Rozklad Železa v Přírodě: Procesy a Výskyt

Ač si to mnoho lidí neuvědomuje, v přírodě je možno nalézt železo i ryzí. Kromě meteoritů lze vzácně nalézt pozemské železo.

Výskyt Železa v Přírodě

Železo se v přírodě vyskytuje v různých formách a minerálech. Níže bude uveden jejich výčet a popis.

Ryzí Železo

V přírodě je možno nalézt železo i ryzí. Dopadl-li meteorit do části světa s dostatkem vláhy, brzy zrezne. Obdobně je tomu v Bühlu u Kasselu, SRN.

V železných meteoritech dominují dvě sloučeniny železa s niklem, tenit a kamazit. Po naleptání nalešténé plochy rozříznutého meteoritem je možno pozorovat tzv. Widmanstättenovy obrazce, kterak se lamely obou fází vůči sobě zákonitě orientují. V železných meteoritech dominují dvě sloučeniny železa s niklem, tenit a kamazit.

Oxidy Železa

Nejběžnější oxid železa. Nejhojnější primární nerost na ložiscích mědi.

Čtěte také: Zahradní potřeby šetrné k přírodě

Hematit (Krevel)

Nejběžnější oxid železa. Vyskytuje se v obdobných horninách jako alfa-železo a v meteoritech. V přírodě je poměrně vzácný (například jako součást natavené kůry železných meteoritů po průletu atmosférou), avšak v technice velmi hojný minerál, tvořící z velké části například kovářské okuje, spolu s magnetitem. Jedincích černostříbrný. označují termínem spekularit. označován termínem “krevel”. předmětech, je tvořena tímto minerálem.

Magnetit (Magnetovec)

Vytváří černé krystaly tvaru osmistěnu, v některých rudách, jako například té z Kiruny, Švédsko, je přítomen právě jako zaoblené černé osmistěny do průměru 3 mm. Je přítomen i v BIF rudách, tvoří běžnou akcesorii magmatických hornin. jeho magnetizmu.

Limonit (Hnědel)

Povrchu limonitem tvořené reziduum. železných předmětech je právě limonit. jenž vzniká při rozkladu sulfidů železa (pyrit, chalkopyrit, markazit).

Sulfidy Železa

Pyrit

Pyrit vytváří nejčastěji krychle zlaté barvy, je označován termínem “kočičí zlato”. téměř na všech hydrotermálních a metamorfogenních ložiscích, kde se vyskytuje železo. Zmiňme například Banskou Štiavnici, kde spolu s chalkopyritem vytváří masivní hnízda. zlatostříbrné barvy. nepostradatelná součást křesacího zařízení pro rozdělání ohně.

Chalkopyrit

Méně často než pyrit tvoří krystaly. zlatá, časem nabíhá do odstínů zelené a modré. cennější. Potíže spjaté s oddělením železa od mědi při hutnění tohoto nerostu ovšem podle všeho vedly naše předky k náhodnému získání prvního (nekvalitního) uměle vyrobeného železa spolu se zamýšlenou mědí, jehož přítomnost jim poskytla vodítko, vedoucí k poznání metalurgie daleko pevnějšího a zušlechtitelnějšího kovu - železa samotného.

Čtěte také: Likvidace voskového odpadu

Uhličitany Železa

Siderit (Ocelek)

Erzberg u Eisenerzu, Štýrsko, Rakousko. rozhraní vápenců a drob (tmavý pískovec) či fylitů v rakouských Alpách. konkrecí (pecek) a vrstev v rámci sedimentárních komplexů, například v břidlicích a jílovcích v okolí Frenštátu pod Radhoštěm, Kopřivnice u Štramberka, Ostrožské Nové Vsi nebo u Hulína poblíž Olomouce či v kladenských jílech. Takové útvary jsou nazývány pelosiderity, a byly historicky těženy jako lokálně významná ruda. Siderit je světle béžový na čerstvém lomu, brzy však působením vlhkosti hnědne. Při pražení uniká CO2 a způsobuje hmotnostní úbytek o 30%. V důsledku toho ale vzniká velmi porézní a železem bohatá hmota, představující jednu z nejlepších surovin pro přímou tavbu železa.

