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黄铁矿

黄铁矿（英语：Pyrite），别名硫铁矿、愚人金，化学式为FeS2（二硫化亚铁）黄铁矿是最丰富的硫化物矿物。黄铁矿的金属光泽和淡黄铜黄色的色调使它表面上与黄金相似，因此有愚人金的绰号。黄铁矿是提取硫、制造硫酸的主要矿物原料。其特殊的形态色泽，有观赏价值。一些黄铁矿磨制成宝石也很受欢迎。

黄铁矿
来自秘鲁安卡什Huanzala矿的有光泽的立方黄铁矿晶体，一些表面显示出特征性的条纹。
（尺寸：7.0 × 5.0 × 2.5 cm）
基本资料
类别硫化物矿物
化学式FeS2
IMA记号Py[1]
施特龙茨分类2.EB.05a
戴纳矿物分类2.12.1.1
晶体分类五角十二面体 (m3)
H-M记号：(2/m 3)
晶体空间群Pa3
晶胞a = 5.417 Å, Z = 4
性质
颜色淡铜黄色反光；使颜色变暗和呈虹彩
晶体惯态立方体，面可能有条纹，但也经常是八面体和五角十二面体。常相互生长、块状、放射状、粒状、球状和钟乳状。
晶系立方
双晶渗透和接触孪晶
解理{001}模糊；{011}和{111}分离
断口严重参差状，有时贝壳状
韧性/脆性脆
莫氏硬度6–6.5
光泽金属光泽
条痕绿黑色至棕黑色
透明性不透明
比重4.95–5.10
密度4.8–5g/cm³
熔性2.5–3
其他特征抗磁性
参考文献[2][3][4][5]

黄铁矿通常与石英脉、沉积岩和变质岩以及煤层中的其他硫化物或氧化物伴生，并作为化石中的替代矿物。[6]

发现

黄铁矿是最常见的硫化物矿物，广泛存在于火成岩、变质岩和沉积岩中。它是火成岩中常见的副矿物，偶尔也会出现在原始岩浆中由不混溶的硫化物相产生的较大块状矿物中。它作为接触变质作用的产物存在于变质岩中。它也形成为高温热液矿物，尽管偶尔会在较低温度下形成。[2]

黄铁矿既作为原生矿物存在于原始沉积物中，又作为次生矿物在成岩作用中沉积。[2]在还原环境条件下形成黑色页岩和其他沉积岩中的化石之后，黄铁矿和白铁矿通常作为其替代假象出现。[7]黄铁矿作为页岩中的副矿物很常见，它是由缺氧海水沉淀形成的，煤层通常含有大量的黄铁矿。[8]

用途

 
在斯洛伐克佩尔内克附近废弃的黄铁矿矿井

用作火源

黄铁矿在16世纪和17世纪曾短暂流行，作为早期火器的点火源，最著名的是簧轮枪，其中将黄铁矿样品放在圆形锉刀上摩擦以产生开火所需的火花。[9]

黄铁矿、燧石和一种由南澳大利亚的Kaurna人用桉树皮制成的火种一起作为一种传统的生火方法使用。[10]

生产硫酸亚铁

黄铁矿自古典时代就被用于生产硫酸亚铁。黄铁矿被堆积起来并使其风化（早期形式的堆浸法）。然后将堆中的酸性浸出物与铁一起煮沸以生成硫酸亚铁。在15世纪，这种浸出的新方法开始取代燃烧硫作为硫酸的来源。到19世纪时，这已成为主流方法。[11]

生产硫酸

黄铁矿仍然在商业上用于生产二氧化硫，用于造纸业和硫酸生产等。黄铁矿在540 °C（1,004 °F）开始热分解为硫化亚铁（FeS）和硫元素；在大约700 °C（1,292 °F）时，pS2约为1 atm。[12]

作电极材料

黄铁矿的一个较新的商业用途是作为劲量牌不可充电锂电池的阴极材料。[13]

黄铁矿是一种能隙为0.95eV的半导体材料。[14]纯黄铁矿在晶体和薄膜形式中都是天然的n型，这可能是由于黄铁矿晶体结构中的硫空位充当n掺杂剂。[15]

