Chromit - Chromite

Chromit
Chrobrit.jpg
Chromit z Zimbabwe
Ogólny
Kategoria Minerały tlenkowe
Grupa
spinelowa Grupa strukturalna spinelu
Formuła
(powtarzająca się jednostka)
(Fe, Mg)Cr 2 O 4
Klasyfikacja Strunza 4.BB.05
Kryształowy system Izometryczny
Klasa kryształu Sześciokąt (m 3 m)
Symbol HM : (4/m 3 2/m)
Grupa kosmiczna F d 3 m
Komórka elementarna a = 8,344 Å; Z = 8
Identyfikacja
Kolor Czarny do brązowawo-czarnego; brązowe do brązowawo czarne na cienkich krawędziach w świetle przechodzącym
Kryształowy zwyczaj Rzadko ośmiościenny; od masywnego do ziarnistego
Bliźniacze Prawo spinelowe dotyczące {chorego}
Łupliwość Brak, rozstanie może rozwijać się wraz z {III}
Pęknięcie Nierówny
Wytrwałość Kruchy
Twardość skali Mohsa 5,5
Połysk Żywiczny, tłusty, metaliczny, submetaliczny, matowy
Pasemko brązowy
Przezroczystość Półprzezroczysty do nieprzejrzystego
Środek ciężkości 4,5–4,8
Właściwości optyczne izotropowy
Współczynnik załamania światła n = 2,08–2,16
Inne cechy Słabo magnetyczny
Bibliografia

Chromit to krystaliczny minerał składający się głównie ze związków tlenku żelaza (II) i tlenku chromu (III) . Można to przedstawić wzorem chemicznym FeCr 2 O 4 . Jest to minerał tlenkowy należący do grupy spineli . Pierwiastek magnez może zastępować żelazo w zmiennych ilościach, ponieważ tworzy stały roztwór z magnezjochromitem (MgCr 2 O 4 ). Może również wystąpić substytucja pierwiastka aluminium , prowadząca do hercynitu (FeAl 2 O 4 ). Chromit jest dziś wydobywany w szczególności do produkcji stali nierdzewnej poprzez produkcję żelazochromu (FeCr), który jest stopem żelazowo-chromowym.

Ziarna chromitu są powszechnie spotykane w dużych mafijnych intruzjach magmowych, takich jak Bushveld w Afryce Południowej i Indiach. Chromit jest koloru żelazowo-czarnego z metalicznym połyskiem , ciemnobrązową smugą i twardością w skali Mohsa 5,5.

Chrom wyekstrahowany z chromitu ma wiele zalet, jeśli chodzi o jego zastosowania i zastosowania. Stosowanie chromu w procesach antropogenicznych może mieć znaczny wpływ na zdrowie i środowisko na całym świecie.

Nieruchomości

Minerały chromitowe występują głównie w maficzno-ultramaficznych intruzjach magmowych, a także czasami w skałach metamorficznych . Minerały chromitu występują w formacjach warstwowych, które mogą mieć setki kilometrów długości i kilka metrów grubości. Chromit jest również powszechny w meteorytach żelaznych i tworzy się w połączeniu z krzemianami i minerałami troilitu .

Struktura krystaliczna

Skład chemiczny chromitu można przedstawić jako FeCr 2 O 4 , z żelazem na stopniu utlenienia +2 i chromem na stopniu utlenienia +3. Chromit, gdy występuje w postaci rudy lub w postaci masywnej, tworzy drobnoziarniste kruszywa. Strukturę rudy można postrzegać jako płytkę, z pęknięciami wzdłuż płaszczyzn słabości. Chromit może być również prezentowany w cienkim przekroju. Ziarna widać na cienkich rozpowszechnione są kryształami, które euhedral do subhedral .

Chromit zawiera Mg, żelazo żelazawe [Fe(II)], Al oraz śladowe ilości Ti. Chromit może zmieniać się w różne minerały w zależności od ilości każdego pierwiastka w minerale. Gdy chromit ma różny skład, powoduje przemianę termiczną.

