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능철석

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목차

1. 개요

능철석은 능면체 결정, 구상 집합 등의 형태로 산출되는 광물이다. 능망간석, 능고토석과 고용체를 형성하며, 묽은 염산에 용해된다. 금속 광상 산화대, 화산암 틈새, 퇴적성 철광상 등에서 발견되며, 열수 광맥에서 속성 작용으로 형성되기도 한다. 탄산염 철광석인 능철석은 철강 생산에 사용되었으나, 채굴 및 제련 과정의 어려움으로 인해 다른 철광석에 비해 경제성이 낮다. 독일 등에서 철 자원으로 사용되었으며, 인류가 처음으로 정련한 철광석일 가능성이 있다.

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능철석
광물 정보
종류탄산염 광물
화학식FeCO3
IMA 기호Sd
스트룬츠 분류5.AB.05
데이나 분류14.01.01.03
결정계삼방정계
공간군Rc
격자 상수a = 4.6916 Å, c = 15.3796 Å, Z = 6
색상옅은 노란색에서 황갈색, 회색, 갈색, 녹색, 빨간색, 검은색, 때로는 거의 무색
결정형판상 결정, 종종 곡선형, 포도상 또는 괴상
쌍정드물게 {012} 면에 층상으로 나타남
쪼개짐{011} 면에서 완전함
깨짐고르지 않음 내지 조개껍질 모양
굳기3.75–4.25
광택유리 광택, 때로는 비단 광택 내지 진주 광택
조흔색흰색
투명도반투명 내지 불투명
비중3.96
광학적 성질일축성 (-)
복굴절률δ = 0.242
광학적 특성
굴절률nω = 1.875, nε = 1.633
분산강함
식별 특징
어원
어원그리스어 "σίδηρος (시데로스)", "철"을 의미

2. 성질 및 특징

en 결정, 구상, 피막상 등의 다양한 형태로 산출된다. 방해석처럼 능면체 결정이지만, 결정면이 곡선으로 만곡되는 특징이 있다.

능망간석, 능고토석과 연속 고용체를 형성한다.

냉각 시 묽은 염산에는 조금씩 반응하며, 가열 시에는 쉽게 용해된다.

3. 산출지

금속 광상의 산화대, 화산암의 틈새, 퇴적성 철광상 등에서 발견된다. 열수 광맥에서 속성 작용에 의해 형성되기 쉽다.[14] 찰흙철광은 석탄층과 함께 단괴 등의 형태로 산출되는 능철석을 주성분으로 한다.[15]

열수 광상에서 생성될 경우 노천 채굴에 적합하지 않은 형태로 형성되며,[16] 다른 퇴적 작용으로 형성된 철광석(스트로마톨라이트)이나 적철광에 비해 연속적으로 형성되지 않기 때문에 채산성이 좋지 않다. 석탄과 함께 산출되는 경우에는 코크스 고로 기술이 확립되면서 석탄과 함께 원료로 사용할 수 있게 되었다.[17]

4. 탄산염 철광석

탄산염 철광석, 특히 능철석은 철강 생산에 중요하지만, 이상적인 광석은 아니다.

열수 광화 작용으로 인해 경사진 층리면을 따라 작은 광맥을 형성하는 경향이 있어 노천 채광에 부적합하고, 수평 스토핑 채광으로 인해 채굴 비용이 증가한다.[16] 개별 광체가 작아 갱구 기계, 권양기, 펌핑 엔진을 자주 재배치해야 하므로, 사철이나 적철석 노천 채굴보다 비용이 많이 든다.

회수된 탄산염 광석은 제련이 어렵다. 탄산염에서 이산화탄소를 제거하려면 더 많은 에너지가 필요하므로, 광석을 직접 고로에 넣으면 문제가 발생한다. 따라서 광석은 예비 로스팅 단계를 거쳐야 한다.

스파틱 철광석(능철석)은 망간 함량이 높고 인 함량이 낮아 베세머 공법에 유리하게 작용했다. 과거에는 스피겔아이젠 생산에 활용되었으나, 염기성 라이너 기술 발달로 수요가 감소하였다.[17]

5. 용도 및 가공법

정련이 용이하여 인류가 처음으로 정련한 철광석은 능철석이었을 것이라는 설이 있다.[18] 독일 등에서 많이 생산되어 철 자원으로 사용되기도 한다.

6. 갤러리

방연광, 석영과 함께 있는 능철석 결정. 크기: 6.2x.


황동석 위에 놓인 원반 모양의 갈색 능철석 결정.


브라질 미나스제라이스 주에서 채취한 절단된 능철석. 크기: 5x.


콜로라도산 능철석, 올리브 갈색의 날카로운 잎 모양 결정과 소량의 석영.


영국 콘월산 장미 모양의 능철석


독일 하르츠 산맥에서 산출된 능철석 확대 사진


참조

[1] 논문 IMA–CNMNC approved mineral symbols 2021
[2] 서적 Handbook of Mineralogy: Borates, Carbonates, Sulfates https://rruff.info/d[...] Mineral Data Publishing 2022-11-30
[3] 웹사이트 Siderite 2022-11-30
[4] 웹사이트 Siderite Mineral Data https://webmineral.c[...] 2022-11-30
[5] 논문 Towards the identification of siderite, rhodochrosite, and vivianite in sediments by their low-temperature magnetic properties 2003-01
[6] 논문 High-fidelity X-ray micro-tomography reconstruction of siderite-hosted Carboniferous arachnids
[7] 논문 Relation between depositional environment and the elemental composition of early diagenetic siderite 1989
[8] 논문 Meteoric sphaerosiderite lines and their use for paleohydrology and paleoclimatology 1998
[9] 특허 Smelting Iron Ores
[10] 서적 理科年表 平成20年 丸善
[11] 웹사이트 2011-11-10
[12] 웹사이트 https://webmineral.c[...] 2011-11-10
[13] 서적 学術用語集 地学編 日本学術振興会
[14] 논문 High-fidelity X-ray micro-tomography reconstruction of siderite-hosted Carboniferous arachnids https://royalsociety[...] 2009-12-23
[15] 웹사이트 泥鉄鉱
[16] 서적 The Brendon Hills Iron Mines and the West Somerset Mineral Railway Lightmoor Press 2011
[17] 간행물 鉄づくりのDNA https://www.nipponst[...] 2017-06-21
[18] 웹사이트 菱鉄鉱 　Siderite http://www.ne.jp/asa[...] 2011-11-10


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