwo odróżnić od markasytu, chalkopirytu, pirotytu, arsenopirytu, złota i millerytu, które mają nieco podobny kolor.
Powiązane minerały. Satelity to warc, kalcyt, chalkopiryt, galena, sfaleryt, złoto, tellurki złota, arsenopiryt, pirotyt, wolframit, stibnit.
Galena, piryt. Druza kryształów Pochodzenie i lokalizacja minerału
Piryt jest najpowszechniejszym siarczkiem w skorupie ziemskiej i powstaje w wyniku różnorodnych procesów geologicznych: magmowych, hydrotermalnych, osadowych, metamorfizmów itp.
1. W postaci drobnych wtrąceń obserwuje się go w wielu skałach magmowych. Powstaje podczas zjawisk liquacji
W większości przypadków jest to minerał epigenetyczny w stosunku do krzemianów i wiąże się z superpozycją przejawów hydrotermalnych.
2. W osadach kontaktowo-metasomatycznych jest niemal stałym towarzyszem siarczków w złożach skarnowych i magnetytowych. W niektórych przypadkach okazuje się, że jest bogaty w kobalt. Jego powstawanie, podobnie jak innych siarczków, wiąże się z hydrotermalnym etapem procesów metamorficznych kontaktowych.
3. Jako towarzysz jest szeroko rozpowszechniony w złożach hydrotermalnych prawie wszystkich rodzajów rud o różnym składzie i występuje w paragenezie z szeroką gamą minerałów. Co więcej, często obserwuje się go nie tylko w złożach rudy, ale także w skałach bocznych w postaci wtrąceń dobrze uformowanych kryształów, które powstały metasomatycznie (metakryształy).
4. Piryt nie rzadziej występuje w skałach osadowych i rudach. Konkrecje pirytu i markasytu są powszechnie znane w złożach piaszczysto-gliniastych (często o pięknych kryształach), złożach węgla, żelaza, manganu, boksytów itp. Jego powstawanie w tych skałach i rudach wiąże się z rozkładem pozostałości organicznych bez dostępu wolnego tlenu w głębszych partiach zbiorników wodnych. W paragenezie najczęściej spotyka się go w takich warunkach: markasyt, melnikowit (czarna, sypka odmiana dwusiarczku żelaza), syderyt (Fe) itp.
W strefie utleniania piryt, podobnie jak większość siarczków, jest niestabilny, ulega utlenieniu do siarczanu żelazawego, który w obecności wolnego tlenu łatwo zamienia się w siarczan tlenku żelazawego. Ten ostatni po hydrolizie rozkłada się na nierozpuszczalny wodorotlenek żelaza (limonit) i wolny kwas siarkowy, który przechodzi do roztworu. W ten sposób powstają powszechnie spotykane w przyrodzie pseudomorfy limonitu na pirycie.
Sam piryt często tworzy pseudomorfy z pozostałości organicznych (drewna i różnych pozostałości organizmów), a w formacjach endogennych występują pseudomorfy pirytu z pirotytu, magnetytu (FeFe 2 O 4), hematytu (Fe 2 O 3) i innych minerałów zawierających żelazo . Te pseudomorfy najwyraźniej powstają, gdy minerały są wystawione na działanie H2S.
5. Piryt może powstawać podczas metamorfizmu z osadów ilastych wzbogaconych w materiał organiczny.
6. W ekshalacjach wulkanicznych, skałach subwulkanicznych i hydrotermalnych złożach pirytu (wraz z chalkopirytem itp.).
Z ekonomicznego punktu widzenia ważne są żyły hydrotermalne i złoża metasomatyczne.
Aplikacja
Piryt. Impregnacja w argilicie. Obwód rostowski 
kaboszony pirytu żelaznego Rudy pirytu są jednym z głównych rodzajów surowców wykorzystywanych do produkcji kwasu siarkowego. Średnia zawartość siarki w rudach eksploatowanych do tego celu waha się od 40 do 50%. Rudę przetwarza się poprzez prażenie w specjalnych piecach. Powstały dwutlenek siarki SO2 utlenia się tlenkami azotu w obecności pary wodnej do H2SO4. Niepożądanym zanieczyszczeniem rud wykorzystywanych do produkcji kwasu siarkowego jest arsen.
Często zawarte w rudach pirytu miedź, cynk, czasem złoto, selen i inne można otrzymać metodami wtórnymi. Tzw. popiół żelazny otrzymywany w wyniku wypalania, w zależności od stopnia czystości, może być stosowany do produkcji farb lub jako ruda żelaza. Rudy zawierające piryt kobaltu są źródłem około połowy kobaltu zużywanego na świecie, pomimo niskiej zawartości tego pierwiastka w nich (do 0,5–1% w minerale).
Wkładki do biżuterii wykonane są z pirytu ze złoża Bieriezowskiego na Uralu.
Piryt Najczęściej pokrojony w kaboszony.
Metody badań fizycznych
Różnicowa analiza termiczna
Różnicowa analiza termiczna. Krzywa DTA Główne linie na dyfraktogramach rentgenowskich pirytu:
2,696(8) - 2,417(8) - 2,206(7) - 1,908(6) - 1,629(10) - 1,040(9)
Starożytne metody. Pod dmuchawą pitit pęka i topi się, tworząc kulę magnetyczną na węglu, powodując pojawienie się niebieskawego płomienia i uwolnienie dymu. Łatwo traci część siarki, która pali się niebieskim płomieniem. W zamkniętej rurze część siarki sublimuje - pozostaje monosiarczek FeS.
Właściwości optyczne kryształów w cienkich preparatach (przekrojach)
W przekrojach polerowanych piryt jest kremowobiały, izotropowy, ale czasami anizotropowy w wyniku zastąpienia atomów siarki atomami żelaza (według Gordona-Smitha). Według tego samego autora piryt powstający w temperaturach powyżej 135°C jest izotropowy i charakteryzuje się statystycznym rozmieszczeniem atomów żelaza w miejscu atomów siarki. (Poniżej tej temperatury tworzą się anizotropowe piryty.) Właściwość tę można wykorzystać w termometrii geologicznej.