갈철석
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1. 개요
갈철석은 "젖은 풀밭" 또는 "습지 호수"를 의미하는 고대 그리스어에서 유래된 수화된 산화철 광물로, 습지나 늪지에서 발견되며, 갈색 철광 또는 갈색 적철석으로 불리기도 한다. 비중은 2.7~4.3, 굳기는 1~5이며, 다양한 색상과 형태를 띤다. 적철석, 자철석 등과 함께 혼합물로 존재하며, X선 회절 기술로 조성을 파악한다. 니켈이 풍부한 광석은 니켈의 주요 매장량으로, 안료, 철광석, 탐광 지표 등으로 사용되었으며, 가축이나 애완동물 사료에도 활용된다.
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| 갈철석 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 분류 | 비정질 광물, 준광물 |
| 화학식 | FeO(OH)·nH₂O |
| 스트룬츠 분류 | 미분류 |
| 데이나 분류 | 해당 없음 |
| 결정계 | 해당 없음 |
| 단위 세포 | 해당 없음 |
| 분자량 | 해당 없음 |
| 색상 | 다양한 갈색 및 황색 음영 |
| 결정 습성 | 미세한 입자 집합체, 가루 코팅 |
| 쌍정 | 해당 없음 |
| 쪼개짐 | 없음 |
| 깨짐 | 불균일 |
| 굳기 정도 (모스 척도) | 4–5.5 |
| 광택 | 흙 광택 |
| 조흔색 | 황갈색 |
| 투명도 | 불투명 |
| 비중 | 2.7–4.3 g/cm³ |
| 연마 | 해당 없음 |
| 광학적 특성 | 해당 없음 |
| 굴절률 | 해당 없음 |
| 복굴절 | 해당 없음 |
| 다색성 | 해당 없음 |
| 2V | 해당 없음 |
| 분산 | 해당 없음 |
| 소광 | 해당 없음 |
| 길이 빠름/느림 | 해당 없음 |
| 형광 | 해당 없음 |
| 흡수 | 해당 없음 |
| 용융 | 해당 없음 |
| 가용성 | 해당 없음 |
| 불순물 | 해당 없음 |
| 변질 | 해당 없음 |
| 기타 특징 | 해당 없음 |
| 명칭 | |
| 영어 명칭 | Limonite |
| 구성 성분 | |
| 화학 성분 | 수산화 제2철 (FeO(OH)) 과 다양한 양의 수분을 함유한 혼합물 |
| 특징 | |
| 외형 | 종종 수철석, 적철석, 침철석 및 갈철석으로 구성된 수산화 철 광물의 혼합물 |
| 물리적 특징 | 겉보기 밀도는 2.7~4.3 색상은 황색에서 진한 갈색 |
| 조흔색 | 항상 황갈색을 띤다 |
| 용도 | |
| 산업적 용도 | 철 생산의 원료 |
| 안료 | 황토색 및 기타 색조의 안료로 사용 |
2. 명칭
갈철석은 비교적 밀도가 높으며, 비중은 2.7에서 4.3까지 다양하다.[8] 일반적으로 중간 정도에서 짙은 황갈색을 띤다. 긁힌 자국(streak)은 무광택 도자기판에서 항상 황갈색을 띠며, 이는 붉은색 긁힌 자국을 가진 적철석 또는 검은색 긁힌 자국을 가진 자철석과 구별되는 특징이다. 굳기는 매우 다양하며, 1에서 5까지의 범위를 가진다. 얇은 단면에서는 빨간색, 노란색 또는 갈색으로 나타나며 굴절률은 2.0–2.4로 높다. 갈철석 광물은 강하게 복굴절성을 띠지만, 일반적으로 입자 크기가 너무 작아 감지하기 어렵다.[9]
갈철석은 적철석과 자철석의 수화 작용, 철 함유 황화 광물의 산화 및 수화 작용, 그리고 감람석, 휘석, 각섬석, 흑운모와 같은 철 함유 광물의 화학적 풍화 작용으로 형성된다.[9] 갈철석은 라테라이트 토양의 주요 철 성분이며, 갈철석 라테라이트 광석은 미량 원소로 존재하는 니켈 및 잠재적으로 코발트와 기타 귀금속의 원천이 된다.[14][15] 채광 작업으로 인한 유출수에서 종종 침전된다.
