Datos minerales
¿Qué son los minerales?
Todos los aspectos de la vida humana, incluidos los alimentos, la ropa, la vivienda y el transporte, son inseparables de los minerales. Por ejemplo, todos los materiales necesarios para construir una casa, las piedras preciosas que llevas contigo y la sal comestible diaria provienen de minerales.
¿Qué son los minerales?
Solo se pueden llamar minerales las sustancias que cumplen las siguientes condiciones:
1) Los minerales son compuestos naturales o sustancias simples formadas por diversos procesos geológicos, como el vulcanismo. Pueden ser sólidos (como los diamantes, diamantes), líquidos (como el mercurio natural), gaseosos (como el vapor de agua en las chimeneas volcánicas) o coloides (como el ópalo).
2) Los minerales tienen determinadas composiciones químicas. Por ejemplo, los componentes de los diamantes son carbono elemental (C) y, a veces, dióxido de silicio (SiO2). Sin embargo, los componentes minerales naturales no son completamente puros y suelen contener pequeñas cantidades de impurezas.
3) Los minerales también tienen una determinada estructura cristalina, y sus átomos están dispuestos de forma regular. Por ejemplo, la disposición cristalina actual es que un ion de oxígeno está conectado a cada una de las cuatro esquinas de los iones de silicio para formar un tetraedro. Estos tetraedros están conectados entre sí en las esquinas para formar una estructura estructural tridimensional.
Todos los minerales sólidos tienen una forma determinada si se les da suficiente espacio para crecer. Por ejemplo, los diamantes tienen forma octaédrica, a menudo formando cilindros con franjas horizontales una encima de la otra. Cuando no hay espacio para el crecimiento, su forma inherente no puede expresarse.
4) Los minerales tienen propiedades físicas relativamente estables. Por ejemplo, la galena es gris acero, tiene un brillo metálico brillante y es opaca. Su polvo (estrías) es negro y suave (se puede cortar con un cuchillo), se puede dividir en tres grupos de superficies de hendidura lisas en ángulo recto entre sí (escisión perfecta) y es muy pesado (gravedad específica 7,4-7,6). .
5) Los minerales son las unidades básicas de los minerales y las rocas.
Minerales y Mena
¿Qué es un mineral?
Por lo general, a la materia sólida extraída de los depósitos metálicos que tiene valor para fundir metales se le llama mineral, comúnmente conocido como mena. En la terminología de procesamiento de minerales, se denomina mineral en bruto, mineral grueso o arenado. El mineral se compone generalmente de minerales metálicos útiles, a saber, minerales y su ganga asociada.
Los minerales minerales se refieren a minerales de los que se pueden extraer industrialmente uno o varios elementos metálicos útiles. Los minerales son en su mayoría minerales opacos, a menudo con un brillo metálico, como la calcopirita y la galena, que son cobre y plomo respectivamente. Pero algunos son minerales transparentes. Los minerales a veces se presentan en forma de metales naturales, como el oro y el platino naturales, pero la mayoría son compuestos químicos.
Diversos metales utilizados en la industria se extraen de muchos tipos de minerales metálicos. Un elemento metálico se puede extraer de varios minerales diferentes. Por ejemplo, el cobre se puede extraer de la calcocita, bornita, calcopirita, calcopirita, cobre natural y malaquita. De manera similar, algunos minerales también pueden extraer dos o más elementos metálicos, como el mineral de uranio, vanadio y potasio, que puede extraer uranio y vanadio.
En los caracteres chinos, los dos caracteres "mío" y "zhen" son comunes, pero al principio reflejaban la comprensión que la gente tenía de dos minerales con diferentes propiedades en la naturaleza: el primero se refiere a minerales no metálicos, el Este último se refiere a minerales metálicos. En la antigua China, todos los materiales minerales que no eran procesados ni refinados se llamaban "mío" y "sopa". La gente primero utilizó piedra y arcilla y luego comenzó a fundir minerales metálicos. El surgimiento, coexistencia y popularidad de las palabras "mío" y "pueblo" reflejan el desarrollo de las fuerzas productivas sociales.
La palabra "mío", originalmente escrita como "", simboliza la imagen de una herramienta de minería. Ya en el Período de los Reinos Combatientes (475 a. C. - 221 a. C.), algunos funcionarios a cargo de la minería llamaban "Man" y "Kuang" para simbolizar el sonido de la minería.
En Occidente, las actividades mineras comenzaron relativamente tarde y no se expandieron hasta la Edad Media, por lo que la palabra "minerales" apareció más tarde. Proviene del vocablo latín medieval minera, que originalmente significa mina, mena, mineral, de donde proviene la palabra mina. Evidentemente, en Occidente el concepto de "minerales" también se formó sobre la base de las prácticas de producción.