Chromit należy do grupy spinelowej , co oznacza, że ​​może tworzyć kompletną serię roztworów stałych z innymi członkami tej samej grupy. Należą do nich minerały takie jak chenmingit (FeCr 2 O 4 ), ksyeit (FeCr 2 O 4 ), magnezochromit (MgCr 2 O 4 ) i magnetyt (Fe 2+ Fe 3+ 2 O 4 ). Chenmingit i xieit są polimorfami chromitu, podczas gdy magnesiochromit i magnetyt są izostrukturalne z chromitem.

Wielkość i morfologia kryształów

Chromit występuje jako kryształy masywne i ziarniste, a bardzo rzadko jako kryształy oktaedryczne . Bliźniacze dla tego minerału zachodzi na płaszczyźnie {III} zgodnie z prawem spinelu .

Ziarna minerałów są na ogół małe. Znaleziono jednak ziarna chromitu do 3 cm. Ziarna te krystalizują z cieczy ciała meteorytu, w którym występują niewielkie ilości chromu i tlenu. Duże ziarna są związane ze stabilnymi warunkami przesycenia widzianymi z ciała meteorytu.

Reakcje

Chromit jest ważnym minerałem pomagającym określić warunki, w jakich tworzą się skały. Może reagować z różnymi gazami, takimi jak CO i CO 2 . Reakcja tych gazów ze stałymi ziarnami chromitu powoduje redukcję chromitu i pozwala na powstawanie stopów żelaza i chromu . W wyniku interakcji z chromitem i gazami mogą również powstawać węgliki metali .

Obserwuje się powstawanie chromitu na wczesnym etapie procesu krystalizacji . Dzięki temu chromit jest odporny na zmieniające się skutki wysokich temperatur i ciśnień obserwowane w serii metamorficznej . Jest w stanie bez zmian przejść przez serię metamorficzną . Inne minerały o niższej odporności zmieniają się w tej serii w minerały takie jak serpentyna , biotyt i granat .

Dystrybucja depozytów

Prospekt chromitu w Jukonie . Czarne paski to chromit, który zawiera również metale z grupy platynowców . Szara skała to wybielona ultramafika .

Chromit występuje jako soczewki ortokumulacyjne w perydotycie z płaszcza Ziemi . Występuje również w warstwowych , ultramaficznych skałach natrętnych. Ponadto występuje w skałach metamorficznych, takich jak niektóre serpentyny . Złoża rudy chromitu tworzą się w miarę różnicowania się wczesnej magmy. Jest powszechnie kojarzony z oliwinem , magnetytem , serpentynem i korundem . Rozległy kompleks magmowy Bushveld w Republice Południowej Afryki jest dużym, warstwowym ciałem magmowym mafii do ultramafii, z kilkoma warstwami składającymi się w 90% z chromitu, tworzących rzadki chromityt typu skalnego (por. chromit – minerał i chromityt, skała zawierająca chromit). Stillwater Igneous Complex w Montana zawiera również znaczną chromit.

Chromit odpowiedni do komercyjnego wydobycia znajduje się zaledwie w kilku bardzo znacznych złożach. Istnieją 2 główne rodzaje depozytów chromitowych: Stratiform lokat i depozytów podiform. Złoża warstwowe w warstwowych intruzjach są głównym źródłem zasobów chromitu i znajdują się w RPA , Kanadzie , Finlandii i Madagaskarze . Zasoby chromitu ze złóż podiform znajdują się głównie w Kazachstanie , Turcji i Albanii . Zimbabwe jest jedynym krajem, który posiada znaczące rezerwy chromitu zarówno w złożach warstwowych, jak i strąkowatych.

