菱鐵礦（siderite）是一種分布比較廣泛的礦物，它的成分是碳酸亞鐵。當菱鐵礦中的雜質不多時可以作為鐵礦石來提煉鐵。
菱鐵礦一般呈薄薄一層與頁岩、粘土或煤在一起。菱鐵礦一般為晶體粒狀或不顯出晶體的緻密塊狀、球狀、凝膠狀。顏色一般為灰白或黃白，風化後可變成褐色或褐黑色等。菱鐵礦在氧化水解的情況下還可變成褐鐵礦。
基本介紹
- 中文名：菱鐵礦
- 外文名：Siderite
- 成分：碳酸亞鐵
- 顏色：一般為灰白或黃白
- 分布於：中國貴州、陝西等省
- 化學式：FeCO3
簡介,命名,基本性質,鑑定特徵,成因,產地,相關研究,價值套用,相關資料,
簡介
菱鐵礦是鐵的碳酸鹽礦物，成分為FeCO3，FeO 62.01%，CO2 37.99%。因為它含有48%的鐵並不含有硫或磷，它是一個有價值的鐵礦物。鋅，鎂和錳通常替代鐵造成菱鐵礦-菱鋅礦，菱鐵礦-菱鎂礦和菱鐵礦-菱錳礦固溶體系列（錳菱鐵礦、鎂菱鐵礦），此外，鈷和鈣也是常見雜質。菱鐵礦屬於三方晶系，晶體呈菱面體，晶面往往彎曲。集合體呈粒狀、塊狀或結核狀，亦有葡萄狀和土狀者。顯晶質球粒狀的稱球菱鐵礦，隱晶質凝膠狀的稱膠菱鐵礦。
菱鐵礦莫氏硬度3.75-4.25，比重3.7～4.0，隨成分中Mn和Mg含量的升高而降低。有白色條紋和玻璃光澤或珍珠光澤。熱液成因的菱鐵礦常見於金屬礦脈中，與重晶石，螢石，方鉛礦，以及其他礦物是相關的。沉積成因的菱鐵礦常見於頁岩層、粘土層和煤層中。在氧化帶易水解成褐鐵礦，形成鐵帽。菱鐵礦大量聚集而且硫、磷等有害雜質的含量小於0.04%時，可作為鐵礦石開採。
菱鐵礦常呈結核體或放射狀球粒結構的菱鐵礦產出，鐵的硫化物包括黃鐵礦和白鐵礦。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。
菱鐵礦岩分布於中國貴州、陝西等省，可構成一定規模的礦床。菱鐵礦是典型的成岩礦物，因此菱鐵礦礦床大多屬成岩期形成的層控礦床。
命名
它的名字來自希臘文“sideros”，是“鐵”的意思。它是由馮 海丁格（ von Haidinger）於1845年鑑定。
基本性質
吸水率：<0.5% 。
抗折強度：>650 Kg/cm2。
莫氏硬度：3.75-4.25。
熱穩定性：700℃不開裂。
晶系：三方
空間群：
晶胞參數：a = 4.6916 Å, c = 15.3796 Å
單胞體積：293.17 Å3
X射線粉末衍射圖鑑定特徵
菱鐵礦與方解石相似，區別在於粉末加冷HCl不起泡或作用極慢，加熱HCl則劇烈起泡。
菱鐵礦
菱鐵礦一、掂分量：菱鐵礦的比重為3.9, 粘土岩、砂岩、灰岩及白雲岩的比重2.5-2.9。據此, 可以把賦存在沉積岩中的部分菱鐵礦石鑑定出來。實踐表明, 含鐵28%以上的菱鐵礦石重感明顯, 含鐵20%以下的重感不明顯。“ 掂” 是鑑定菱鐵礦石的一種簡便方法，但是它只適用於高品位的菱鐵礦石。
二、劃條痕、試硬度：菱鐵礦的條痕為白色到灰白色, 硬度小於小刀。據此, 可把菱鐵礦石與其他一些重感明顯的岩石或礦石區別開來。