덩어리 형태이고 내부에 빈 공간이 있는 것을 '''명석''' 또는 '''호석'''이라고 하며, 콩 모양의 것을 '''두철광'''이라고 한다. 판상인 것은 '''귀판'''이라고 하며, 직각으로 교차하는 셰일의 절리에 갈철광이 침전된 것은 '''향합석'''이라고 불린다. 또한, 나가노현 다케시촌에서 산출되는 황철광 가정을 '''다케시''' 또는 '''승석'''이라고 한다.[1]
니켈이 풍부한 갈철석 광석은 니켈의 가장 큰 매장량을 나타내며, 라테라이트 니켈 광상으로 분류된다.[16]
갈철석은 인류가 가장 초기에 사용한 안료 중 하나였으며, 신석기 시대의 동굴 벽화와 상형 문자에서 발견할 수 있다.[20]
[1]
Mindat
Limonite
2011-10-16
갈철석은 고대 그리스어 단어 λειμών|leː.mɔ̌ːngrc(λίμνη|lím.nɛːgrc)에서 유래되었으며, 각각 "젖은 풀밭"과 "습지 호수"를 뜻한다. 이는 갈철석이 습지철광 형태로 풀밭과 늪에서 나타나는 것을 비유한 것이다.[6] 갈색 형태의 갈철석은 '''갈색 적철석'''[7] 또는 '''갈색 철광'''이라고도 불린다.
3. 특징
원래 하나의 광물로 정의되었지만, 갈철석은 현재 관련된 혼합물로 인식된다. 수화된 산화철 광물 중에는 게사이트, 레피도크로사이트,[9] 아카가네광,[11] 및 자류철석이 있다.[12] 정확한 광물 조성을 결정하는 것은 X선 회절 기술을 통해서만 가능하다.[9] 갈철석의 개별 광물은 결정을 형성할 수 있지만, 갈철석은 그렇지 않다. 표본은 섬유질 또는 미세 결정질 구조를 보일 수 있으며,[13] 갈철석은 종종 결핵 형태로 나타나거나 조밀하고 흙 같은 덩어리로 나타난다. 때로는 유방상, 포도상, 신장상 또는 종유석 형태로 나타난다. 비정질 특성상, 그리고 수화된 지역에서 발생하기 때문에 갈철석은 종종 점토 또는 이암으로 나타난다. 그러나 황철석과 같은 다른 광물을 모방한 갈철석 가상 동상이 있다.[8] 즉, 화학적 풍화 작용으로 황철석의 결정이 분자를 수화하여 갈철석으로 변하지만, 황철석 결정의 외부 형태는 유지된다. 갈철석 가상 동상은 다른 산화철, 적철석 및 자철석, 탄산염 능철석 및 알만딘 석류석과 같은 철이 풍부한 규산염으로부터 형성되었다.
암갈색 또는 흑색의 덩어리, 토상(土狀)으로 산출된다. 화학 조성은 FeO(OH)・nH2O 이지만, 적철광(Fe2O3)이나 점토 광물, 산화 망가니즈(II) 등을 불순물로 포함한다.
모스 경도는 4~5.5이며, 토상은 1에 가깝다. 비중은 2.9에서 4.3이며 무르다.
철을 포함한 광물의 풍화 생성물로 산출되며, 토양을 붉게 착색한다. 광상의 노두 부분에 있는 야케는 대부분 갈철석으로 이루어져 있다. 또한, 철을 포함한 온천(철천)의 침전물로도 산출된다.
석영족 광물의 내부에 인클루전으로 혼입되는 물질의 한 종류이기도 하며, 인클루전으로서의 외관상으로는 황색~황금색, 갈색을 띤다. 수정 안에 바늘 모양, 머리카락 모양, 섬유 모양의 내포물로 나타나는 경우가 많다.
4. 형성
5. 종류
아이치현 도요하시시의 다카시하라에서 많이 산출되는 천연기념물인 다카시코조 또한 식물의 뿌리에 흡착된 갈철광의 집합체이다.[1]
6. 용도
갈철석의 가장 초기 용도 중 하나는 안료였다. 황색 형태는 황색 황토를 생성했는데, 이 때문에 키프로스가 유명했으며,[17] 더 어두운 형태는 더 흙빛 색조를 만들어냈다. 갈철석을 구우면 부분적으로 적철석으로 변하여 적색 황토, 번트 엄버, 시에나를 생성한다.[18] 늪철광과 갈철석 이암은 철의 원료로 채굴된다.