用作半导体

在20世纪初，黄铁矿被用作无线电接收器中的晶体检波器，至今仍被矿石收音机爱好者使用。在真空管成熟之前，晶体检波器是最灵敏、最可靠的检波器——在矿物类型之间甚至在特定类型的矿物中的单个样品之间存在相当大的差异。黄铁矿检波器占据了方铅矿检波器和机械更复杂的Perikon矿物检波器的中间点。黄铁矿检波器可以像现代1N34A锗二极管检波器一样灵敏。[16][17]

黄铁矿已被提议作为低成本光伏太阳能电池板中丰富、无毒、廉价的材料。[18]合成硫化亚铁与硫化铜一起用于制造光伏材料。[19]最近正致力于开发完全由黄铁矿制成的薄膜太阳能电池。[15]

制作珠宝

黄铁矿用于制造白铁矿首饰。白铁矿首饰由小切面黄铁矿制成，通常镶嵌在银中，自古以来就为人所知，并在维多利亚时代流行。[20]当该术语在珠宝制作中变得普遍时，“白铁矿”指的是所有二硫化亚铁矿物，包括黄铁矿，而不是斜方晶系的FeS2矿物白铁矿，它颜色较浅，易碎且化学性质不稳定，因此不适合制作珠宝。白铁矿首饰实际上不含白铁矿。当黄铁矿的标本表现为优质晶体时经常用于装饰。它们在矿物收藏方面也很受欢迎。提供最佳标本的地点包括索里亚省和拉里奥哈省（西班牙）。[21]

按价值计算，中国（4700万美元）是全球进口未焙烧黄铁矿的最大市场，占全球进口量的65%。中国也是未焙烧黄铁矿进口增长最快的国家，2007年至2016年的复合年均增长率为+27.8%。[22]

危害

 
黄铁矿立方体（中心）已从主岩中溶解，留下微量金

当暴露于地球表面普遍存在的氧化条件下时，黄铁矿不稳定：黄铁矿与大气中的氧气和水接触，最终分解成水铁矿（FeO(OH)）和硫酸（H
2SO
4）。该过程通过氧化黄铁矿首先产生亚铁离子（Fe2+
)和硫酸根离子 (SO2−
4)，并释放氢正离子（H+）。然后亚铁离子被氧气氧化成铁离子（Fe3+
）水解并释放H+产生FeO(OH)。当黄铁矿被精细分散（最初由泥质沉积物中的硫酸盐还原菌形成的菱形晶体或采矿作业产生的粉尘）时，这些氧化反应发生得更快。

参考资料

  1. ^ Warr, L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineralogical Magazine. 2021, 85: 291–320 [2022-04-22]. （原始内容存档于2022-07-22）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Hurlbut, Cornelius S.; Klein, Cornelis. Manual of Mineralogy  20th. New York, NY: John Wiley and Sons. 1985: 285–286. ISBN 978-0-471-80580-9. 
  3. ^ Pyrite. Webmineral.com. [2011-05-25]. （原始内容存档于2017-12-01）. 
  4. ^ Pyrite. Mindat.org. [2011-05-25]. （原始内容存档于2007-12-12）. 
  5. ^ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (编). Pyrite (PDF). Handbook of Mineralogy. I (Elements, Sulfides, Sulfosalts). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. 1990 [2022-04-22]. ISBN 978-0962209734. （原始内容存档 (PDF)于2010-06-29）. 
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  22. ^ Which Country Imports the Most Unroasted Iron Pyrites in the World? – IndexBox. www.indexbox.io. [2018-09-11]. （原始内容存档于2022-06-25）. 

扩展阅读

  • American Geological Institute, 2003, Dictionary of Mining, Mineral, and Related Terms, 2nd ed., Springer, New York, ISBN 978-3-540-01271-9.
  • David Rickard, Pyrite: A Natural History of Fool's Gold, Oxford, New York, 2015, ISBN 978-0-19-020367-2.

外部链接

 
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