Сульфид ртути, больше известный как киноварь, является основным источником для получения элементарной ртути с самых ранних дней человеческой цивилизации. Ртуть традиционно использовалась в качестве красителя для керамики и чернил для татуировок, однако в современном мире ее стали активно применять при создании научного оборудования, такого как термометры и барометры, а также в ряде сфер тяжелой промышленности, например, для отчистки драгоценных металлов и производства хлора. Следует также не забывать и о ртутных переключателях, которые используются в некоторых видах электроники.
Однако при окислении этот элемент начинает производить метилртуть и диметилртуть — два токсичных компонента, которые могут наносить непоправимый вред нервной системе детей. Даже в малых количествах ртуть является смертельно опасным веществом и может попадать внутрь нашего тела через дыхательные пути, пищевой тракт и кожу. Вследствие этого очень многие предприятия уже полностью отказались или начинают отказываться от использования этого компонента в своей промышленности.
Пирит (FeS2)
Сера и серная кислота широко используется практически во всех отраслях промышленности. Серу можно найти практически во всем, начиная от спичек и шин и заканчивая фунгицидами (химические вещества, предназначенные для борьбы с грибковыми болезнями растений) и фумигантами (используются для уничтожения возбудителей болезни растений). В свою очередь, серная кислота является широко распространенным компонентом множества производственных процессов, начиная от производства красителей и заканчивая взрывчаткой. И когда-то именно пирит, образовывающийся при соединении серы и железа, являлся единственным минералом и источником для добычи этих компонентов.
В скором времени повышение объема добычи пирита стало наносить серьезный вред окружающей среде, так как добывающийся минерал стал загрязнять расположенные рядом запасы подземных вод. Кроме того, пирит обладает одной неприятной особенностью: находясь в сочетании с углем и подвергаясь воздействию воздуха, он может самовоспламеняться и выбрасывать при окислении такие высокотоксичные металлы, как мышьяк. Именно по этой причине во многих угольных шахтах распыляют известняковый порошок, который позволяет замедлить реакцию окисления руды и предотвратить ее самовоспламенение.
Сегодня широкой коммерческой добычей пирита уже не занимаются. Ученые поняли, что серу можно легко добывать в качестве биопродукта в ходе переработки натурального газа и нефти. Добыча природной серы сейчас может вестись лишь при необходимости получить образцы.
Флюорит (CaF2)
Этот удивительно красивый зеленый камень называется флюоритом. Состоящий из фторида кальция, флюорит часто можно обнаружить по соседству с залежами таких руд, как железо и уголь. Этот камень можно использовать для производства плавильного флюса, однако чаще всего его используют для производства украшений и линз телескопов. При смешении с серной кислотой флюорит производит фторид водорода — очень важное в индустрии химическое вещество.
Однако флюорит может быть опасен для тех, кто часто носит сделанные из него украшения, или для тех, кто живет рядом с флюоритовыми шахтами. Дело в том, что флюорит содержит фтор, растворимый минерал, который может попадать в источники подземных вод, а также попадать в легкие, если его распылить или сжечь в угольных печах.
Попав внутрь тела, фтор может вызывать флюороз — очень неприятную и, простите за тавтологию, болезненную болячку, ослабляющую наши кости и наносящую повреждения соединительным тканям. Многие сельские общины в Индии, Китае и остальной части Юго-Восточной Азии страдают от вспышек этого заболевания, ввиду употребления загрязненной воды (в Индии) или вдыхая минерал (чаще всего в Китае). В одной только китайской провинции Гуйчжоу последствиями такого заражения страдают около 10 миллионов человек.
Кварц (SiO2)
Начиная от оптики и электроники и заканчивая производством абразивов и зажигалок (из кварца производят кремний) — везде используется кварц. Кварц является, пожалуй, самым часто встречаемым в земной коре и самым используемым человеком минералом. Некоторые считают, его ценность для производства средств для поджигания (он производит долгую искру при трении о железо) в свое время даже явилась стимулом для развития горнодобывающего дела. Сегодня пьезоэлектрические кристаллы кварца являются неотъемлемыми компонентами в радиоэлектронике, а также электронных часах.
Только не вздумайте дробить и вдыхать кварц, если вы, конечно же, не хотите обзавестись болячкой под названием силикоз. Это респираторное заболевание характеризуются образованием уплотнительной ткани в легких и лимфатических узлах, которая сильно затрудняет дыхание. Обычно болезнь может проявляться примерно после 20 лет нахождения в такой среде, однако в некоторых случаях симптомы болезни могут начать проявляться уже через 5-15 лет. Если взять и вдохнуть сразу горсть кварцевой пыли, то человек получит острый силикоз, в результате которого легкие будут заполняться жидкостью. В конечном итоге человек в буквальном смысле утонет в жидкостях, выделяемых его же телом.
Кроме того, кварцевая пыль очень легко может вызвать рак легких. Чаще всего вдыхание кварцевой пыли вызывает профессиональные заболевания, которые проявляются при работе на особых предприятиях, таких как шахты, производстве абразивов и стекла. Ввиду этого государственные здравоохранительные организации многих стран ввели правила обязательного использования на таких работах респираторов.
Галенит (PbS)
Галенит — основной источник свинца. Свинец использовался еще со времен Древнего Рима. Римляне использовали его везде: начиная от производства труб и плавки, заканчивая производством краски и столовых приборов. Свинец мы используем и сейчас. Его часто можно встретить в батареях и пулях, в качестве экранированной защиты (например, для рентгеновских аппаратов и в корпусах ядерных реакторов). В прошлом его использовали в качестве добавки в краску и горючее, а также применяли в качестве средства против коррозийных химических веществ.
Он не настолько опасен, как ртуть, которая убьет вас наверняка, однако свинец, попав к вам в организм, вывестись уже оттуда не сможет. Он будет накапливаться долгие годы внутри организма и конце концов достигнет критической токсической концентрации. Как только это произойдет, платить придется вашим будущим детям. Мало того, что токсичность свинца может вызывать у вас рак, так он еще и тератогенен, то есть вызовет врожденные пороки развития у ваших детей.
Фенакит (BeSiO4)
Фенакит добывают в качестве подходящего материла для производства украшений, а также в качестве ценного источника бериллия. Раньше бериллий использовали в качестве основного источника для производства керамических материалов, однако вскоре люди узнали, что вдыхание бериллиевой пыли вызывает бериллиоз — профессиональную болезнь, характеризующуюся воспалением соединительных тканей легких. Это как силикоз, однако намного серьезнее и имеет хронический характер.
От бериллиоза излечиться простым снижением уровня вдыхаемого бериллия не получится. Если вы заработали бериллиоз, то вам придется жить с ним всю оставшуюся жизнь. В общем и целом ваши легкие становятся гиперчувствительными к бериллию, что вызывает аллергическую реакцию, в рамках которой в ваших легких образуются маленькие узелки, гранулемы. Гранулемы очень сильно начинают затруднять ваше дыхание, а в худшем случае еще и могут спровоцировать такое заболевание, как туберкулез.
Эрионит Ca3K2Na2.30H2O (Z = 1)
Эрионит относится к группе цеолитов — минералов, сходных по своему составу и свойствам и часто используемых в качестве молекулярного сита, благодаря их способности селективно фильтровать (через впитывание) особые молекулы как из атмосферы, так и из жидкостей. Чаще всего эрионит можно встретить в вулканическом пепле. Его используют в качестве катализатора для легирования благородных металлов, крекинга углеводородов (переработки), а также в качестве компонента для производства удобрений.
Как и многие асбестовые минералы, эрионит может явиться причиной мезотелиомы — злокачественной опухоли мезотелия (ткани между органами). Как только люди об этом узнали (произошло это в конце 80-х годов 20-го века), добычу эрионита сразу же было решено прекратить.
Гидроксиапатит (Ca5(PO4)3(OH))
Фосфорные соединения в используемых вами удобрениях для сада и огорода, а также фосфор в воде, которая течет из вашего крана, скорее всего, были произведены из такого же камушка, как на картинке выше. Он называется апатитом. Этот фосфорный минерал бывает трех видов, каждый из которых содержит повышенный уровень ионов OH (органических и неорганических соединений), F (фтора) и Cl (хлора). Гидроксиапатит, в свою очередь, является основным компонентом нашей зубной эмали (а также костей в целом), в то время как фторапатит является тем средством, которое добавляют в систему водоснабжения (его также используют в зубных пастах) для того, чтобы избежать кариес и укрепить эмаль. И хотя наличие крепких костей и зубов у человека является несомненным плюсом, распыление гидроксиапатита (в результате его добычи или обработки) может привести к тому, что этот минерал попадет внутрь вашего организма, дойдет до сердца и может вызывать окаменение клапанов.
Крокидолит (Na2(Fe2+,Mg)3Fe3+2Si8O22(OH)2)
Познакомьтесь с самым опасным минералом на Земле — крокидолитом, более известном как синий асбест. Когда-то, благодаря его прочности, огнестойкости и пластичной природе, он очень широко применялся в самых различных коммерческих и индустриальных сферах, начиная от производства потолочных плит и кровельных материалов и заканчивая производством настила и теплоизоляции.
Однако в 1964 году доктор Кристофер Вагнер определил связь между асбестом и мезотелиомой (поражение ткани между органами), после чего синий асбест практически мгновенно исчез с рынка. К большому сожалению, многие здания, построенные до этого времени и достоявшие до сегодняшних дней, до сих пор содержат синий асбест.
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.
В переводе с греческого «pyrites lithos» означает — «высекающий огонь». Камень пирит получил такое имя за огненный цвет и искры, которые возникают при его ударе. Еще два века назад пирит выполнял функцию спичек – с его помощью, как и кресалом, зажигали огонь.
Известен минерал давно: В Америке задолго до прихода Колумба железный колчедан (иное название пирита) принимали за драгоценный металл – за кристаллами пирита, похожими блеском на золото, охотились золотодобытчики и отнимали его у местных жителей. Отсюда и пошло такое название – «золото глупцов» или «золото дураков «.
В Древнем Египте его использовали вместо зеркала, а жители Индии вешали на шею камушки пирита, веря, что те защитят их от нападения крокодилов.
Знать средневековой Европы использовала камень пирит в качестве материала для изготовления украшений. Пряжки для обуви и браслеты, корпусы для часов и другие предметы делали из пирита – минерал выглядел привлекательно, однако быстро терял свой блеск под воздействием влаги. Окисление пирита превращало камень в невзрачный лимонит грязно-бурого цвета.
Во времена Наполеона женщинам, пожертвовавшим свои драгоценные украшения на военные нужды, взамен давали камушек пирита. Дамы носили украшения с камушком, похожим на золото, напоказ, гордясь своей щедростью и патриотизмом.
С точки зрения науки
Рассматривая пирит с точки зрения химии, по своему составу минерал представляет собой сульфид железа (химическая формула пирита — FeS2). Пирит хрупкий, его твердость по шкале Мооса 6-6,5.
В природе железный (серный) колчедан, которым является пирит, имеет светлый золотисто-желтый цвет, встречается в кубической форме, часто – с идеально гладкими, практически зеркальными гранями. Под воздействием кислорода он легко окисляется. Найти пирит можно в различных геологических породах.
Встретить серный колчедан можно повсеместно, однако образцы высокого качества находятся нечасто. Большие месторождения есть в Европе (Испании, Австрии, Германии — в Баварии, Польше, Франции и других странах), Америке и в России, на Урале. Красивые кристаллы, использующиеся в ювелирном деле, добывают в основном в Италии.
Железный колчедан имеет уникальное свойство — замещать живые ткани. Пиритовые аммониты часто находят в иловых отложениях. Пирит замещает кальций в раковинах моллюсков, в результате получаются удивительные вещи — раковины блестят, словно покрытые золотом.
Разновидности пирита
У марказита и бравоита – двух разновидностей пирита — формула одинаковая. Бравоит имеет сильный металлический блеск, желтый цвет, содержит до 20% никеля.
Марказит, который иначе называют капельным серебром, используется в ювелирном деле – украшения с ним выглядят привлекательно. Марказит применяют в качестве вставок в изделия из серебра, красиво смотрятся марказитовые вставки в сочетании с поделочными камнями – малахитом, бирюзой.
Применение минерала
Хрупкость и способность камня быстро окисляться несмотря на внешнюю привлекательность не дает возможности использовать его широко в ювелирной промышленности.
Пирит – камень, который добывают ради тех примесей, которые в нем содержатся:
- золото;
- медь;
- уран;
- кобальт;
- селен;
- никель.
Видео на тему загадочных свойств пирита.
С древних времен свойства пирита использовали для извлечения огня, позднее пиритовая руда стала использоваться как сырье для получения серной кислоты, железного купороса. После обжига пиритовой руды огарки используются как источник железа. Известно применение пирита в технологии приготовления некоторых видов бетона, цемента, мастик.
Кроме того, железный колчедан обладает свойством выделять золото в виде осадка из растворов.
Магия пирита
Похожий на золото цветом и блеском пирит магическими свойствами наделяли еще в древности. Считается, что минералу покровительствуют Марс и Нептун. В Древней Греции считали пирит символом бога войны Ареса, поэтому воины носили его при себе в качестве амулета, который должен был придать им отвагу и силу, уберечь от гибели в бою.
Считается, что нельзя держать камень при себе больше трех дней, в противном случае все магические свойства пирита не просто теряют силу – они начинают негативно влиять на обладателя, вызывая у него раздражительность, отрицательные эмоции.
Астрологи приписывают пириту свойства положительно влиять на Стрельцов и Скорпионов и, наоборот, не рекомендуют камень Ракам, на которых он может быть опасным и вредным. Рекомендуется носить при себе камушек людям, которые подвергаются на работе опасности, испытывают постоянное нервное напряжение. Другим же иметь пирит в качестве амулета не стоит.
Магия камня заключается в способности возвращать владельцу жизненную энергию, избавить его от страха. Человек, имеющий талисман с пиритом, становится увереннее в себе, целеустремленнее. Поэтому его рекомендуют носить тем, кому необходимо усилить лидерские качества. Однако только человеку с чистыми помыслами камень способен помочь. Дурные мысли минерал не терпит, он будет вредить человеку, имеющему неправедные намерения.
Пирит считают мужским талисманом, потому что он придает человеку характерные мужские черты:
- смелость;
- решительность;
- уверенность в себе;
- стремление достичь цели.
Однако с силой, которую дарует минерал, обращаться нужно аккуратно. Недобрые помыслы камень «вычислит» и обернет против владельца. Зато он полезен тем, кто в сложных жизненных ситуациях готов сложить руки, не борясь. Он поможет тем, кто боится принимать самостоятельные решения.
Полезен камень и для женщин. Тем, кто хочет возродить угасшие чувства, пирит поможет вернуть страсть в супружеские отношения. Камушек делает женщину привлекательной в глазах мужчины, однако не рекомендуется носить украшения с пиритом в сочетании с другими камнями. Исключение минерал делает только для гематита и змеевика.
Целебные свойства минерала
Литотерапевты ищут в каждом камушке особые свойства, которые помогут врачевать болезни. В старые времена считалось, что пирит обостряет зрение, помогает при лечении различного вида опухолей.
Младенцам камушек пирита вешали на шею, чтобы сон ребенка был спокойным. Еще в древности его привязывали к ноге роженицы, чтобы облегчить роды.
Его использовали при лечении лишая и проказы, для снятия болезненных ощущений в суставах, в качестве кровоостанавливающего средства.
Считается, что пирит:
- улучшает сон;
- успокаивает нервную систему;
- избавляет от стресса, депрессий, фобий;
- улучшает работоспособность.
Пирит защитит хозяина от инфекционных и простудных заболеваний, он способен снизить жар, избавить от озноба, не позволит проявиться осложнениям после гриппа. Если носить камушек на груди, он стимулирует работу дыхательной системы человека, сердца, ускоряет кровообращение и способствует насыщению тканей кислородом. Улучшается вентиляция легких, прочищаются бронхи, и человек избавляется от астмы.
Верить или не верить в магические свойства пирита – дело каждого. Гораздо важнее его применение в качестве сырья в промышленности.
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:
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.