三、滴試劑試二價鐵、觀氣泡。菱鐵礦石中的鐵為二價, 經稀鹽酸溶解後, 滴上1~5%的高鐵氰化鉀(赤血鹽)試液立即呈深藍色。有些沉積岩也含二價鐵。據觀察含二價鐵3%在以上的岩石與菱鐵礦礦石一樣, 均呈深藍色反應, 故很難區別菱鐵礦石與岩石。但是在試二價鐵的過程中, 如能觀察起泡情況並能注意深藍色出現的快慢, 也可以鑑定一部分菱鐵礦礦石。在試樣(塊樣)上滴上稀鹽酸的同時,也滴一滴赤血鹽試液, 這時, 若是起泡劇烈並立即呈現深藍色者為含鐵石灰岩, 若起泡多, 但不劇烈並立即呈現深藍色者為含鐵白雲岩, 若起泡少、變色慢, 先為綠色然後逐漸變為深藍色者則為菱鐵礦石。冬天, 菱鐵礦礦石起泡更少或不起泡, 深藍色出現更慢。應當指出, 起泡少、變色慢、重感又不明顯的菱鐵礦礦石與含菱鐵礦的粘上岩、砂岩及粉砂岩等需用其他方法區別。
四、灼燒後觀察磁性強度、估計礦石品位。菱鐵礦石無磁性, 燒後二氧化碳逸出, 部分二價鐵氧化而具磁性。通過對試樣的磁性觀察來鑑定是不是菱鐵礦石並進一步估計菱鐵礦石的品位。對試樣進行了觀察, 明顯的看出含鐵量高的試樣磁性強, 含鐵最低的試樣磁性就弱。可以分為極磁樣、強磁樣、中磁樣和弱磁樣四級。它們分別代表富礦、貧礦、表外礦和岩石。
五、圖。觀測粒狀菱鐵礦的數量、估計礦石的品位。對粒狀結構的菱鐵礦石, 觀測菱鐵物的數量, 以估計礦石的品位, 達到鑑定菱鐵礦石的目的並大致鑑定出貧礦、富礦及表外礦。可以明顯地看出, 鱺狀菱鐵礦石的鱺粒就是菱鐵礦物, 礦石品位的高低取決於鱺粒的多少, 同時也取決於鱺粒含菱鐵礦的純度。據此, 將礦石的鱺粒含量分為個等級如密集、大量、中量、少量和稀少。在礦石中, 紙狀菱鐵礦的含量如為密集者,其含鐵量大致在30%以上, 屬富礦, 如為大量者, 其含鐵量大致在25%左右為貧礦, 如為中量者, 其含鐵量大約在15%左右可作為表外礦如為少量和稀少者, 其含鐵量在10%以下, 不是礦石。
成因
產地
世界著名的菱鐵礦產地有：波蘭、捷克波西米亞（Bohemia）、德國的Harz山脈和Freiberg、法國Lorraine、英國Cornwall、葡萄牙BieraBaixa、巴西MinasGerais、秘魯Huancavelica、玻利維亞Tatasi、澳洲新南威爾州BrokenHill、ProspectHill，納米比亞Otavi的Tsumeb、格陵蘭Ivigtut。還有美國賓州、密西根州、猶他州、俄亥俄州東部、科羅拉多州、康乃狄格州Roxbury、紐澤西州Franklin、加州SanBernardinoCounty、威斯康辛州Ladysmith、亞利桑那州AntlerMine、紐約州、育空RapidCreek和加拿大蒙特婁FranconQuarry與魁北克MontSaint-Hilaire。
中國菱鐵礦資源十分豐富，目已探明儲量近20億噸，另外儲存保有儲量近20億噸。主要分布在西部地區，其中新疆、青海、甘肅、陝西與雲南等五個省的菱鐵礦儲量都超過億噸。如陝西臨水大西溝菱鐵礦礦床儲量超過三億噸。
相關研究
菱鐵礦屬於方解石族的礦物，族中的礦物彼此異質同型（isomorphous）：由於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：屬於六方晶系、三方（次）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。