Další Minerály Obsahující Železo

Ilmenit

Přítomnost titanu jej upřednostňuje spíše jako rudu Ti, než železa. legující přísada do speciálních ocelí. v horninách kde vzniká.

Chlority

Skupina chloritu je představována velkou řadou členů různého chemického složení. jsou silikáty makroskopicky podobné slídám, jednoklonné krystalové struktury. z těchto členů obsahují významný podíl železa, jako například chamosit či thuringit. jílovými minerály tvoří například součást tzv. sedimentárního ložiska Fe, v němž je železo obsaženo i v těchto silikátech. Dominuje některým ložiskům oolitických rud v Brdech (například Klabavsko-osecký rudní horizont poblíž Plzně). vystupuje i v takzvaných kyselých rudách ložisek typu Lahn-Dill.

Biologické Procesy a Železo

Biologické procesy minerálů představují fascinující oblast na pomezí mineralogie, biologie a geochemie. Biologické procesy minerálů označují všechny chemické a fyzikální změny minerálů, které jsou přímo nebo nepřímo vyvolány živými organismy. Organismy využívají kontrolované chemické reakce k syntéze minerálů, často s vysoce organizovanou strukturou.

BIF Rudy (Banded Iron Formations)

Jedná se o nejstarší typ železných rud a zároveň největší, co se zásob týče. Jejich vznik je datován na období před 3,7 mld let, kulminují v období cca. (souhlasí s tzv. „Velkým okysličením“) a končí zhruba před 1,8 mld let. Na vznik hlavní části samotných rud poukazuje již zmíněná časová shoda s tzv. okysličením. Dochází ke střídání poloh bohatých oxidy železa s polohami bohatými SiO2. Podobně i dnes fungují stromatolity - kolonie sinic, které si vytvářejí křemenné útvary podobné korálům. Vedne vyrábějí kyslík, v noci SiO2 pro své schránky. (hematit, magnetit, siderit). opál či chalcedon v rámci SiO2 bohatých vrstviček překrystalovaly na hrubozrnné jedince křemene. Nachází se v Minas Geraes, Brazílie.

Čtěte také: Zodpovědný přístup k odpadu

Zpracování daných rud se děje prostřednictvím namletí rudy a následného oddělení hematitu a magnetitu od hlušiny silnými magnety. Často je výsledný koncentrát promíchán s bentonitem (tvořeným jílovým minerálem montmorillonitem) a s obsahem taviv (vápencový prach), jsa poté spečen do formy takzvaného 'aglomerátu'.

Bahenní Rudy

Klasické bahenní rudy, vděčící za svůj vznik mikroorganizmům, jsou bohužel kontaminovány zbytky jejich biomasy a obsahují vysoké procento fosforu.

Oolitické Rudy

Jedná se o lehce přeměněné sedimentární železné rudy, v nichž jsou kromě goethitu a hematitu zastoupeny i železem bohaté chlority (chamosit) a jílové minerály (Fe-montmorillonit), tedy křemičitany železa. Tyto složky jsou přítomny v podobě vajíček (ooidů), která sestávají z jádra, většinou tvořeného zrnem písku či úlomkem fosílie, jež je obrostlé vrstvičkami výše uvedených minerálů železa. Ooidy jsou tmeleny mezerní hmotou bohatší vápníkem, ale s mnohem nižším obsahem železa. Příležitostně je v rudě přítomen i siderit. Vznik těchto rudních poloh a oněch vajíček (ooidů) je interpretován změnami pH a míry redukčních podmínek v rámci vodního prostředí mělkého moře, kde ooidy vznikají. Jejich transportem a akumulací, posléze zpevněním mezerním tmelem vznikají plošně rozsáhlé horizonty.