Depozyty warstwowe

Depozyty warstwowe są formowane jako duże ciała podobne do arkuszy, zwykle utworzone w warstwowych kompleksach magmowych od mafii do ultramafii . Z tego typu złoża pozyskuje się 98% światowych zasobów chromitu.

Depozyty warstwowe są zwykle postrzegane jako prekambryjskie i znajdują się w kratonach . Maficzne do ultramaficznych magmowych prowincji, że te depozyty są utworzonych zostało prawdopodobnie wtargnięcie do skorupy kontynentalnej , które mogły być zawarte granity i gnejsy . Kształty tych wtargnięć są określane jako tabelaryczne lub lejkowate. Intruzje tabelaryczne zostały umieszczone w formie parapetów, przy czym nawarstwianie tych intruzów jest równoległe. Przykłady tych tabelarycznych włamań można zobaczyć w Kompleksie Igneous Stillwater i Rzece Ptaków . Widoczne lejkowate intruzje zapadają się w kierunku środka intruzji. Daje to warstwom w tym wtargnięciu formację synkliny . Przykłady tego typu wtargnięcia można zobaczyć w kompleksie magmowym Bushveld i Wielkiej Dyke .

Chromit można zaobserwować w osadach warstwowych jako wiele warstw składających się z chromitytu . Grubości tych warstw wahają się od 1 cm do 1 m. Głębokości boczne mogą osiągnąć długość 70 km. Chromityt jest główną skałą w tych warstwach, z czego 50-95% składa się z chromitu, a reszta składa się z oliwinu , ortopiroksenu , plagioklazu , klinopiroksenu i różnych produktów przemian tych minerałów. O obecności wody w magmie decyduje obecność brązowej miki .

Depozyty podiform

W sekwencjach ofiolitów pojawiają się złogi podiform . Stratygrafia sekwencji ofiolitów to osady głębinowe, lawy poduszkowe , groble przykryte , gabry i tektonity ultramaficzne .

Złoża te znajdują się w skałach ultramaficznych, przede wszystkim w tektonitach. Można zauważyć, że liczebność osadów podiform wzrasta w kierunku szczytu tektonitów.

Osady podiform mają nieregularny kształt. „Pod” to termin nadany przez geologów, aby wyrazić niepewną morfologię tego złoża. Złoże to wykazuje foliację równoległą do foliacji skały macierzystej. Depozyty podiform są opisywane jako niezgodne, podzgodne i zgodne. Chromit w osadach podiformowych tworzy się jako ziarna anedryczne . Rudy występujące w tego typu złożach mają konsystencję sferoidalną i są luźno upakowanymi bryłkami o wielkości 5–20 mm. Inne minerały, które można zobaczyć w osadach podiform to oliwin , ortopiroksen , klinopiroksen , pargazyt , Na-mica , albit i jadeit .

Wpływ na zdrowie i środowisko

Chrom wyekstrahowany z chromitu był używany w procesach antropogenicznych w ostatnich dziesięcioleciach, wywołując poważne problemy zdrowotne i środowiskowe na całym świecie. Gdy chrom występuje w formie trójwartościowej (Cr(III)) jest kluczowym elementem zrównoważonej diety zwierząt i ludzi. Jednak jego defekt spowoduje zakłócenie metabolizmu lipidów i glukozy u zwierząt i ludzi. Z drugiej strony, gdy chrom jest w postaci sześciowartościowej (Cr(VI)) jest wysoce toksycznym czynnikiem rakotwórczym i po spożyciu przez zwierzę lub człowieka może spowodować śmierć.

Efekty zdrowotne

Gdy wydobywana jest ruda chromitowa, jest ona przeznaczona do produkcji ferrochromu i wytwarza koncentrat chromitu o wysokim stosunku chromu do żelaza. Można go również kruszyć i przetwarzać. Koncentrat chromitu, w połączeniu z reduktorem, takim jak węgiel lub koks i piecem wysokotemperaturowym, może wytwarzać ferrochrom . Ferrochrom to rodzaj żelazostopu, który jest stopem pomiędzy chromem a żelazem. Ten żelazostop, podobnie jak koncentrat chromitu, może wprowadzać różne efekty zdrowotne. Wprowadzenie ostatecznego podejścia kontrolnego i odrębnych technik łagodzenia może zapewnić znaczenie związane z bezpieczeństwem zdrowia ludzkiego.

