Siderit – Enzyklopädie

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Siderit ist auch die Bezeichnung für eine Art Eisenmeteorit.

Siderit ist ein Mineral aus Eisen (II) carbonat (FeCO 3 ). Es hat seinen Namen vom griechischen Wort σίδηρος sideros, "Eisen". Es ist ein wertvolles Eisenmineral, da es zu 48% aus Eisen besteht und weder Schwefel noch Phosphor enthält. Zink, Magnesium und Mangan ersetzen üblicherweise das Eisen, was zu den festen Lösungsserien Siderit-Smithsonit, Siderit-Magnesit und Siderit-Rhodochrosit führt. [2]

Siderit hat eine Mohs-Härte von 3,75-4,25, ein spezifisches Gewicht von 3,96, einen weißen Streifen und ein spezifisches Gewicht von 3,96 ein glasiger Glanz oder Perlglanz. Siderit ist unterhalb seiner Néel-Temperatur von 37 K antiferromagnetisch, was seine Identifizierung erleichtert. [4]

Es kristallisiert im trigonalen Kristallsystem und hat eine rhomboedrische Form, typischerweise mit gekrümmten und gestreiften Flächen. Es kommt auch in Massen vor. Die Farbe reicht von gelb bis dunkelbraun oder schwarz, wobei letzteres auf die Anwesenheit von Mangan zurückzuführen ist.

Siderit kommt häufig in hydrothermalen Adern vor und ist mit Baryt, Fluorit, Bleiglanz und anderen assoziiert. Es ist auch ein häufig vorkommendes diagenetisches Mineral in Schiefern und Sandsteinen, wo es manchmal Konkretionen bildet, die dreidimensional erhaltene Fossilien einschließen können. [5] In Sedimentgesteinen bildet sich Siderit häufig in geringen Grabtiefen Ablagerungsumgebung der umgebenden Sedimente. [6] Darüber hinaus wurde in einer Reihe von neueren Studien die Sauerstoffisotopenzusammensetzung von Sphaerosiderit (ein mit Böden assoziierter Typ) als Proxy für die Isotopenzusammensetzung von Meteorwasser kurz nach der Ablagerung verwendet. [7]

Spathisches Eisenerz [ edit ]

Obwohl spathische (Carbonat-) Eisenerze wie Siderit für die Stahlproduktion von wirtschaftlicher Bedeutung waren, sind sie als Erz alles andere als ideal.

Ihre hydrothermale Mineralisierung neigt dazu, sie als kleine Erzlinsen auszubilden, häufig nach stark eintauchenden Einstreuebenen. [i] Dies macht sie nicht für Tagebauarbeiten geeignet und erhöht die Kosten für die Bearbeitung durch Bergbau mit horizontalen Stopps. Da die einzelnen Erzkörper klein sind, kann es auch erforderlich sein, die Grubenkopfmaschinerie, den Wickelmotor und den Pumpmotor zwischen diesen Körpern zu vervielfältigen oder zu verschieben, wenn jeweils gearbeitet wird. Dies macht den Abbau des Erzes zu einer teuren Angelegenheit im Vergleich zu typischen Eisenstein- oder Hämatit-Tagebauen. [ii]

Das gewonnene Erz weist auch Nachteile auf. Das Carbonaterz ist schwieriger zu schmelzen als ein Hämatit oder ein anderes Oxiderz. Um das Karbonat als Kohlendioxid zu entfernen, wird mehr Energie benötigt, und das Erz "tötet" den Hochofen, wenn es direkt hinzugefügt wird. Stattdessen muss das Erz vorgeröstet werden. Die Entwicklung spezifischer Techniken für den Umgang mit diesen Erzen begann im frühen 19. Jahrhundert, hauptsächlich mit der Arbeit von Sir Thomas Lethbridge in Somerset. [11] Seine 'Eisenmühle' von 1838 verwendete einen konzentrischen Dreikammer-Röstofen, bevor sie das Erz passierte zu einem separaten Reduktionsofen zum Schmelzen. Einzelheiten dieser Mühle waren die Erfindung von Charles Sanderson, einem Stahlhersteller aus Sheffield, der das Patent dafür innehatte. [12]

Diese Unterschiede zwischen spathischem Erz und Hämatit haben zum Scheitern von a geführt Zahl der Bergbauunternehmen, insbesondere die Brendon Hills Iron Ore Company.