Vzhledem k podílu mikroorganizmů na jejím vzniku ve vodním prostředí, zbytky jejichž biomasy jsou též obsaženy v rudě, trpí tyto typy rud vysokými obsahy fosforu, v analogii ke klasickým bahenním rudám. Obsahy jsou v řádu několika procent P2O5, bez ošetření tohoto problému jsou výsledné železné houby nekovatelné a rozpadají se. Typickými příklady oolitických rud u nás jsou rudy v Barrandienu poblíž Prahy, vyskytující se především v tzv. Šáreckém souvrství v podobě dvou významných rudních horizontů - klabavsko-oseckého a nučického.

Procesy Rozkladu Železa

Železo se v přírodě neustále účastní cyklu oxidace a redukce. Vlivem atmosférických podmínek a biologických procesů dochází k jeho rozkladu a přeměně na různé sloučeniny. Níže jsou popsány některé z těchto procesů.

Zvětrávání Sulfidů

Jedním z procesů, které mohou místy až v katastrofických rozměrech urychlit a rozšířit vstup arzenu do přírodního prostředí, je zvětrávání sulfidických nerostů obsahujících tento prvek. Nejběžnějším z nich je arzenopyrit, FeAsS. Je třeba si uvědomit, že tyto minerály vznikaly za extrémních podmínek tuhnutí a diferenciace horninových magmat, diametrálně odlišných od podmínek, s jakými se dnes setkáváme na zemském povrchu. Chemický rozklad sulfidických minerálů v přírodě společně působí atmosférický kyslík, oxid uhličitý, popřípadě další atmosférické kyseliny a voda.

V arzenopyritu, který tomuto rozkladu podléhá poměrně rychle, nakonec postupně oxidují všechny jeho chemické složky: sulfidická síra oxiduje na síranový anion (ve vodě obíhající při louhování vzniká kyselina sírová), uvolněné železnaté ionty se postupně oxidují na železité, které však zůstávají ve vzniklém extrémně kyselém prostředí v roztoku, a arzen je za těchto podmínek přítomen v roztoku ve formě nedisociované kyseliny arzenité. Tato kyselina se za přístupu vzduchu pozvolna dále oxiduje na ionty kyseliny arzeničné. Znamená to, že zprvu zůstávají všechny chemické složky arzenopyritu v roztoku. Teprve později a dále od míst chemického zvětrávání arzenopyritu dochází k postupné neutralizaci odtékajících roztoků.

Ta má za následek hydrolýzu do té doby rozpuštěných iontů trojmocného železa, při které se z vody začíná vylučovat rezavý hydroxid železitý. Díky jeho specifickým chemickým vlastnostem a velikému povrchu vznikající sraženiny je na této fázi (sorpčně a spolusrážením) zachycována také většina arzenu. Je však třeba říci, že jednotlivé popsané děje probíhají různou rychlostí a některé z nich jsou ve skutečnosti velmi pomalé.

Koroze Pyritu a Markazitu

Rozklad pyritu nebo markasitu může představovat vážný problém. Množství pyritu a jiných sulfidů. Mechanismus rozkladu sulfidů za atmosférických podmínek není doposud úplně objasněn. suchý" i když se na něm nachází 2 g vody na 1 m2.

Vlastni proces koroze odpovídá tzv. pevné fáze, ve styku s kyslík obsahujícím roztokem. Na katodických doménách k rozpouštěni pyritu nedochází. diferenciaci obou dílčích reakcí. a k rozpouštění pevné fáze zde dochází málo nebo vůbec ne. Tento tzv. článek je také vlastním "motorem" koroze.

Fe(II)-sulfát, aktivuji další korozi. hygroskopické a napomáhají tak ke zvýšenému přijmu vlhkostí ze vzduchu. často celá staletí bez evidentních známek rozkladu. plocha jemnozrnného pyritu. příznivá pro průběh koroze. odchylky od stechiometrického složení a isomorfní substituce. činnost bakterií. sulfidů podstatně urychlit. zvýší reakční rychlost 3 až 10 krát. nestabilních pyritů a markasitů působí bakterie i ve sbírkových podmínkách.

Ochrana Železa Před Rozkladem

Sbírkách lze vzorky, náchylné k rozkladu, poměrně snadno identifikovat. se zřetelným “kovovým" zápachem na prstech po jejich dotyku. pyritu v každém případě zapotřebí zároveň kyslíku a vody. vlhkostí. dlouhodobě podstatně méně praktické. alkoholu. Je dodáván ve formě ca. firma Krantz, Bonn).

Vznik Ložisek Železa

Ložiska železa vznikají různými geologickými procesy, které vedou k akumulaci železa v určitých oblastech. Mezi tyto procesy patří:

• Magmatická diferenciace
• Hydrotermální aktivita
• Sedimentární procesy
• Metamorfóza

Magmatická Ložiska

Pojem “magma” označuje taveninu, vystupující z hlubin Země směrem k povrchu. nakonec magma utuhne zcela. nichž pro nás je důležitý hlavně jeden - vykrystalování určité složky v raných stádiích tuhnutí magmatu , poté pokles vznikajících krystalů taveninou až ke dnu magmatického tělesa a jejich následná akumulace v dané zóně. Daná ložiska jsou označována pojmem 'kumulátové rudy'. Typickými minerály železa jsou ilmenit a magnetit, kromě toho i pentlandit, sirník železa a niklu.

Hydrotermální Ložiska

Hydrotermálních žilách a ložiscích (např. Banská Štiavnica). určitých rozhraních vznikají, jinde se noří jeden pod druhý a zanikají. vznikají, dochází k výstupu magmatu velmi blízko povrchu a eventuelně i na něj. novému. Takto vznikají rozeklané středooceánské hřbety. mořská voda směrem dolů, dokud se dostatečně nepřehřeje, a nezačne opět vystupovat. ochladne a již v sobě veškeré rozpuštěné složky neudrží. styku s chladnou okolní mořskou vodou, vytvářeje nejprve komínovitý útvar (tzv.

Rudy v ložiscích Lahn-Dill se dělí na tzv. blíže centru akumulace, obsahující hlavně magnetit, lokálně siderit. zemské kůře, podél vrstevních ploch a jiných rozhraní, kde je zvýšená propustnost hornin. směrem do hloubky. hornin. okolní hornině. zábrany proudily, se ruda vyskytuje v podobě žil. roztoků dále k povrchu a jejich hromadění a stagnaci. rud v zóně kopírující zhruba hranici s nepropustným nadložím. (metasomatóze). mnohem nižší teplotu. jež dalo celosvětový název danému druhu rudního výskytu - Erzberg u Eisenerzu. žíly se sideritem, dokud nedosáhly vrstvy snadno rozpustného Saubergského vápence. jejich další výstup vzhůru. nadložním vápencem v rámci Hornorakouských Alp. vystupujících roztoků a tvorbu ložisek železa podél daného rozhraní. podél vrstevních ploch v horninách.

Vliv Lidské Činnosti

Z rozložení arzenu v litosféře pak plyne velmi výrazné rozšíření jeho koloběhu v přírodním prostředí lidskou činností: v důsledku intenzivní těžby a zpracování sulfidických rud, metalurgických procesů a spalování uhlí převládají podle J. Nriaga a J. Pacyny v globálním měřítku antropogenní emise arzenu nad jeho přirozenými vstupy do ovzduší 1,6 - až 2,8krát (v České republice bude toto číslo nepochybně mnohem, mnohem větší).

Oxidace sulfidů by např. zcela jistě významně urychlila těžba zlatonosné horniny na Mokrsku. Je tam v průměru asi 300 g arzenu v jedné tuně horniny, převážně ve formě arzenopyritu. V tomto ložisku je zlato přítomno velmi drobně rozptýlené, takže by se při těžbě musela hornina postupně drtit a mlít až na velikost zrna menší než 0,05 mm. Arzenové havárie spojené s těžbou zlata jsou bohužel dost běžné. Jejich rozsah a závažnost závisí především na rozsahu a charakteru těžební činnosti, složení těžené horniny, klimatických podmínkách a kvalitě příslušných technologií.

tags: #rozklad #železa #v #přírodě #proces

Oblíbené příspěvky:

• Kritika klimatické dohody
• Jak na likvidaci stavebního odpadu?
• Udržitelné stavebnictví
• Ekologická Stavební - Králův Dvůr realizace
• O určení znečištění ovzduší