Лимонит ( / ˈ l aɪ m ə ˌ n aɪ t / ) — железная руда , состоящая из смеси гидратированных оксидов-гидроксидов железа (III) различного состава. Общая формула часто записывается как FeO(OH)· n H 2 O , хотя это не совсем точно, поскольку соотношение оксида к гидроксиду может варьироваться в довольно широких пределах. Лимонит — одна из трех основных железных руд , другие — гематит и магнетит , и ее добывают для производства железа по крайней мере с 400 г. до н. э. [4] [5]
Лимонит назван в честь древнегреческого слова λειμών ( leimṓn [leː.mɔ̌ːn] ), что означает « влажный луг », или λίμνη ( límnē [lím.nɛː] ), что означает «болотистое озеро», как намек на его распространение в виде болотной железной руды на лугах и болотах . [6] В своей коричневой форме его иногда называют бурым гематитом [7] или бурой железной рудой . [8]
Лимонит относительно плотный , его удельный вес варьируется от 2,7 до 4,3. [9] Обычно он имеет цвет от среднего до темного желтовато-коричневого. Полоса лимонита на неглазурованной фарфоровой пластине всегда желтовато-коричневая, что отличает его от гематита с красной полосой или от магнетита с черной полосой. Твердость довольно изменчива и колеблется от 1 до 5. В тонком сечении он выглядит как красный, желтый или коричневый и имеет высокий показатель преломления, 2,0–2,4. Минералы лимонита обладают сильным двойным лучепреломлением, но размеры зерен обычно слишком малы, чтобы это можно было обнаружить. [10]
Хотя изначально лимонит определялся как один минерал, теперь лимонит признан полевым термином для смеси родственных гидратированных минералов оксида железа , [11] среди которых гетит , лепидокрокит , [10] акаганеит , [12] и ярозит . [13] Определение точного минерального состава возможно только с помощью методов рентгеновской дифракции . [10] Отдельные минералы в лимоните могут образовывать кристаллы , но лимонит этого не делает, хотя образцы могут иметь волокнистую или микрокристаллическую структуру, [14] и лимонит часто встречается в конкреционных формах или в компактных и землистых массах; иногда сосцевидных, гроздевидных , почковидных или сталактитовых. Из-за своей аморфной природы и появления в гидратированных областях лимонит часто представляет собой глину или аргиллит. Однако существуют псевдоморфозы лимонита по другим минералам, таким как пирит . [9] Это означает, что химическое выветривание преобразует кристаллы пирита в лимонит путем гидратации молекул, но внешняя форма кристалла пирита остается. Псевдоморфозы лимонита также были образованы из других оксидов железа, гематита и магнетита; из карбонатного сидерита и из богатых железом силикатов, таких как альмандиновые гранаты .
Лимонит обычно образуется в результате гидратации гематита и магнетита, окисления и гидратации богатых железом сульфидных минералов и химического выветривания других богатых железом минералов, таких как оливин , пироксен , амфибол и биотит . [10] Он часто является основным компонентом железа в латеритных почвах , а руды лимонита и латерита являются источником никеля и, возможно, кобальта и других ценных металлов, присутствующих в виде следов. [15] [16] Он часто откладывается в сточных водах от горнодобывающих работ.
Богатые никелем лимонитовые руды представляют собой крупнейшие запасы никеля. Такие минералы классифицируются как латеритные месторождения никелевых руд . [17]
Одним из первых применений было использование в качестве пигмента . Желтая форма производила желтую охру , которой славился Кипр , [18] в то время как более темные формы производили более землистые тона. Обжиг лимонита частично изменил его в гематит, производя красные охры, жженые умбры и сиены . [19] Болотная железная руда и лимонитовые аргиллиты добываются как источник железа.
Железные шапки или косицы из кремнистого оксида железа обычно образуются в результате интенсивного окисления залежей сульфидной руды. [20] Эти косицы использовались старателями в качестве указателей на захороненную руду.
Лимонит добывался из-за его сопутствующего содержания золота. Окисление сульфидных месторождений, содержащих золото , часто приводило к концентрации золота в оксиде железа и кварце госсанов. Золото первичных жил концентрировалось в лимонитах глубоко выветренных пород. В другом примере глубоко выветренные железные формации Бразилии служили для концентрации золота с лимонитом образовавшихся почв.
Лимонит был одним из самых ранних материалов, используемых людьми в качестве пигмента, и его можно увидеть в неолитических наскальных рисунках и пиктограммах . [21]
В то время как первой железной рудой, вероятно, было метеоритное железо , а гематит было гораздо легче выплавлять , в Африке, где встречаются первые свидетельства металлургии железа, [ dubious – discussion ] лимонит является наиболее распространенной железной рудой. Перед плавкой, по мере того как руда нагревалась и вода отгонялась, все больше и больше лимонита превращалось в гематит. Затем руду измельчали, нагревая ее выше 1250 °C, [22] при этой температуре металлическое железо начинает слипаться, а неметаллические примеси выбрасываются в виде искр. [ dubious – discussion ] Для обработки лимонита были разработаны сложные системы, в частности в Танзании. [23] Тем не менее, гематит и магнетит оставались рудами выбора, когда плавка производилась в кричных цехах , и только с развитием доменных печей в I веке до н. э. в Китае [24] и около 1150 года н. э. в Европе [25] бурая железная руда лимонита смогла использоваться с максимальной выгодой.
В США добывали болотную железную руду и лимонит, но с развитием передовых методов добычи полезных ископаемых эта добыча прекратилась.
Золотоносные лимонитовые госсаны продуктивно добывались в округе Шаста, горнодобывающем районе Калифорнии. [20] Аналогичные месторождения разрабатывались около Рио-Тинто в Испании и Маунт-Морган в Австралии . В золотом поясе Далонега в округе Лампкин, штат Джорджия, золото добывалось из богатой лимонитом латеритной или сапролитовой почвы.
Поскольку месторождения сапролита во многих местах добычи истощены, лимонит стал наиболее важным источником никеля для использования в энергоемких аккумуляторах.