Minerales y Rocas
Los minerales se encuentran ampliamente distribuidos en la corteza terrestre. Por ejemplo, el oro en la arena, el agua y el hielo en ríos y lagos, la sal en los lagos salados, el feldespato y la mica en el granito son todos minerales.
Aunque algunas sustancias similares en composición y propiedades a los minerales naturales pueden obtenerse en condiciones de laboratorio, se denominan "minerales artificiales" o "minerales artificiales" porque son sintetizados artificialmente y no producto de procesos geológicos naturales. Minerales Sintéticos".
Los meteoritos y las piedras lunares provienen de otros cuerpos celestes y los minerales que contienen se denominan "minerales de meteoritos" y "minerales de piedras lunares" o "minerales cósmicos". De esta forma se pueden distinguir de los minerales formados en la Tierra.
¿Qué es una roca?
Las rocas son agregados sólidos estables formados por diversos procesos geológicos en la parte superior de la tierra (corteza y manto superior), y están compuestas por uno o más minerales y vidrio natural.
No es difícil deducir de esto que las rocas son agregados compuestos por uno o varios minerales. Entre ellas, las rocas compuestas por un solo mineral se denominan monacita, como el mármol compuesto por calcita y la cuarcita compuesta por cuarcita. Se denominan rocas compuestas a las rocas compuestas por varios minerales, como el granito compuesto por feldespato y mica, el gabro compuesto por plagioclasa básica y piroxeno, etc. Además, las rocas son sólidos con formas estables. Los líquidos sin una forma determinada, como el petróleo, el gas, la arena suelta, el barro, etc., no son rocas.
Minerales artificiales
Debido a que algunos minerales se producen en pequeñas cantidades en la naturaleza y no pueden satisfacer las necesidades de la producción industrial, la investigación sobre minerales artificiales comenzó en la década de 1940. El rendimiento de muchos minerales artificiales es cercano o superior al de los minerales naturales correspondientes. Algunos minerales artificiales pueden reemplazar ciertos minerales naturales a un costo menor que el costo de extraer minerales naturales, y la calidad y el tamaño de las partículas de los minerales son controlables. Por tanto, la investigación y producción de minerales artificiales se está desarrollando rápidamente.
Tiene efecto piezoeléctrico. Las rodajas de cristal cortadas en una dirección determinada se utilizan ampliamente en la industria electrónica, como en el radar. Sin embargo, para obtener tales rodajas, deben ser transparentes, sin defectos y de un tamaño determinado (al menos 6 × 6 × 6 mm). Aunque los cristales están ampliamente distribuidos en la naturaleza, hay muy pocos cristales que cumplan con los requisitos. Incluso si existe tal cristal, es fácil de romper durante el proceso de extracción, lo que afecta su valor de uso. Desde que en 1947 se cultivaron cristales artificiales en el laboratorio, se ha proporcionado una gran cantidad de cristales transparentes y utilizables para la producción industrial. Los cristales sensibles al tiempo que se utilizan actualmente en las industrias óptica y electrónica son todos cristales artificiales sensibles al tiempo. A finales de los años 1980, la capacidad de producción estacional artificial del mundo se acercaba a las 2.000 toneladas.
Los diamantes se utilizan en la perforación y el corte, la industria electrónica y la industria de las gemas debido a su máxima dureza, propiedades semiconductoras y brillo deslumbrante. Los diamantes sintéticos se han sintetizado en laboratorios desde 1955, pero el tamaño es sólo de aproximadamente 1 quilate. Este tipo de diamante no es lo suficientemente transparente, por lo que se utiliza principalmente en la industria del corte. Sin embargo, sólo una pequeña cantidad de diamantes utilizados en joyería son sintéticos y la mayoría utiliza otros minerales sintéticos como sustitutos del diamante. Circonia cúbica artificial, rutilo artificial, espinela artificial, etc. Estos minerales tienen un alto índice de refracción y dispersión, y pueden tener un efecto de dispersión brillante después del corte. Se pueden utilizar en la industria de la joyería en lugar de diamantes y engastados en anillos. Los diamantes sintéticos contienen impurezas como B, Be y Al, que hacen que sus propiedades semiconductoras sean mejores que las de los diamantes naturales.
Con la mejora del nivel de vida de las personas, la demanda de piedras preciosas está aumentando. Sin embargo, la producción de piedras preciosas es pequeña y su distribución es limitada, por lo que las piedras preciosas sintéticas han reemplazado a las piedras preciosas naturales correspondientes. La esmeralda artificial, el corindón artificial, la roca metamórfica artificial y la turquesa artificial son básicamente lo mismo que las piedras preciosas naturales y todas ya se producen y venden en el mercado.
