The Influence of Aluminum on Iron Oxides. Part I. The Influence of Al on Fe Oxide Formation from the Fe(II) System

Abstract

The influence of Al on the products formed by aerial oxidation at pH 5.5-7 and 20°C of Fe(II) chloride, sulfate and carbonate solutions, was examined. In all cases Al at levels Al/Al + Fe = 0.09−0.30 inhibited the formation of y phases (lepidocrocite and maghemite) in favor of goethite under conditions where, in the absence of Al, these y phases formed. The influence of Al in these laboratory studies was supported by field observations.

At higher levels of Al, ferrihydrite formation was favored. This effect of Al was seen to be the result of a slowing down in the hydrolysis/oxidation rate of the Fe(II) system.

The presence of Al not only changed the direction of mineral formation, but also caused the formation of Al substitued goethites which resembled in particle size and morphology the natural aluminiferous goethite extracted from a soil.

Абстракция

Исследовалось влияние алюминия на продукты,образующиеся при воздушном окислении Ре(II) хлоридного, сульфатного и карбонатного растворов при рН 5.5–7,20°С. Во всех случаях на уровнях Аl/Аl+Ре=0,09–0,30 алюминий препятствовал образованию у фаз(лепидокрокит и магхемит), способствуя образованию гетита,в таких условиях, когда при отсутствии Аl, формируются эти у фазы. Это влияние Аl, обнаруженное в лабораторных условиях, было подтверждено полевыми наблюдениями.

На более высоких уровнях А1 образовывался гидрит окиси железа. Было замечено, что такое воздействие А1 является следствием замедления гидролизно-окислительного процесса в системе Fе(II).

Присутствие Аl не только изменяло направление образования минералов, но также вызывало образование гетита с замещенным А1, который напоминал по размерам частиц и морфологии натуральный алюминий-железистый гетит, экстрагированный из почвы.

Zusammenfassung

Der Einfluß von Al auf die Produkte, welche durch Luftoxydation von Fe(II)Chlorid,-Sulfat- und Karbonatlösungen bei pH 5,5–7 und 20°C formen, wurden untersucht. Bei Al/Al+Fe Werten von 0,09–0,30 verhindert Al in jedem Fall die Bildung von γ Phasen (Lepidokrokit und Maghemit) zu Gunsten von Goethitbildung, unter Bedingungen, bei denen in Abwesenheit von Al diese γ Phasen normalerweise formen. Der Einfluß von Al, der in diesen Laboratorium Untersuchungen gesehen wurde, konnte in Feldobservierungen bestätigt werden. Bei höheren Al Werten wurde Ferrihdritbildung begünstigt. Dieser Effekt des Al wurde als Resultat einer Verlangsamung in der Hydrolyse/Oxydationsgeschwindigkeit des Fe(II) Systems angesehen. Die Anwesenheit von Al ändert nicht nur die Richtung der Mineralbildung sondern bewirkt auch die Formation von Al-substituierten Goethiten, welche in Teilchengröße und Morphologie den natürlichen Aluminiumferro-Goethiten ähnlich sind, die aus Erde extrahiert werden können.

Résumé

L’influence de l’Al sur les produits formés par l’oxidation à l’air de chlorure de Fe(II), de solutions de sulphate et de carbonate à un pH de 5.5–7, et à 20°C, a été examinée. Dans tous les cas, aux niveaux Al/Al+Fe=0.09–0.03, l’Al a réprimé la formation des phases γ (lepidocro-cite et maghemite) en faveur de goethite sous des conditions sous lesquelles ces phases γ auraient été formées en l’absence d’Al. L’observation au laboratoire de cette influence de l’Al est soutenue par des observations sur le terrain.

A des niveaux plus élevés d’Al, la formation de ferrihydrite était favorisée. Cet effet de l’Al est considéré comme étant le résultat d’un ralentissement de l’allure du rapport hydrolyse/oxidation du système Fe(II).

La présence d’Al a non seulement changé la direction de la formation du minéral, mais a aussi causé la formation de goethites substitués à l’Al qui ressemblaient au point de vue de la morphologie et de la taille des particules à la goethite naturellement aluminiferreuse extraite d’un sol.