菱鐵礦
菱鐵礦前述曾經提及菱鐵礦會產自具有有機組份的沉積岩中，例如黑色頁岩、煤層中，我們不妨想像一下菱鐵礦的形成環境：一個古代的沼澤地區，許多植物的殘塊，舉凡木乾、枝葉等散布其中，這是未來煤礦、煤炭形成的溫床，由於這個環境中有水、有溶解的鐵質，是個缺氧的環境，因此也適合菱鐵礦的形成，這就是含煤沉積岩中常見菱鐵礦的原因。
這些沉積岩中的菱鐵礦多以層狀或結核（nodule，concretion）產出，所謂的結核，是菱鐵礦晶體堆積、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，但是在美國伊利諾州MazonCreek地區的頁岩中，菱鐵礦結核中包覆的不是礦物，而是在那古沼澤地區、與煤礦物源共同生活的植物與動物們。這種包覆動物或植物化石的菱鐵礦結核，以伊利諾州的最為著名，不過除此之外，印度西部等其他地區也有產出，並不是只有一個地方看的到。
價值套用
菱鐵礦(FeCO3)作為一種傳統礦物資源，長期以來一直用作冶煉鋼鐵。進一步研究發現，菱鐵礦經熱處理後可產生磁性礦物，分解產物變化非常複雜，而且表現出一系列異常的磁學現象，使菱鐵礦熱分解的主要產物具有極大的潛在套用價值，逐漸引起人們的興趣。
中國菱鐵礦資源十分豐富，但巳利用的菱鐵礦不足總儲量的10%。主要用於冶煉鋼鐵，在其他方面的套用基本處於空白。基於從菱鐵礦的熱分解產物所具有的潛在套用價值，利用其在高溫分解時產生磁性物質的特點，我們已研製出完全新型的磁性日用陶瓷，強度比普通矽酸鹽陶瓷高。這種陶瓷的主要特點是坯體中含有分布均勻的磁性礦物，可顯示磁性，由於是熱剩磁，故可長久保留。因而可以作為磁性保健用品，如磁化杯、磁儲水器以及磁性浴缸。還可製作農產品以及花卉的栽培載體和輸水管道，以及保健建築材料等。如再作深化研究，還有可能作結構陶瓷與功能陶瓷的原料。總之，這項研究具有極大的社會意義和經濟效益。
採用以天然純菱鐵礦為主要原料研製磁性日用陶瓷，在國內外尚屬首次。所研製成的這種磁性陶瓷的特點在於：原料價格低廉且儲量豐富、工藝簡單成本較低、無毒無放射性、有利於工業化大規模生產、套用前景十分寬廣，經濟效益也十分可觀。
相關資料
地質研究所朱祥坤研究員團隊在對天津薊縣中、新元古代剖面進行野外考察時，在鐵嶺子村附近的下馬嶺組地層中發現了大量原生菱鐵礦。
富含菱鐵礦的層位出露於下馬嶺組下部，為一套碳質岩系，主要為粉砂岩和黑色頁岩。粉砂岩、頁岩中夾有鐵結核層，三者常互層出現。這些鐵結核表面呈褐紅色，扁平橢球狀，緻密塊狀構造，多數直徑在1cm～15cm間，少數可達30cm左右，其最大扁平面平行於層面，圍岩層理繞結核生長。結核新鮮斷面呈灰色，具有碳酸鹽岩特徵，硬度小於小刀，比重明顯大於泥岩、灰岩或白雲岩。據此將鐵質結核初步定為菱鐵礦結核。這一認識得到了進一步室內工作（包括顯微鏡下鑑定、X射線粉晶衍射及電子探針分析）的證實。
薊縣鐵嶺子村下馬嶺組剖面中菱鐵礦的含量非常豐富，可能具有經濟意義，有必要對其進行系統調查。同時，這一發現在研究元古宙環境演化方面也具有重要意義。