La investigación sobre minerales artificiales se está desarrollando rápidamente. Hoy en día, no solo se sintetizan minerales artificiales similares a los producidos en la naturaleza, sino que también se sintetizan en el laboratorio muchos cristales artificiales que no se encuentran en la naturaleza para satisfacer las necesidades de la industria.
Composición química de los minerales
La composición química y la estructura cristalina de los minerales son los dos factores más básicos que determinan todas las propiedades de los minerales. Pero puede cambiar dentro de un rango pequeño y determinado. Según sus cambios evidentes, podemos dividir los minerales en las siguientes categorías:
1) Minerales con composiciones químicas básicamente fijas. La composición química de este tipo de minerales es básicamente fija, es decir, el rango de cambios en su composición es muy pequeño y generalmente puede ignorarse por completo. Obedecen químicamente ciertas leyes proporcionales y múltiples leyes proporcionales, y sus composiciones químicas pueden expresarse mediante fórmulas químicas definidas. Por ejemplo, diamante C, halita NaCl, calcopirita CuFeO2, hematita Fe2O3, barita Ba[SO4], dolomita CaMg(CO3)2, etc.
2) Minerales de composición química incierta. La composición química de dichos minerales puede variar dentro de un cierto rango, y este cambio es causado por variaciones en los componentes que componen el propio mineral. Básicamente se puede resumir en tres situaciones: una es una solución sólida, otra es agua de zeolita que contiene minerales o agua entre capas y la otra es coloide.
Por ejemplo, olivino (Mg, Fe) [SiO _ 4], los elementos escritos entre paréntesis y separados por comas en la fórmula química indican que son elementos de reemplazo isomórficos y la proporción de Mg y Fe no es fija.
3) Minerales que no cumplen la proporción de combinación. También sabemos que los componentes químicos de todos los minerales cristalinos obedecen a las leyes de proporción constante y de proporciones múltiples, y existe una determinada proporción de combinación entre cada componente. Pero algunos cristales no obedecen estas reglas, por lo que se denominan no compuestos más que compuestos. Por ejemplo, la galena Fe1-xO siempre tiene menos átomos de Fe que átomos de O. Este fenómeno es causado por algunos defectos en la estructura cristalina.
El uso de minerales
Se puede decir que el uso de minerales está en todas partes de nuestras vidas. Además de utilizar los componentes de los minerales, utiliza diversas propiedades físicas de los minerales.
Utilización de los componentes de los minerales
Industria metalúrgica: extraer elementos útiles de los minerales y fundirlos en los metales necesarios para diversas industrias. Los más importantes son la extracción de hierro a partir de magnetita y hematita; plomo de galena; cobre de calcopirita y bornita y cromo de cromita; El mineral más productivo de mi país es la wolframita, y el tungsteno que se extrae de él ocupa el primer lugar en el mundo. Hunan, China, es una fuente mundialmente famosa de minerales de antimonio, de los cuales se extrae una gran cantidad de antimonio. La bastnasita utilizada para extraer elementos de tierras raras de los depósitos de tierras raras de Bayan Obo en Mongolia Interior es también la más abundante del mundo. Los metales como el berilio necesarios en la industria de defensa se extraen de la piedra, el niobio y el tantalio se extraen de la columbita y la tantalita, y el sodio en la industria de la energía atómica se extrae del mineral de sodio cristalizado.
Además de los elementos principales, los minerales también se mezclan con algunos oligoelementos, como cadmio, indio, germanio, etc., llamados elementos dispersos. Estos metales tienen usos importantes en la industria electrónica. También extraemos estos elementos dispersos y los fundimos hasta convertirlos en metal mientras extraemos el elemento principal.
Materias primas químicas: La fluorita se puede extraer para producir ácido fluorhídrico y la pirita se puede convertir en ácido sulfúrico.
Agricultura: Como fertilizante para aumentar la producción agrícola, excepto algunos fertilizantes sintéticos, se utiliza sal potásica como fertilizante potásico y apatita como fuente de fertilizante fosfatado.
Utilizar las propiedades físicas de los minerales
Propiedades ópticas: La calcita, la fluorita y la fluorita se utilizaron por primera vez como prismas en instrumentos ópticos. Posteriormente, se descubrió que muchos minerales tienen propiedades ópticas especiales. .
En 1960, se descubrió que la piedra preciosa (corindón) podía utilizarse como material clave para la emisión de láser. El monocristal de mineral de sulfuro de cadmio tiene una fotoelasticidad especial y puede usarse en radar. La molibdenita coloreada tiene un efecto acústico-óptico y puede producir difracción de luz bajo la acción de ondas sonoras. La scheelita y la turquesa tienen un efecto de cambio de color. La scheelita aparece blanca bajo la luz solar y violeta bajo la luz ultravioleta, mientras que la turquesa aparece verde bajo la luz solar y roja bajo la luz, y puede usarse para grabación y almacenamiento holográficos con láser. El monocristal de esfalerita se utiliza como material láser semiconductor UV.
