菱鎂礦

菱鎂礦

 菱鎂礦是化學組成為MgCO3、晶體屬三方晶系的碳酸鹽礦物。常有鐵、錳替代鎂,但天然菱鎂礦的含鐵量一般不高。1960年,在中國發現的河西石是一種Ni含量高達29.64%的菱鎂礦變種。菱鎂礦通常呈顯晶粒狀或隱晶質致密塊狀,後者又稱為瓷狀菱鎂礦。白或灰白色,含鐵的呈黃至褐色,玻璃光澤。具完全的菱面體解理,瓷狀菱鎂礦則具貝殼狀斷口。摩斯硬度3.5~4.5,比重2.9~3.1。

  • 中文名稱
    菱鎂礦
  • 外文名稱
    baudisserite;giobertite;magnesite;roubsshite

簡介

菱鎂礦是一種碳酸鎂礦物,它是的主要來源。含有鎂的溶液作用于方解石後,會使方解石變成菱鎂礦,因此菱鎂礦也屬于方解石族。富含鎂的岩石也會變化成菱鎂礦。菱鎂礦中常常含有鐵,這是鐵或錳取代掉鎂的結果。菱鎂礦白色或灰白色,有玻璃光澤,含鐵的菱鎂礦會呈現出黃到褐色。如果呈現出晶體就是粒狀,如果不顯出晶體則是塊狀。菱鎂礦除提煉鎂外,還可用作耐火材料和製取鎂的化合物。

菱鎂礦

晶體化學

理論組成(wB%):47.81,CO2 52.19。MgCO3-FeCO3之間可形成完全類質同像,天然菱鎂礦的含FeO量一般<8%。含FeO約9%者稱鐵菱鎂礦;更富含Fe者稱菱鐵鎂礦。有時含Mn、Ca、Ni、Si等混入物。致密塊狀者常含有蛋白石、蛇紋石等雜質。

結構與形態

三方晶系,菱面體晶胞:arh=0.566nm,α=48。10';Z=2;六方晶胞:ah=0.462nm,ch=1.499nm;Z=6。方解石型結構。

復三方偏三角面體晶類,D3d-3m(L33L23PC)。晶體少見。主要單形:菱面體r、f,六方柱m、a,平行雙面c,復三方偏三角面體v。常呈顯晶粒狀或隱晶質致密塊體。在風化帶常呈隱晶質瓷狀。

理化性質

白色或淺黃白、灰白色,有時帶淡紅色調,含鐵者呈黃至褐色、棕色;陶瓷狀者大都呈雪白色。玻璃光澤。具完全解理。瓷狀者呈貝殼狀斷口。硬度4~4.5。性脆。相對密度2.9~3.1。含鐵者密度和折射率均增大。隱晶質菱鎂礦呈致密塊狀,面板似未上釉的瓷,故亦稱瓷狀菱鎂礦。

偏光鏡下:一軸晶(-),折射率及重折率隨鐵含量增高而變大。具很高的重折率。

產狀與組合

工業礦床通常由含鎂熱水溶液交代白雲岩、白雲質灰岩或超基性岩而成。常與方解石、白雲石、綠泥石、滑石共生。常壓下菱鎂礦形成于250~350℃;低于此溫度形成穩定的三水菱鎂礦;高于此溫度則形成水鎂石。

菱鎂礦菱鎂礦

朝鮮是世界上菱鎂礦資源最為豐富的國家。總保有儲量礦石60億噸,居世界第1位。我國菱鎂礦的重要特點是地區分布不廣、儲量相對集中,大型礦床多。探明儲量的礦區27處。礦床類型以沉積變質-熱液交代型為最重要,如遼寧海城、營口等地菱鎂礦產地、山東掖縣菱鎂礦產地等;沉積型、熱液脈型和基性-超基性岩型不具重要意義。中國菱鎂礦主要形成于前震旦紀和震旦紀,少數礦床形成于古生代和中新生代。

鑒定特征

與方解石相似,但加冷鹽酸不起泡或作用極慢,加熱鹽酸則劇烈起泡。

工業套用

主要用作耐火材料、建材原料、化工原料和提煉金屬鎂及鎂化合物等。

提純方法

盡管我國的天然菱鎂礦資源十分豐富,但經過幾十年的開採,商品級的菱鎂礦已越來越少,特別是高品位的菱鎂礦在某些地區已不能滿足生產需要。而低品位的菱鎂礦又不能直接用于高檔產品的生產,尤其是大量的級外菱鎂礦得不到利用,造成菱鎂礦資源的浪費。因此,從長遠利益考慮,為了更好的利用資源,利用選礦方法脫除菱鎂礦的雜質矽,將低品位菱鎂礦變成能煅燒的優質耐火材料。以解決菱鎂礦資源利用率低和高品位菱鎂礦短缺的問題 。