Spathic Eisenerze sind reich an Mangan und weisen einen vernachlässigbaren Phosphorgehalt auf. Dies führte zu einem großen Vorteil im Zusammenhang mit dem Bessemer-Stahlherstellungsprozess. Obwohl die ersten Demonstrationen von Bessemer im Jahr 1856 erfolgreich waren, scheiterten spätere Versuche, dies zu reproduzieren. Die Arbeiten des Metallurgen Robert Forester Mushet ergaben, dass der Grund dafür die Art der schwedischen Erze war, die Bessemer unschuldig verwendet hatte und die einen sehr niedrigen Phosphorgehalt aufwiesen. Die Verwendung eines typischen europäischen Erzes mit hohem Phosphorgehalt in Bessemers Konverter ergab einen Stahl von schlechter Qualität. Um hochwertigen Stahl aus einem Erz mit hohem Phosphorgehalt herzustellen, erkannte Mushet, dass er den Bessemer-Konverter länger betreiben konnte, indem er alle Verunreinigungen des Stahls einschließlich des unerwünschten Phosphors und des essentiellen Kohlenstoffs verbrannte und dann Kohlenstoff mit Mangan wieder hinzufügte die form eines zuvor obskuren ferromanganerzes ohne phosphor, spiegeleisen. Dies führte zu einer plötzlichen Nachfrage nach Spiegeleisen. Obwohl es nicht in ausreichender Menge als Mineral verfügbar war, lernten Stahlwerke wie das in Ebbw Vale in Südwales bald, es aus den spathischen Sideriterzen herzustellen. Für einige Jahrzehnte waren nun spathische Erze gefragt und dies förderte ihren Abbau. Mit der Zeit wurde jedoch der ursprüngliche "saure" Liner aus kieselhaltigem Sandstein oder Ganister des Bessemer-Konverters durch einen "basischen" Liner im entwickelten Gilchrist-Thomas-Verfahren ersetzt. Dies entfernte die Phosphorverunreinigungen als Schlacke, die durch chemische Reaktion mit der Auskleidung erzeugt wurden und kein Spiegeleisen mehr benötigten. Ab den 1880er Jahren sank die Nachfrage nach den Erzen erneut und viele ihrer Minen, einschließlich der der Brendon Hills, wurden bald darauf geschlossen.

Galerie [ Bearbeiten ]

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    Siderite – Redruth, Cornwall, England

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    Sideritkristalle mit Bleiglanz und Quarz (Größe: 6,2 x 4,1 x 3,6 cm)

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    Scheibenförmige braune Sideritkristalle auf Chalkopyriten

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    Siderit geschnitten von Minas Gerais, Brasilien (Größe: 5 x 3,2 mm)

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    Colorado-Siderit mit scharfen Klingen aus olivbraunem und leicht akzentuierendem Quarz

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    Versteinerte Siderit-Konkretion aus dem unteren Karbon.

  1. ^ Einige Siderite bilden sich neben Goethit auch in Mooreisenvorkommen, diese sind jedoch klein und wirtschaftlich unbedeutend.
  2. ^ Sowohl Eisensteine ​​als auch bandierte Eisenformationen sind sedimentäre Formationen und somit wirtschaftlich lebensfähig Ablagerungen können erheblich dicker und umfangreicher sein. [10]

Referenzen [ edit

  1. ^ Handbook of Mineralogy
  2. ^ a 19659034] b Mindat
  3. ^ Webmineral-Daten
  4. ^ Frederichs, T .; von Dobeneck, T .; Bleil, U .; Dekkers, M. J. (Januar 2003). "Auf dem Weg zur Identifizierung von Siderit, Rhodochrosit und Vivianit in Sedimenten anhand ihrer magnetischen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen". Physik und Chemie der Erde, Teile A / B / C . 28 (16–19): 669–679. doi: 10.1016 / S1474-7065 (03) 00121-9.
  5. ^ Russell Garwood, Jason A. Dunlop und Mark D. Sutton (2009). "High-Fidelity-Röntgenmikrotomographie-Rekonstruktion von Siderit-gehosteten kohlenstoffhaltigen Spinnentieren". Biology Letters . 5 (6): 841–844. doi: 10.1098 / rsbl.2009.0464. PMC 2828000 . PMID 19656861.
  6. ^ Mozley, P. S., 1989, Relation zwischen der Ablagerungsumgebung und der Elementzusammensetzung des frühen diagenetischen Siderits: Geology, v. 17, p. 704-706
  7. ^ Ludvigson, GA, Gonzalez, LA Metzger, RA, Witzke, BJ, Brenner, RL, Murillo, AP und White, TS, 1998, Meteorische Sphäerosideritlinien und deren Verwendung für die Paläohydrologie und Paläoklimatologie: Geology, v. 26, p. 1039-1042
  8. ^ Prothero, Donald R .; Schwab, Fred (1996). Sedimentgeologie . New York: W.H. Freeman und Company. S. 300–302. ISBN 0-7167-2726-9 .
  9. ^ Jones, M.H. (2011). Die Brendon Hills Iron Mines und die West Somerset Mineral Railway . Lightmoor-Presse. S. 17–22. ISBN 9781899889-5-3-2 .
  10. ^ GB 7828, Charles Sanderson, "Smelting Iron Ores", herausgegeben im Oktober 1838