Gdy ruda chromitu jest wystawiona na działanie warunków powierzchniowych, może wystąpić wietrzenie i utlenianie . Pierwiastek chrom jest najbogatszy w chromit w postaci trójwartościowej (Cr-III). Gdy ruda chromitu jest wystawiona na warunki naziemne, Cr-III może zostać przekształcony w Cr-VI , który jest sześciowartościowym stanem chromu. Cr-VI jest wytwarzany z Cr-III przez mielenie na sucho lub mielenie rudy. Wynika to z wilgotności procesu mielenia oraz atmosfery, w której odbywa się mielenie. Wilgotne środowisko i nienatleniona atmosfera są idealnymi warunkami do produkcji mniejszej ilości Cr-VI, podczas gdy wiadomo, że odwrotnie, wytwarza się więcej Cr-VI.

Wytwarzanie żelazochromu obserwuje do emisji zanieczyszczeń do atmosfery, takich jak tlenki azotu , tlenki węgla i tlenki siarki , jak również pyłu cząstki o wysokim stężeniu metali ciężkich takich jak chrom , cynk , ołów , nikiel i kadm . Podczas wysokotemperaturowego wytapiania rudy chromitowej w celu wytworzenia Ferrochromu Cr-III przekształca się w Cr-VI. Podobnie jak w przypadku rudy chromitowej, Ferrochrome jest mielony i dlatego wytwarza Cr-VI. Cr-VI jest zatem wprowadzany do pyłu podczas wytwarzania ferrochromu . Wprowadza to zagrożenia dla zdrowia, takie jak potencjał inhalacyjny i wypłukiwanie toksyn do środowiska. Narażenie człowieka na chrom to połknięcie, kontakt ze skórą i wdychanie. Chrom-III i VI będzie gromadził się w tkankach ludzi i zwierząt. Wydalanie tego typu chromu z organizmu jest zwykle bardzo powolne, co oznacza, że ​​podwyższone stężenia chromu można zaobserwować dziesiątki lat później w tkankach ludzkich.

Skutki środowiskowe

Wydobycie chromitu, produkcja chromu i żelazochomu może toksycznie wpływać na środowisko. Wydobycie chromitu jest niezbędne, jeśli chodzi o produkcję towarów ekonomicznych .

W wyniku wymywania gleb i wyraźnego odprowadzania z działalności przemysłowej, wietrzenie skał zawierających chrom przedostanie się do słupa wody. Droga pobierania chromu przez rośliny jest nadal niejednoznaczna, ale ponieważ jest to pierwiastek nieistotny, chrom nie będzie miał odrębnego mechanizmu tego pobierania, który byłby niezależny od specjacji chromu. Badania roślin wykazały, że toksyczny wpływ chromu na rośliny obejmuje więdnięcie, wąskie liście, opóźniony lub zmniejszony wzrost, zmniejszenie produkcji chlorofilu , uszkodzenie błon korzeniowych, małe systemy korzeniowe, śmierć i wiele innych. Struktura chromu jest podobna do innych niezbędnych pierwiastków, co oznacza, że ​​może wpływać na mineralne odżywianie roślin.

Chromit Bushveld

Podczas działalności przemysłowej i produkcji takie elementy, jak osady, woda, gleba i powietrze zostają zanieczyszczone i zanieczyszczone chromem. Sześciowartościowy chrom ma negatywny wpływ na ekologię gleby, ponieważ zmniejsza obecność, funkcję i różnorodność mikroorganizmów glebowych. Stężenia chromu w glebie różnicują się w zależności od różnych składów osadów i skał, z których zbudowana jest gleba. Chrom obecny w glebie jest mieszaniną zarówno Cr(VI) jak i Cr(III). Niektóre rodzaje chromu, takie jak Chrom-VI, mają zdolność przenikania do komórek organizmów. Cząsteczki pyłu z działalności przemysłowej i ścieki przemysłowe zanieczyszczają i zanieczyszczają wody powierzchniowe, gruntowe i glebę.

