Minerai ou roche : besoin identification merci

[vani444]

bonsoir à tous,
échantillon de roche ou...? : +/- L. 14 cm ,l. 8 cm , H. 11cm . Poids environ 5kg 200 ( lourd ! )
un aimant se colle +/- fort selon la position .
avez vous un avis.
Un grand merci par avance .

[jjnom]

Avec une densité à 4,5 ou plus, on peut déjà écarter la roche.

Les fondamentaux pour commencer:

- lieu de la trouvaille

- dureté (verre, couteau, ...)

- réaction aux acides

- influence sur une boussole.

- conducteur?

Après, on pourra parler de minerai, de métal (ou alliage) et de déchets de métallurgie.

 

[Latruf]

bonsoir,

Pyrolusite ( manganèse )

Le mot manganèse vient du mot latin magnes qui signifie aimant , car lorsque le manganèse est allié avec d'autres métaux comme l' aluminium , le cuivre et l' antimoine , le produit final est magnétique.

trace noir de suis et l'essai du manganèse prouvent la présence du manganèse

 

[vani444]

bonsoir et merci pour vos premiers avis

 j ai essayé verre couteau : pas significatif

lieu: marche en famenne belgique

j ai construit une sorte de boussole avec un bouchon peu de réaction

par contre à l' ohmétre conduit a 100/100 sur toutes les faces .

désolé je suis un novice en la matière j'ai pas d 'acide .

impossible d'avoir une mesure correcte au détecteur thermique.

[vani444]

merci beaucoup latruf .

c'est courant alors comme minerai .

[mr42]

Bonjour vani444 et bienvenue sur le forum.

 

Ce n’est pas un minerai mais probablement un déchet métallurgique. Ce caillou ressemble à un bout de ferraille mais il a du avoir une histoire compliquée : en partie fondu, cassé, légèrement oxydé plus tous ces cristaux verdâtres.

 

Pour les cristaux , je ne sais pas mais si on suit l’idée de Latruf, ce serait de la pyrolusite.

 

Dans ces conditions, il s’agit très probablement d’un morceau de « spiegeleisen », un alliage de fer et de manganèse utilisé en métallurgie. Si on retrouve de la pyrolusite, c’est probablement parce que la fabrication a échoué. En résumé, c'est un déchet de fabrication de ferromanganèse.

[vani444]

merci mr42 pour tous ces détails . surement une histoire compliquée ce qui m'a surpris c'est le poids  ( pour la taille ) et les couleurs vieux pot d'échappement brulé

(arc en ciel ) .

c'est vraiment génial ce site . merci encore pour tout .

je pense quand meme lui trouver une place sur une étagère malgrés que ce soit un déchet de fabrication.

 

[mr42]

C’est Latruf qui a fait le plus dur, sans lui je n’aurais pas pensé au manganèse.

Dans tous les cas, c’est un des plus beaux déchets que nous ayons vus sur le forum. Il a sa place sur une étagère mais il faudra en trouver une solide.

 

[jjnom]

C'était donc un alliage.

Marche en Famenne est en pays sédimentaire et ce genre de matériau n'y a pas sa place, naturellement parlant.

Ok avec l'idée de mr42 et merci à Latruf.

Pour confirmer cette idée, une mesure de densité pourrait être réalisée. On devrait approcher 7.

Pour produire le ferromanganèse, il faut être en milieu réducteur ce qui n'est pas compatible avec la pyrolusite (oxyde de Manganèse) cristallisée.

La couche de cristaux doit correspondre à la surface d'une coulée brusquement mise au contact de l'air.

Entre les cristaux de pyrolusite, quelques grains qui semblent rouges ou violacés: oxydes ferriques?

Ca fait gâchis de jeter autant de manganèse à la poubelle et ... dans la nature.

[mr42]

Pays sédimentaire mais entre Liège et Charleroi, on se trouve dans une grande province sidérurgique.

Il reste bien des questions avant de comprendre comment ce truc s’est formé.

 

D’abord, les oxydes de manganèse sont plus stables que les oxydes de fer. La réduction peut se faire en haut-fourneau ou au four à arc mais elle demande des températures plus élevées et un potentiel en oxygène beaucoup plus bas. On ne cherche pas à extraire le manganèse seul mais un alliage fer + manganèse et on part d’un mélange de minerais, pour faire simple : hématite + pyrolusite.