황화물 광상의 강렬한 산화 결과로 형성되는 규질 산화철의 ''철모자'' 또는 고산은 탐광자들이 매장된 광석을 찾는 지표로 사용되었다.[19]
갈철석은 부가적인 금 함량 때문에 채굴되기도 한다. 금을 포함한 황화물 광상의 산화는 종종 고산의 산화철과 석영에 금을 농축시키는 결과를 낳았다. 1차 정맥의 금은 깊이 풍화된 암석의 갈철석에 농축되었다. 브라질의 깊이 풍화된 철 형성은 결과적으로 생성된 토양의 갈철석과 함께 금을 농축시키는 역할을 했다.
고대부터 철광석 및 황토색 안료로 이용되어 왔다.
갈철석은 체취나 배설물의 냄새를 줄이는 효능이 있어, 가축 등에도 사용되고 있다. 최근 애완동물 붐으로 개, 고양이용 간식으로 닭고기 안심 등과 섞어 상품화되기도 한다.
7. 역사
최초의 철광석은 아마도 운철이었을 것이고, 용융하기가 훨씬 쉬웠던 것은 적철석이었지만, 아프리카에서는 갈철석이 가장 흔한 철광석이었다. 용융 전에 광석을 가열하여 물을 제거하면 갈철석이 점점 더 적철석으로 변환되었다. 그런 다음 광석을 1250°C 이상으로 가열하면서 두들겼는데,[21] 이 온도에서 금속 철이 서로 엉겨 붙기 시작하고 비금속 불순물이 불꽃으로 튀어 나갔다. 특히 탄자니아에서 갈철석을 처리하기 위한 복잡한 시스템이 개발되었다.[22] 그럼에도 불구하고, 용광로에서 용융할 때는 적철석과 자철석이 선호되는 광석으로 남았으며, 기원전 1세기에 중국에서[23], 그리고 서기 1150년경 유럽에서 고로가 개발되면서[24] 갈색 철광석이 가장 효과적으로 사용될 수 있었다.
미국에서는 늪 철광석과 갈철석이 채굴되었지만, 첨단 채굴 기술의 발달로 채굴이 종료되었다.
금 함유 갈철석 괴상은 캘리포니아주 샤스타 군 광산 지구에서 생산적으로 채굴되었다.[19] 유사한 매장지는 스페인의 리오 틴토와 호주의 마운트 모건 근처에서 채굴되었다. 조지아주 럼킨 군의 달로네가 금광 벨트에서는 갈철석이 풍부한 라테라이트 또는 사프로라이트 토양에서 금을 채굴했다.
많은 채광 현장에서 사프로라이트 매장지가 고갈되면서, 갈철석은 에너지 밀도가 높은 배터리에 사용되는 니켈의 가장 중요한 공급원이 되었다.
참조
[2]
웹사이트
Mineral 1.0: Limonite
http://www.spaceman.[...]
2011-10-16
[3]
웹사이트
Limonite (hydrated iron oxide)
http://www.galleries[...]
2011-10-16
[4]
간행물
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http://www.panafpreh[...]
University of Zimbabwe Press
1996
[5]
간행물
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http://www.ankhonlin[...]
1996
[6]
Mindat
[7]
서적
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1997
[8]
서적
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University of New Mexico Press
1959
[9]
서적
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Oxford University Press
2000
[10]
서적
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Wiley
1993
[11]
논문
β-Ferric oxyhydroxide—akaganéite
1962-12
[12]
논문
Two types of jarosite in the early Cambrian sedimentary rocks: Insights for genesis and transformation of jarosite on Mars
2021-11
[13]
논문
Cellular structure in limonite
1929
[14]
논문
Sulphuric acid pressure leaching of laterites — universal kinetics of nickel dissolution for limonites and limonitic/saprolitic blends
2000-11
[15]
논문
Study on the preparation of spinel ferrites with enhanced magnetic properties using limonite laterite ore as raw materials
2018-08
[16]
Ullmann
Nickel
[17]
간행물
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1972
[18]
간행물
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1910
[19]
서적
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https://books.google[...]
California State Mining Bureau, California State Printing Office
1915
[20]
뉴스
In African Cave, Signs of an Ancient Paint Factory
https://www.nytimes.[...]
The New York Times
2011-10-13
[21]
문서
[22]
논문
Complex Iron Smelting and Prehistoric Culture in Tanzania
http://www.sciencema[...]
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[23]
웹사이트
The earliest use of iron in China
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1999
[24]
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Archaeological Investigations on the Beginning of Blast Furnace-Technology in Central Europe
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1997
[25]
간행물
Iron Age beginnings north of the Mandara Mountains, Cameroon and Nigeria
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University of Zimbabwe Press
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[26]
간행물
La question de l'Âge du fer en Afrique
http://www.ankhonlin[...]
1996
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