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黃鐵礦

黃鐵礦（英語：Pyrite），別名硫鐵礦、愚人金，化學式為FeS2（二硫化亞鐵）黃鐵礦是最豐富的硫化物礦物。黃鐵礦的金屬光澤和淡黃銅黃色的色調使它表面上與黃金相似，因此有愚人金的綽號。黃鐵礦是提取硫、製造硫酸的主要礦物原料。其特殊的形態色澤，有觀賞價值。一些黃鐵礦磨製成寶石也很受歡迎。

黃鐵礦
來自秘魯安卡什Huanzala礦的有光澤的立方黃鐵礦晶體，一些表面顯示出特徵性的條紋。
（尺寸：7.0 × 5.0 × 2.5 cm）
基本資料
類別硫化物礦物
化學式FeS2
IMA記號Py[1]
施特龍茨分類2.EB.05a
戴納礦物分類2.12.1.1
晶體分類五角十二面體 (m3)
H-M記號：(2/m 3)
晶體空間群Pa3
晶胞a = 5.417 Å, Z = 4
性質
顏色淡銅黃色反光；使顏色變暗和呈虹彩
晶體慣態立方體，面可能有條紋，但也經常是八面體和五角十二面體。常相互生長、塊狀、放射狀、粒狀、球狀和鍾乳狀。
晶系立方
雙晶滲透和接觸孿晶
解理{001}模糊；{011}和{111}分離
斷口嚴重參差狀，有時貝殼狀
韌性/脆性脆
莫氏硬度6–6.5
光澤金屬光澤
條痕綠黑色至棕黑色
透明性不透明
比重4.95–5.10
密度4.8–5g/cm³
熔性2.5–3
其他特徵抗磁性
參考文獻[2][3][4][5]

黃鐵礦通常與石英脈、沉積岩和變質岩以及煤層中的其他硫化物或氧化物伴生，並作為化石中的替代礦物。[6]

發現

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黃鐵礦是最常見的硫化物礦物，廣泛存在於火成岩、變質岩和沈積岩中。它是火成岩中常見的副礦物，偶爾也會出現在原始岩漿中由不混溶的硫化物相產生的較大塊狀礦物中。它作為接觸變質作用的產物存在於變質岩中。它也形成為高溫熱液礦物，儘管偶爾會在較低溫度下形成。[2]

黃鐵礦既作為原生礦物存在於原始沉積物中，又作為次生礦物在成岩作用中沉積。[2]在還原環境條件下形成黑色頁岩和其他沉積岩中的化石之後，黃鐵礦和白鐵礦通常作為其替代假象出現。[7]黃鐵礦作為頁岩中的副礦物很常見，它是由缺氧海水沉澱形成的，煤層通常含有大量的黃鐵礦。[8]

用途

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在斯洛伐克佩爾內克附近廢棄的黃鐵礦礦井

用作火源

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黃鐵礦在16世紀和17世紀曾短暫流行，作為早期火器的點火源，最著名的是簧輪槍，其中將黃鐵礦樣品放在圓形銼刀上摩擦以產生開火所需的火花。[9]

黃鐵礦、燧石和一種由南澳大利亞的Kaurna人用桉樹皮製成的火種一起作為一種傳統的生火方法使用。[10]

生產硫酸亞鐵

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黃鐵礦自古典時代就被用於生產硫酸亞鐵。黃鐵礦被堆積起來並使其風化（早期形式的堆浸法）。然後將堆中的酸性浸出物與鐵一起煮沸以生成硫酸亞鐵。在15世紀，這種浸出的新方法開始取代燃燒硫作為硫酸的來源。到19世紀時，這已成為主流方法。[11]

生產硫酸

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黃鐵礦仍然在商業上用於生產二氧化硫，用於造紙業和硫酸生產等。黃鐵礦在540 °C（1,004 °F）開始熱分解為硫化亞鐵（FeS）和硫元素；在大約700 °C（1,292 °F）時，pS2約為1 atm。[12]