 

Il existe une série d’oxydes de manganèse à des degrés d’oxydation divers : MnO2, Mn2O3, Mn3O4, MnO.

La pyrolusite, c’est MnO2, le plus oxydé.

L’oxyde stable en présence de manganèse métallique, c’est MnO.

Si on est à l’équilibre métal <> oxyde en l’absence de fer, la pyrolusite doit avoir disparu. Mais dans le monde réel, c’est plus compliqué :

 

1) Tout dépend quel est ce métal.

En gros, comment se situe l’équilibre MnO2 <> Mn2O3 par rapport à FeO <> Fe ?

Fe métal est peut-être stable en présence de MnO2 ? Le métal serait principalement du fer alors que la pyrolusite serait encore stable ?

Il faudrait faire quelques calculs de thermochimie à condition de trouver les données pour chaque oxyde...

 

2) Il faut également penser qu’on est dans l’industrie et qu’on n’attend pas forcément que tout se mette à l’équilibre. On n’est plus dans l’échelle des temps géologiques.

[vani444]

effectivement beaucoup de sidérurgie aux alentours. Liège en particulier .

J'ai quand même trouvé une place à mon " déchet " .

Je suis impressionné par vos connaissances et vous en remercie :

[mr42]

Petite collection deviendra grande.

Attention quand même au noir de fumée sur les cailloux. La pyrolusite sera impossible à nettoyer.

 

Le 25/04/2017 à 08:15, jjnom a dit :

Pour produire le ferromanganèse, il faut être en milieu réducteur ce qui n'est pas compatible avec la pyrolusite (oxyde de Manganèse) cristallisée.

La couche de cristaux doit correspondre à la surface d'une coulée brusquement mise au contact de l'air.

Entre les cristaux de pyrolusite, quelques grains qui semblent rouges ou violacés: oxydes ferriques?

 

 

Quelques compléments pour répondre à jjnom.

Finalement, on peut s’en sortir sans calculs.

En combinant deux diagrammes de stabilité des oxydes de Fe et Mn venus de deux publications différentes, j’arrive à ceci :

 

 

On voit clairement que les domaines de stabilité de Fe et MnO2 sont très éloignés . Le fer métallique réduit la pyrolusite, il n’y a aucune coexistence stable possible entre la pyrolusite et un métal, qu’il s’agisse de fer ou de manganèse.

Le domaine de stabilité de MnO2 est très réduit. La pyrolusite ne peut se former qu’en dessous de 500°C quand tout est solidifié. Je ne pense pas que des cristaux aussi développés aient pu se former au cours du refroidissement. Si c’est bien de la pyrolusite (ce qui reste à prouver) elle doit venir directement du minerai.

Tout ça plaide en faveur d’un essai qui aurait tourné court, la pyrolusite n’a pas eu le temps de réagir complètement. Il devrait rester des traces d’autres oxydes. L’essai (de laboratoire?) a du avoir lieu dans un four à arc, un haut-fourneau n’aurait pas permis un transitoire aussi rapide.

 

Sources des diagrammes :

https://www.researchgate.net/publication/313111443_Aqueous_and_Surface_Chemistries_of_Photocatalytic_Fe-Doped_CeO2_Nanoparticles

https://books.google.fr/books/about/Production_of_Manganese_Ferroalloys.html?id=TlbJrzRqNxEC&redir_esc=y

[jjnom]

Bon, ben pas pyrolusite, donc.

La couche de cristaux est assez peu épaisse et présente que sur l'une des faces.

La forme aciculaire des cristaux va bien aussi dans le sens d'un refroidissement brutal.

L'idée d'une oxydation à la surface d'une coulée de Fe-Mn ne me semble donc pas farfelue.

MnO2 ne peut pas se former directement sur la coulée car le matériau est bien trop chaud. C'est donc MnO qui se forme et cristallise. Ce qui n'empêche pas qu'à la périphérie des cristaux, une oxydation plus poussée puisse se produire au cours du refroidissement qui se poursuit.

Dans le milieu naturel, MnO ou manganosite est bien rare. mentionnée comme minéral issu du métamorphisme de roches riches en Mn.