菱鎂礦選礦的目的是除去其有害雜質和提高礦石品級,主要是解決矽酸鹽脈石礦物與菱鎂礦的分離問題。

菱鎂礦選礦始于第二次世界大戰前期,當時以手選為主。此後,重介質選礦、浮選、熱選等方法相繼問世。

第一種是浮選法 是處理菱鎂礦的主要提純方法之一,對于脈石礦物為滑石、石英等以矽酸鹽礦物為主的礦石,浮選時通常在礦漿自然ph下,增加胺類陽離子捕收劑和起泡劑就能達到良好的效果,將菱鎂礦純度提高到95%-97%。

第二種是輕燒:菱鎂礦在750-1100℃溫度下煅燒稱輕燒;,其產品稱輕燒鎂粉。由于菱鎂礦燒減量一般為50%左右,因此通過輕燒,礦石中mgo含量幾乎可提高1倍。從這一意義上講,輕燒是最有效的mgo富集手段。此外,輕燒也是菱鎂礦熱選和某些重選的預備作業。輕燒鎂具有很高的活性,是生產高體密鎂砂的理想原料。

第三種是熱選法:利用菱鎂礦與滑石在熱學性質上的差異,經煅燒後造成二者之間的密度差與硬度差,再經選擇性破碎及簡單的篩分或分級使礦物得到分離。熱選是將菱鎂礦在800℃ ~ 1000℃下煅燒,形成多孔、體輕、耐壓強度低的顆粒。而含矽酸鹽礦物的滑石、綠泥石等的強度逐漸提高,白雲石的強度比煅燒後的菱鎂礦高出30~33倍。利用這種差異,將煅燒後的菱鎂礦破碎、篩分、分級,可使菱鎂礦富集到細顆粒級別中。

第四種是重選法。重選主要是利用菱鎂礦與雜質礦物密度間的差異進行分選的一種方法。主要採用跳汰、搖床及重介質等方法。由于菱鎂礦與脈石礦物的比重相差不大,所以直接用重選法處理菱鎂礦效果很差。但是將菱鎂礦煅燒30 分鍾後,菱鎂礦密度可由2. 7g /cm~2. 8g /cm降低到1. 3g /cm~1. 4g /cm。美國的菱鎂礦選礦部分採取了重介質選礦的方法。

第五種是化學選礦。化學選礦用于處理雜質呈微細浸染或以類質同相存在的菱鎂礦。通常是將原礦或經煅燒的礦石用浸取劑浸取,再採用不同的方法將雜質沉淀分離出去。根據浸取液的不同,化學法又分為鹽酸法、碳酸氫鹽法、銨法等。化學法又稱為即浸出法。

此外,還有輻射揀選法、磁選、電選、生物微生物浸出等,現已很少使用。

菱鎂礦選礦方法的確定與成礦原因和形式、雜質成分等密切相關,且與對精礦品質要求有關。所以,需做詳細的礦物學分析和選礦試驗,根據試驗資料選擇最佳的試驗方法和流程。所以,要根據菱鎂礦具體的成因和賦存狀態選擇最適宜的選礦方法 。

資源狀況

朝鮮是世界上菱鎂礦資源最為豐富的國家。總保有儲量礦石60億噸,居世界第1位。菱鎂礦的重要特點是地區分布不廣、儲量相對集中,菱鎂礦主要用作耐火材料,也用于製取鎂的化合物和提取金屬鎂。菱鎂礦能在熱液作用,沉積作用和風化作用條件下形成;超基性岩經強烈風化可形成瓷狀菱鎂礦。中國菱鎂礦礦床主要集中分布于遼寧,由熱液交代作用形成,以其質量高和規模大而聞名于世。世界其他主要產地有前蘇聯、中國、捷克、南斯拉夫、奧地利和希臘等國家。

菱鎂礦菱鎂礦

菱鎂礦為提煉金屬鎂的主要原料,世界菱鎂礦儲量的2/3集中在中國,產量的1/2由中國提供,在世界菱鎂礦市場上,中國具有舉足輕重的地位。截至1996年,全國共探明菱鎂礦礦區27個,保有菱鎂礦儲量30.01億噸,分布于9個省(區),以遼寧菱鎂礦儲量最為豐富,佔全國的85.6%;山東、西藏、新疆、甘肅次之。在20多處礦床中,10個大礦區擁有94%的儲量。世界輕燒鎂的生產能力約為200萬噸,中國的產量約佔世界總產量的50%。