作電極材料

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黃鐵礦的一個較新的商業用途是作為勁量牌不可充電鋰電池的陰極材料。[13]

黃鐵礦是一種能隙為0.95eV的半導體材料。[14]純黃鐵礦在晶體和薄膜形式中都是天然的n型，這可能是由於黃鐵礦晶體結構中的硫空位充當n摻雜劑。[15]

用作半導體

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在20世紀初，黃鐵礦被用作無線電接收器中的晶體檢波器，至今仍被礦石收音機愛好者使用。在真空管成熟之前，晶體檢波器是最靈敏、最可靠的檢波器——在礦物類型之間甚至在特定類型的礦物中的單個樣品之間存在相當大的差異。黃鐵礦檢波器占據了方鉛礦檢波器和機械更複雜的Perikon礦物檢波器的中間點。黃鐵礦檢波器可以像現代1N34A鍺二極管檢波器一樣靈敏。[16][17]

黃鐵礦已被提議作為低成本光伏太陽能電池板中豐富、無毒、廉價的材料。[18]合成硫化亞鐵與硫化銅一起用於製造光伏材料。[19]最近正致力於開發完全由黃鐵礦製成的薄膜太陽能電池。[15]

製作珠寶

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黃鐵礦用於製造白鐵礦首飾。白鐵礦首飾由小切面黃鐵礦製成，通常鑲嵌在銀中，自古以來就為人所知，並在維多利亞時代流行。[20]當該術語在珠寶製作中變得普遍時，「白鐵礦」指的是所有二硫化亞鐵礦物，包括黃鐵礦，而不是斜方晶系的FeS2礦物白鐵礦，它顏色較淺，易碎且化學性質不穩定，因此不適合製作珠寶。白鐵礦首飾實際上不含白鐵礦。當黃鐵礦的標本表現為優質晶體時經常用於裝飾。它們在礦物收藏方面也很受歡迎。提供最佳標本的地點包括索里亞省和拉里奧哈省（西班牙）。[21]

按價值計算，中國（4700萬美元）是全球進口未焙燒黃鐵礦的最大市場，占全球進口量的65%。中國也是未焙燒黃鐵礦進口增長最快的國家，2007年至2016年的複合年均增長率為+27.8%。[22]

危害

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黃鐵礦立方體（中心）已從主岩中溶解，留下微量金

當暴露於地球表面普遍存在的氧化條件下時，黃鐵礦不穩定：黃鐵礦與大氣中的氧氣和水接觸，最終分解成水鐵礦（FeO(OH)）和硫酸（H
2SO
4）。該過程通過氧化黃鐵礦首先產生亞鐵離子（Fe2+
)和硫酸根離子 (SO2−
4)，並釋放氫正離子（H+）。然後亞鐵離子被氧氣氧化成鐵離子（Fe3+
）水解並釋放H+產生FeO(OH)。當黃鐵礦被精細分散（最初由泥質沉積物中的硫酸鹽還原菌形成的菱形晶體或採礦作業產生的粉塵）時，這些氧化反應發生得更快。

參考資料

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  1. ^ Warr, L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineralogical Magazine. 2021, 85: 291–320 [2022-04-22]. （原始內容存檔於2022-07-22）. 
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  3. ^ Pyrite. Webmineral.com. [2011-05-25]. （原始內容存檔於2017-12-01）. 
  4. ^ Pyrite. Mindat.org. [2011-05-25]. （原始內容存檔於2007-12-12）. 
  5. ^ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (編). Pyrite (PDF). Handbook of Mineralogy. I (Elements, Sulfides, Sulfosalts). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. 1990 [2022-04-22]. ISBN 978-0962209734. （原始內容存檔 (PDF)於2010-06-29）. 
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擴展閱讀

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  • 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.

外部連結

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