On a de la peine à la reconnaitre sur l'échantillon de la cheminée quand on compare avec les photos du web ou de Mindat mais bon, les conditions de refroidissement sont tellement différentes qu'on a peut-être droit à un système cristallin autre que celui de la manganosite.

[mr42]

La couleur bleue que l’on voit sur certains côtés est due à une couche d’oxydes de quelques microns d’épaisseur. C’est courant en métallurgie. Je ne vois pas comment dans le même délai on aurait pu former des cristaux d’oxydes de plusieurs mm.

 

Il semblerait qu’ Arcelormittal à Charleroi s’intéresse de près aux aciers au manganèse, ils ont peut-être la réponse :

http://actualite-economique.lalibre.be/produit-acier-manganese.html

[jjnom]

Si on reste sur l'idée d'un alliage Mn/Fe à 80% de Fe, on a de fortes chances que ces cristaux soient en bonne partie constitués de Mn. A part un oxyde de Mn que peut-on envisager d'autre? Et pour obtenir cet habitus des cristaux quoi de mieux qu'un refroidissement rapide?

La couche irisée de quelques microns, dans le cas de Fe/Mn, s'acquière peut-être à froid (genre passivation).

[mr42]

Tu as peut-être raison mais je n’ai jamais vu un acier ni aucun autre métal s’oxyder de cette façon. C’est vraiment étrange.

Que signifie « refroidissement rapide » pour un géologue ?

Et si c’était de la corrosion ?

Vani444, si tu es encore là :

Le 24/04/2017 à 22:33, vani444 a dit :

par contre à l' ohmétre conduit a 100/100 sur toutes les faces .

est-ce que ça conduit aussi l’électricité sur la face avec les cristaux verts ?

[jjnom]

il y a 30 minutes, mr42 a dit :

Que signifie « refroidissement rapide » pour un géologue ?

Ca, c'est comme le temps que met le fût d'un canon pour se refroidir (cf F. Reynaud).

En, fait on parle souvent de vitesse de refroidissement alors qu'on devrait considérer le gradient de température entre le matériau et son environnement et la capacité de celui-ci à évacuer les calories.

Une lave basaltique va figer en quelques minutes au contact de l'eau mais uniquement sur quelques cm ou dcm. (1200°c/20 cm). Le cœur d'une coulée de 100m d'épaisseur ne sera refroidie à cœur (absence de gradient) qu'en 3 siècles. Mais pour un géologue, ça reste très bref.

On peut obtenir des verres ou des roches avec une pâte et des petits cristaux, plutôt en aiguilles (structure microlithique).

Si on considère maintenant un pluton granitique qui se met en place en profondeur dans un encaissant lui-même déjà bien chaud à cause du gradient géothermique, on parlera de refroidissement lent. Le gradient de température entre le pluton et son encaissant est faible, l'évacuation de calories est beaucoup plus restreinte et le magma se solidifie très lentement, laissant le temps aux cristaux de grossir et se rejoindre (structure grenue). Ca doit se chiffrer en milliers voire million d'années selon les delta T.

L'intérêt de tous ces déchets métallurgiques est qu'ils se rapprochent assez bien des conditions de mise en place des laves. On y retrouve pas mal d'analogies notamment au niveau des structures et des minéraux. Mais ils sont bien plus variés (farceurs?) en fin de compte.

Enfin, je ne vois pas une corrosion dégager des minéraux avec des côtés aussi rectilignes. Je pense qu'il s'agit bien de cristaux néoformés aux dépens de l'alliage. J'ai un temps pensé au carbure de Mn (du fait de la réduction par CO) mais c'est sans conviction aucune.

[mr42]

Il y a 8 heures, jjnom a dit :

Ca, c'est comme le temps que met le fût d'un canon pour se refroidir (cf F. Reynaud).

 

Ce qui est aussi certain mais nettement plus utile, c’est que la chaleur diffuse beaucoup plus vite que les atomes.

Ces cristaux n’ont pas pu se former au cours d’un refroidissement spontané.

Je pense qu’il faut abandonner l’idée d’une formation à une température modérée à partir d’un apport de matériau solide. Il faut plutôt voir une croissance à haute température à partir d’un milieu liquide ou gazeux et laisser de côté la pyrolusite.

 

Sur ces agrandissements, on ne voit pas de discontinuité entre les cristaux et le substrat qui est lui-même localement poreux. J’aimerais bien savoir si ces cristaux conduisent l ‘électricité...

 

[jjnom]

Bien vu, pour la continuité et le côté poreux. Effectivement, l'hypothèse oxydation au refroidissement en prend un coup et encore plus la pyrolusite.

Suis tombé sur ce papier: https://www.researchgate.net/publication/258158683_Electrolytic_Manganese_and_Ferromanganese_Grades_Physical-Metallurgical_and_technical_Characteristics

L'idée du carbure de Manganèse  (Mn,Fe)7C3 n'est peut-être pas à écarter en fin de compte, surtout si on est en présence d'un ferromanganèse carburé HC. Peut-être trop carburé?...

Celui-ci est assez parlant vis à vis de la difficulté à réduire Mn0: http://www.mintek.co.za/Pyromet/Files/1979Koursaris.pdf

[vani444]

sorry mr42 pour la réponse tardive.

j'ai vérifié sur les cristaux verdâtres ça conduit comme du cuivre. Par contre les seuls endroits où ça ne conduit pas ( dans la photo 10 en partant du haut ) sont la partie granuleuse blanche au milieu légèrement à droite ainsi que les oxydations brunâtres du même côté à droite.
Milles merci de votre attention . Bien à vous .

 

 

 

ps je ne suis pas un pro mais d'après ce que je vois on dirai que les cristaux rentre fort a l'interieur et qu'ils occupent une grosse partie de la ( pierre ) et que ça serai fondu tout autour (sous réserve ).

[mr42]

Merci pour la réponse. Tu dois peut-être penser que nous tournons en rond et tu n’aurais pas complètement tort...

Ce sont bien ces zones-là ?

 

C’est très intéressant. Les cristaux sont probablement de même nature que le coeur du caillou, tout doit être métallique à part les quelques plages non conductrices.

J’avais l’impression que l’on retrouvait les mêmes cristaux allongés un peu partout et tu le confirmes.

Finalement, ça se rapproche plus d’une solidification en lingotière, on retrouve les retassures habituelles de ce genre de pièce. Mais il y a eu une refusion partielle après solidification.

En revanche, on peut oublier la pyrolusite et peut-être aussi le manganèse. Il s’agit probablement d’un acier mais pas quelconque, cette cristallisation en aiguilles n’est pas habituelle. Il faudrait faire de la métallographie pour en savoir plus mais on va peut-être en rester là.

 

C’est quand même dingue : ils ont du se donner du mal pour en arriver là et tout ça pour l’abandonner dans la nature...

[vani444]

c'est exactement ces zones là que j'ai mesurée . Je reste toutefois à votre disposition pour des test futurs ou des photos mais seulement réalisable par un amateur que je suis .

J'ai par ailleurs changer mon (d......) de place en écoutant vos conseil malgré que ma cheminée ne refoule pas .

Encore un grand merci pour votre attention.

 

[jjnom]

J'ai du mal à imaginer qu'un alliage puisse donner des cristaux millimétriques.

Ok, on se fait plaisir à jouer aux devinettes scientifiques et ça ne débouche pas forcèment. Mais, bon, puisqu'on est d'accord sur déchet métallurgique, qu'on n'est pas sur un forum de métallos et qu'on n'ira pas le chercher sur votre cheminée pour investiguer plus avant, on va en rester là.

[mr42]

On sait réaliser des cristaux métalliques beaucoup plus grands, voir par exemple les panneaux photovoltaïques en silicium monocristallin et les ailettes de turboréacteurs. Dans ce dernier cas, il s’agit d’alliages d’une grande complexité.

Les métaux sont presque tous des solides cristallins mais les cristaux sont rarement visibles comme par exemple sur les plaques galvanisées.

Notre ami Nodarref nous avait montré tout son talent avec ces magnifiques dendrites d’argent :

http://www.geoforum.fr/topic/32746-collection-métaux/?do=findComment&comment=569180

Peut-être aurait-il une idée sur la façon de réaliser une pièce comme celle de vani444 ?

C’est tout à fait possible mais pas habituel. Sans l’aide de ceux qui l’ont réalisé, nous ne saurons sans doute jamais comment ni pourquoi ce curieux objet a été fabriqué.