原料特點

鎂存在于菱鎂礦MgCO3、白雲石CaMg(CO3)2、光鹵石KCl·MgCl2·H2O中。工業上利用電解熔融氧化鎂或在電爐中用矽鐵等使其還原而製得金屬鎂,前者叫做熔鹽電解法,後者叫做矽熱還原法。氯化鎂可以從海水中提取,每立方英裏海水含有約120億磅鎂。常用做還原劑,去置換鈦、鋯、鈾、鈹等金屬。主要用于製造輕金屬合金、球墨鑄鐵、科學儀器脫硫劑脫氫和格氏試劑,也能用于製煙火、閃光粉、鎂鹽等。結構特徵類似于鋁,具有輕金屬的各種用途,可作為飛機、飛彈的合金材料。但是鎂在汽油燃點可燃,這限製了它的套用。日常用途:體操運動員常塗鎂粉來增加摩擦力。醫療用途:治療缺鎂和痙攣。體育用途:在緊張運動幾小時前註射,或在緊張運動後註射以彌補鎂的流失。金屬鎂能與大多數非金屬和酸反應;在高壓下能與氫直接合成氫化鎂;鎂能與鹵化烴或鹵化芳烴作用合成格利雅試劑,廣泛套用于有機合成。鎂具有生成配位化合物的明顯傾向。鎂是航空工業的重要材料,鎂合金用于製造飛機及森、發動機零件等;鎂還用來製造照相和光學儀器等;鎂及其合金的非結構套用也很廣;鎂作為一種強還原劑,還用于鈦、鋯、鈹、鈾和鉿的生產中。

長時期裏,化學家們將從含碳酸鎂的菱鎂礦焙燒獲得的鎂的氧化物苦土當作是不可再分割的物質。在1789年拉瓦錫發表的元素表中就列有它。1808年,戴維在成功製得鈣以後,使用同樣的辦法又成功的製得了金屬鎂。從此鎂被確定為元素,並被命名為magnesium,元素符號是Mg。Magnesium來自希臘城市美格裏西亞Magnesia,因為在這個城市附近出產氧化鎂,被稱為magnesiaalba,即白色氧化鎂。不過鎂的名稱magnesium很容易和錳的名字manganum混淆,雖然有人提出變更,卻一直沿用下來。

成因產狀

菱鎂礦的成因主要有二。其一,外生成因,產自沉積岩中:這些層狀的碎屑沉積岩大多帶有來自生物的有機組份--例如(黑色)頁岩、煤層等,換言之,菱鎂礦是在低氧的情況下藉生物作用形成;其二,形成于中溫至低溫的熱液礦脈內:菱鎂礦常見于變質沉積岩中,是熱液堆積後形成的脈石礦物;此外,偉晶岩中亦可能出現菱鎂礦。其常見的共生礦物有:石英、黃鐵礦(pyrite)、褐鐵礦(limonite)、針鐵礦(goethite)、黃銅礦(chalcopyrite)、閃鋅礦(sphalerite)、冰晶石(cryolite)、方鉛礦(galena)、重晶石(barite)、方解石、白雲石(dolomite)、螢石(fluorite)等。由于各礦物的結晶構造相似,因此它們具許多相似的物理性質,包括:屬于三方晶系、(trigonal)--晶型多為菱面體或scalenohedron,有三組發育優良的菱面體解理,透明菱面體結晶具有雙折射(doublerefraction)現象等。實際上,礦物組成中的陽離子之間,彼此可以完全地相互取代,形成一系列的固溶液(solidsolution),因此礦物之間的分辨可能變得較為困難。

菱鎂礦晶體菱鎂礦晶體

菱鎂礦產自具有有機組份的沉積岩中,例如黑色頁岩、煤層中,不妨想像一下菱鎂礦的形成環境:一個古代的沼澤地區,許多植物的殘塊,舉凡木幹、枝葉等散布其中,這是未來煤礦、煤炭形成的溫床,由于這個環境中有水、有溶解的鎂質,是個缺氧的環境,因此也適合菱鎂礦的形成,這就是含煤沉積岩中常見菱鎂礦的原因。

這些沉積岩中的菱鎂礦多以層狀或結核(nodule,concretion)產出,所謂的結核,是菱鎂礦晶體堆積、包覆著一個核心,然後再向外層層包覆、生長而形成,這個核心大多是其他礦物,例如:黃鐵礦、閃鋅礦、燧石(chert)等。

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