Propiedades electrónicas: El cobre es el material conductor más común en los cables. Diamond 2 es un importante instrumento semiconductor. Galena se puede utilizar como principal material de conversión fotoeléctrica del infrarrojo cercano y se utiliza principalmente en detección de satélites, reconocimiento militar, instrumentos médicos de imágenes térmicas y otros campos. Es piezoeléctrico y se utiliza principalmente en radares, comunicaciones, microprocesadores, etc. La mica y el talco se utilizan como materiales aislantes.
Propiedades mecánicas: Utilizados principalmente como material de molienda y corte, se puede utilizar cualquier mineral con una dureza superior a Mohs 7, entre los que el diamante tiene la mayor dureza, seguido del corindón, topacio y zafiro.
Otras propiedades: El amianto se puede utilizar como material aislante térmico debido a su baja conductividad térmica, y como materiales aislantes térmicos se pueden utilizar tableros de amianto y otros productos. Los minerales con puntos de fusión elevados, como la mullita, se pueden utilizar como materia prima para materiales refractarios. La zeolita, atapulgita, montmorillonita, paligorskita, sepiolita y otros minerales pueden eliminar elementos tóxicos y metales pesados de las aguas residuales. Son materiales filtrantes que pueden absorber impurezas en gases y líquidos, como la cerveza, y son una materia prima importante para controlar la contaminación del agua.
Algunos minerales también se pueden utilizar en la medicina tradicional china, como el yeso, el cinabrio y el bórax.
Las piedras preciosas y el jade se han convertido en adornos preciosos debido a su brillo deslumbrante y su altísimo valor.
¿Cómo se forman los minerales?
Los minerales son producto de diversos procesos geológicos de la naturaleza. Los procesos geológicos en la naturaleza se pueden dividir en procesos endógenos, procesos exógenos y procesos metamórficos según sus propiedades y fuentes de energía. La energía endógena proviene del interior de la tierra, como el vulcanismo y el magmatismo; los efectos exógenos son los efectos producidos por la energía solar, el agua, la atmósfera y los organismos (incluida la meteorización y la sedimentación se refiere a los minerales formados bajo ciertas temperaturas y presiones); . se producen cambios.
Bajo estas tres condiciones, hay tres formas en que se forman los minerales:
Los volcanes expulsan vapor de azufre o gas H2S de un estado gaseoso a un estado sólido. El primero puede sublimarse directamente en azufre natural debido a una caída repentina de temperatura, y el gas H2S puede reaccionar con el O2 de la atmósfera para generar azufre natural. El azufre natural formado de esta manera existe en el grupo de volcanes Datun y en la isla Guishan en la provincia china de Taiwán.
La transformación de líquido a sólido es la principal forma de formación de minerales y se puede dividir en dos formas.
(1) Evaporación y cristalización de la solución. En la cuenca Qaidam en Qinghai, China, debido a la evaporación prolongada del agua del lago salado, el agua del lago salado se concentra y satura continuamente, y muchos minerales de sal, como la sal gema, cristalizan en ella. .
(2) Enfriar y cristalizar a partir de la solución. El magma fundido bajo la corteza terrestre es un silicato fundido a alta temperatura con una composición extremadamente compleja (su estado es como el del acero fundido en un horno de fabricación de acero). Durante el ascenso, la temperatura continúa disminuyendo. Cuando la temperatura es inferior al punto de fusión de un mineral, cristaliza para formar el mineral. A medida que baja la temperatura, todos los componentes del magma cristalizan para formar una serie de minerales. Generalmente, los minerales con puntos de fusión altos cristalizan primero en minerales.
El cambio de sólido a sólido es principalmente de amorfo a cristalino. El flujo de lava que brotó del volcán se enfrió rápidamente y no tuvo tiempo de formar minerales cristalinos, sino que se convirtió en vidrio volcánico amorfo. Con el tiempo, estos cuerpos amorfos pueden transformarse gradualmente en diversos minerales cristalinos.
Los minerales formados por aglomeración coloidal se denominan minerales coloidales. Por ejemplo, el agua de un río puede transportar muchos coloides y encontrarse con agua de mar en su desembocadura. Dado que el agua de mar contiene una gran cantidad de electrolitos, los coloides del agua de río se gelifican formando minerales coloidales. Así se forma la hematita oolítica en las zonas costeras.
Los minerales se forman bajo determinadas condiciones físicas y químicas. Cuando las condiciones externas cambian, los minerales originales pueden cambiar y formar otro mineral nuevo, como la pirita. Después de que el agua y la atmósfera pasan a través de la superficie, se puede formar limonita.