W środowiskach wodnych chrom może doświadczyć takich rzeczy jak rozpuszczanie , sorpcja , wytrącanie , utlenianie , redukcja i desorpcja . W ekosystemach wodnych chrom bioakumuluje się w bezkręgowcach, roślinach wodnych, rybach i algach. Te toksyczne efekty będą działały inaczej, ponieważ takie czynniki jak płeć, rozmiar i etap rozwoju organizmu mogą się różnić. Rzeczy takie jak temperatura wody, jej zasadowość, zasolenie, pH i inne zanieczyszczenia również będą miały wpływ na te toksyczne działanie na organizmy.

Testy toksykologiczne przeprowadzone w laboratoriach na szczurach i myszach dostarczają informacji o dawkach chromu w żywności lub wodzie, które powodują problemy zdrowotne u ssaków, takie jak uszkodzenia rozrodcze, zmniejszony wzrost i przeżycie, zmiany behawioralne i nowotwory.

Chrom ma kluczowe znaczenie dla dobrego zdrowia, ponieważ wystarczające ilości powinny pomóc w nietolerancji glukozy u ludzi. Badania wykazały, że suplementy chromu mogą być korzystne dla osób z insulinoopornością i cukrzycą typu drugiego . Chrom obniża poziom glukozy i zwiększa wrażliwość na insulinę. Niektóre badania wykazały również, że chrom może pomóc w zespole policystycznych jajników (PCOS). Doskonałe źródła żywieniowe to między innymi kiełki pszenicy, brokuły, podroby i grzyby.

Pasmo chromitytowe w serpentynicie chromitowym

Aplikacje

Chromit może być stosowany jako materiał ogniotrwały , ponieważ ma wysoką stabilność termiczną . Chrom wyekstrahowany z chromitu jest używany do chromowania i tworzenia stopów do produkcji odpornych na korozję superstopów , nichromu i stali nierdzewnej . Chrom jest używany jako pigment do szkła, glazury i farby oraz jako utleniacz do garbowania skóry. Bywa też używany jako kamień szlachetny .

Zwykle znany jako chrom, jest bardzo istotnym metalem przemysłowym. Jest twardy i odporny na korozję. Jest to używane do takich rzeczy, jak metale nieżelazne, produkcja stali nierdzewnej, chemikalia do obróbki skóry i tworzenie pigmentów. Stal nierdzewna zawiera zwykle około 18 procent chromu. Chrom w stali nierdzewnej jest materiałem, który twardnieje, czyniąc ją odporną na korozję.

Wiele wzorów samochodów, takich jak dekoracje, jest chromowanych. Superstopy zawierające chrom umożliwiają pracę silników odrzutowych w warunkach dużego obciążenia, w środowisku utleniającym chemicznie oraz w warunkach wysokiej temperatury.

Pigmentacja płytek porcelanowych

Płytki porcelanowe są często produkowane w wielu różnych kolorach i pigmentacjach . Kolor w szybko wypalanych płytkach porcelanowych zwykle przyczynia się do koloru czarnego (Fe,Cr)
2
O
3
pigment, który jest dość drogi i jest syntetyczny . Naturalny chromit pozwala na niedrogą i nieorganiczną alternatywę pigmentacji do drogich (Fe,Cr)
2
O
3
i pozwala na to, aby mikrostruktura i właściwości mechaniczne płytek nie były zasadniczo zmieniane lub modyfikowane po wprowadzeniu.

Galeria okazów minerałów chromitu

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki