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菱镁矿

菱镁矿的组成常有铁、锰替代镁,但天然菱镁矿的含铁量一般不高。菱镁矿晶体属三方晶系的碳酸盐矿物,通常呈显晶粒状或隐晶质致密块状,后者又称为瓷状菱镁矿,白或灰白色,含铁的呈黄至褐色,玻璃光泽。具完全的菱面体解理,瓷状菱镁矿则具贝壳状断口。摩斯硬度3.5~4.5,比重2.9~3.1。

菱镁矿是一种碳酸镁矿物,它是镁的主要来源。含有镁的溶液作用于方解石后,会使方解石变成菱镁矿,因此菱镁矿也属于方解石族。富含镁的岩石也会变化成菱镁矿。菱镁矿中常常含有铁,这是铁或锰取代掉镁的结果。菱镁矿白色或灰白色,有玻璃光泽,含铁的菱镁矿会呈现出黄到褐色。如果呈现出晶体就是粒状,如果不显出晶体则是块状。菱镁矿除提炼镁外,还可用作耐火材料和制取镁的化合物。

理论组成(wB%):MgO 47.81,CO2 52.19。MgCO3FeCO3之间可形成完全类质同像,天然菱镁矿的含FeO量一般<8%。含FeO约9%者称铁菱镁矿;更富含Fe者称菱铁镁矿。有时含Mn、Ca、Ni、Si等混入物。致密块状者常含有蛋白石、蛇纹石等杂质。

结构与形态:

三方晶系,菱面体晶胞:arh=0.566nm,α=48。10';Z=2;六方晶胞:ah=0.462nm,ch=1.499nm;Z=6。方解石型结构。

复三方偏三角面体晶类,D3d-3m(L33L23PC)。晶体少见。主要单形:菱面体r、f,六方柱m、a,平行双面c,复三方偏三角面体v。常呈显晶粒状或隐晶质致密块体。在风化带常呈隐晶质瓷状。

白色或浅黄白、灰白色,有时带淡红色调,含铁者呈黄至褐色、棕色;陶瓷状者大都呈雪白色。玻璃光泽。具完全解理。瓷状者呈贝壳状断口。硬度4~4.5。性脆。相对密度2.9~3.1。含铁者密度和折射率均增大。隐晶质菱镁矿呈致密块状,外观似未上釉的瓷,故亦称瓷状菱镁矿。

偏光镜下:一轴晶(-),折射率及重折率随铁含量增高而变大,具有显著双反射。

鉴定特征:菱镁矿以其带粉红灰色反射色,淡粉色内反射色,常见他形晶,不具有聚片双晶,较易与其他碳酸盐矿物区分。

主要产于沉积变质及热液交代矿床中,也可产于海相沉积矿床中。在超基性岩遭受风化作用于风化壳中也可形成菱镁矿。

知识拓展

菱镁矿的成因主要有二。其一,外生成因,产自沉积岩中:这些层状的碎屑沉积岩大多带有来自生物的有机组份--例如(黑色)页岩、煤层等,换言之,菱镁矿是在低氧的情况下藉生物作用形成;其二,形成于中温至低温的热液矿脉内:菱镁矿常见于变质沉积岩中,是热液堆积后形成的脉石矿物;此外,伟晶岩中亦可能出现菱镁矿。其常见的共生矿物有:石英、黄铁矿(pyrite)、褐铁矿(limonite)、针铁矿(goethite)、黄铜矿(chalcopyrite)、闪锌矿(sphalerite)、冰晶石(cryolite)、方铅矿(galena)、重晶石(barite)、方解石、白云石(dolomite)、萤石(fluorite)等。由于各矿物的结晶构造相似,因此它们具许多相似的物理性质,包括:属于三方晶系,晶型多为菱面体或scalenohedron,有三组发育优良的菱面体解理,透明菱面体结晶具有双折射(doublerefraction)现象等。实际上,矿物组成中的阳离子之间,彼此可以完全地相互取代,形成一系列的固溶液(solidsolution),因此矿物之间的分辨可能变得较为困难。

菱镁矿产自具有有机组份的沉积岩中,例如黑色页岩、煤层中,不妨想像一下菱镁矿的形成环境:一个古代的沼泽地区,许多植物的残块,举凡木干、枝叶等散布其中,这是未来煤矿、煤炭形成的温床,由于这个环境中有水、有溶解的镁质,是个缺氧的环境,因此也适合菱镁矿的形成,这就是含煤沉积岩中常见菱镁矿的原因。

这些沉积岩中的菱镁矿多以层状或结核(nodule,concretion)产出,所谓的结核,是菱镁矿晶体堆积、包覆着一个核心,然后再向外层层包覆、生长而形成,这个核心大多是其他矿物,例如:黄铁矿、闪锌矿、燧石(chert)等。 [1]

朝鲜是世界上菱镁矿资源最为丰富的国家。总保有储量矿石60亿吨,居世界第1位。菱镁矿的重要特点是地区分布不广、储量相对集中,菱镁矿主要用作耐火材料,也用于制取镁的化合物和提取金属镁。菱镁矿能在热液作用,沉积作用和风化作用条件下形成;超基性岩经强烈风化可形成瓷状菱镁矿。中国菱镁矿矿床主要集中分布于辽宁,由热液交代作用形成,以其质量高和规模大而闻名于世。世界其他主要产地有前苏联、中国、捷克、南斯拉夫、奥地利和希腊等国家。

菱镁矿为提炼金属镁的主要原料,世界菱镁矿储量的2/3集中在中国,产量的1/2由中国提供,在世界菱镁矿市场上,中国具有举足轻重的地位。截至1996年,全国共探明菱镁矿矿区27个,保有菱镁矿储量30.01亿吨,分布于9个省(区),以辽宁菱镁矿储量最为丰富,占全国的85.6%;山东、西藏、新疆、甘肃次之。在20多处矿床中,10个大矿区拥有94%的储量。世界轻烧镁的生产能力约为200万吨,中国的产量约占世界总产量的50%。

镁存在于菱镁矿MgCO3、白云石CaMg(CO3)2、光卤石KClMgCl2H2O中。工业上利用电解熔融氧化镁或在电炉中用硅铁等使其还原而制得金属镁,前者叫做熔盐电解法,后者叫做硅热还原法。氯化镁可以从海水中提取,每立方英里海水含有约120亿磅镁。常用做还原剂,去置换钛、锆、铀、铍等金属。主要用于制造轻金属合金、球墨铸铁、科学仪器脱硫剂脱氢和格氏试剂,也能用于制烟火、闪光粉、镁盐等。结构特性类似于铝,具有轻金属的各种用途,可作为飞机、导弹的合金材料。但是镁在汽油燃点可燃,这限制了它的应用。日常用途:体操运动员常涂镁粉来增加摩擦力。医疗用途:治疗缺镁和痉挛。体育用途:在紧张运动几小时前注射,或在紧张运动后注射以弥补镁的流失。金属镁能与大多数非金属和酸反应;在高压下能与氢直接合成氢化镁;镁能与卤化烃或卤化芳烃作用合成格利雅试剂,广泛应用于有机合成。镁具有生成配位化合物的明显倾向。镁是航空工业的重要材料,镁合金用于制造飞机及森、发动机零件等;镁还用来制造照相和光学仪器等;镁及其合金的非结构应用也很广;镁作为一种强还原剂,还用于钛、锆、铍、铀和铪的生产中。

长时期里,化学家们将从含碳酸镁的菱镁矿焙烧获得的镁的氧化物苦土当作是不可再分割的物质。在1789年拉瓦锡发表的元素表中就列有它。1808年,戴维在成功制得钙以后,使用同样的办法又成功的制得了金属镁。从此镁被确定为元素,并被命名为magnesium,元素符号是Mg。Magnesium来自希腊城市美格里西亚Magnesia,因为在这个城市附近出产氧化镁,被称为magnesiaalba,即白色氧化镁。不过镁的名称magnesium很容易和锰的名字manganum混淆,虽然有人提出更改,却一直沿用下来。

尽管我国的天然菱镁矿资源十分丰富,但经过几十年的开采,商品级的菱镁矿已越来越少,特别是高品位的菱镁矿在某些地区已不能满足生产需要。而低品位的菱镁矿又不能直接用于高档产品的生产,尤其是大量的级外菱镁矿得不到利用,造成菱镁矿资源的浪费。因此,从长远利益考虑,为了更好的利用资源,利用选矿方法脱除菱镁矿的杂质硅,将低品位菱镁矿变成能煅烧的优质耐火材料。以解决菱镁矿资源利用率低和高品位菱镁矿短缺的问题。
  菱镁矿选矿的目的是除去其有害杂质和提高矿石品级,主要是解决硅酸盐脉石矿物与菱镁矿的分离问题。
  菱镁矿选矿始于第二次世界大战前期,当时以手选为主。此后,重介质选矿、浮选、热选等方法相继问世。

第一种是浮选法:是处理菱镁矿的主要提纯方法之一,对于脉石矿物为滑石、石英等以硅酸盐矿物为主的矿石,浮选时通常在矿浆自然ph下,添加胺类阳离子捕收剂和起泡剂就能达到良好的效果,将菱镁矿纯度提高到95%-97%。

第二种是轻烧:菱镁矿在750-1100℃温度下煅烧称轻烧;,其产品称轻烧镁粉。由于菱镁矿烧减量一般为50%左右,因此通过轻烧,矿石中mgo含量几乎可提高1倍。从这一意义上讲,轻烧是最有效的mgo富集手段。此外,轻烧也是菱镁矿热选和某些重选的预备作业。轻烧镁具有很高的活性,是生产高体密镁砂的理想原料。

第三种是热选法:利用菱镁矿与滑石在热学性质上的差异,经煅烧后造成二者之间的密度差与硬度差,再经选择性破碎及简单的筛分或分级使矿物得到分离。热选是将菱镁矿在800℃ ~ 1000℃下煅烧,形成多孔、体轻、耐压强度低的颗粒。而含硅酸盐矿物的滑石、绿泥石等的强度逐渐提高,白云石的强度比煅烧后的菱镁矿高出30~33倍。利用这种差异,将煅烧后的菱镁矿破碎、筛分、分级,可使菱镁矿富集到细颗粒级别中。

第四种是重选法。重选主要是利用菱镁矿与杂质矿物密度间的差异进行分选的一种方法。主要采用跳汰、摇床及重介质等方法。由于菱镁矿与脉石矿物的比重相差不大,所以直接用重选法处理菱镁矿效果很差。但是将菱镁矿煅烧30 分钟后,菱镁矿密度可由2. 7g /cm~2. 8g /cm降低到1. 3g /cm~1. 4g /cm。美国的菱镁矿选矿部分采取了重介质选矿的方法。
   第五种是化学选矿。化学选矿用于处理杂质呈微细浸染或以类质同相存在的菱镁矿。通常是将原矿或经煅烧的矿石用浸取剂浸取,再采用不同的方法将杂质沉淀分离出去。根据浸取液的不同,化学法又分为盐酸法、碳酸氢盐法、铵法等。化学法又称为即浸出法。
  此外,还有辐射拣选法、磁选、电选、生物微生物浸出等,现已很少使用。
  菱镁矿选矿方法的确定与成矿原因和形式、杂质成分等密切相关,且与对精矿品质要求有关。所以,需做详细的矿物学分析和选矿试验,根据试验数据选择最佳的试验方法和流程。所以,要根据菱镁矿具体的成因和赋存状态选择最适宜的选矿方法。 [2]


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