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鐵礦石基礎(chǔ)知識(shí)

發(fā)布人：管理員發(fā)布日期：2014-4-29 10:12:18　

鐵礦石基礎(chǔ)知識(shí)

    鐵礦石基本概念
    礦石是礦物集合體。在現(xiàn)代技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，能以工業(yè)規(guī)模從礦物中加工提取金屬或其他產(chǎn)品。原先是指從金屬礦床中開(kāi)采出來(lái)的固體物質(zhì)，現(xiàn)已擴(kuò)大到形成后堆積在母巖中的硫黃、螢石和重晶石之類(lèi)非金屬礦物。

    礦石中有用成分（元素或礦物）重量和礦石重量之比稱(chēng)為礦石品位，金、鉑等貴金屬礦石用克／噸表示，其他礦石常用百分?jǐn)?shù)表示。常用礦石品位來(lái)衡量礦石的價(jià)值，但同樣有效成分礦石中脈石（礦石中的無(wú)用礦物或有用成分含量甚微而不能利用的礦物）的成分和有害雜質(zhì)的多少也影響礦石價(jià)值。

   鐵礦石分類(lèi)
    一般分為貧礦石、普通礦石和富礦石。有時(shí)僅分為貧礦石和富礦石，這種劃分沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般每個(gè)工業(yè)部門(mén)和礦區(qū)都有各自的計(jì)算范圍。按所含有用礦物性質(zhì)和利用的特征分為金屬礦石和非金屬礦石兩大類(lèi)。

    鐵礦石的主要品種
    物鐵礦物種類(lèi)繁多，目前已發(fā)現(xiàn)的鐵礦物和含鐵礦物約300余種，其中常見(jiàn)的有170余種。但在當(dāng)前技術(shù)條件下，具有工業(yè)利用價(jià)值的主要是磁鐵礦、赤鐵礦、磁赤鐵礦、鈦鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。

    1.磁鐵礦
    磁鐵礦（Magnetite）是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe3O4，是Fe2O3和FeO　的復(fù)合物。FeO 31.03%，F(xiàn)e2O3 68.97%或含F(xiàn)e 72.2%，O 27.6%，等軸晶系。單晶體常呈八面體，較少呈菱形十二面體。在菱形十二面體面上，長(zhǎng)對(duì)角線方向常現(xiàn)條紋。集合體多呈致密塊狀和粒狀。顏色為鐵黑色、條痕為黑色，半金屬光澤，不透明。硬度5.5～6.5,比重4.9～5.2,無(wú)解理，脈石主要是石英及硅酸鹽。具有強(qiáng)磁性。還原性差，一般含有害雜質(zhì)硫和磷較高。在選礦（Beneficiation）時(shí)可利用磁選法，處理非常方便；但是由于其結(jié)構(gòu)細(xì)密，故被還原性較差。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期風(fēng)化作用后即變成赤鐵礦。磁鐵礦中常有相當(dāng)數(shù)量的Ti4+以類(lèi)質(zhì)同象代替Fe3+，還伴隨有Mg2+和V3+等相應(yīng)地代替Fe2+和Fe3+，因而形成一些礦物亞種，即：
    (1)鈦磁鐵礦 Fe2+(2+x)Fe3+(2-2x)TixO4(0＜x＜1＝，含TiO212%～16%。常溫下，鈦從其中分離成板狀和柱狀的鈦鐵礦及布紋狀的鈦鐵晶石。
    (2)釩磁鐵礦 FeV2O4或Fe2+(Fe3+V)O4，含V2O5有時(shí)高達(dá)68.41%～72.04%。
    (3)釩鈦磁鐵礦為成分更為復(fù)雜的上述兩種礦物的固溶體產(chǎn)物。
    (4)鉻磁鐵礦含Cr2O3可達(dá)百分之幾。
    (5)鎂磁鐵礦含MgO可達(dá)6.01%。磁鐵礦是巖漿成因鐵礦床、接觸交代-熱液鐵礦床、沉積變質(zhì)鐵礦床，以及一系列與火山作用有關(guān)的鐵礦床中鐵礦石的主要礦物。此外，也常見(jiàn)于砂礦床中。在自然純磁鐵礦礦石很少遇到，常常由于地表氧化作用使部分磁鐵礦氧化轉(zhuǎn)變?yōu)榘爰傧蟪噼F礦和假象赤鐵礦。所謂假象赤鐵礦就是磁鐵礦（Fe3O4）氧化成赤鐵礦（Fe2O3），但仍能保持其原來(lái)的晶形，所以叫做假象赤鐵礦。

    2.赤鐵礦
    赤鐵礦（Hematite）赤鐵礦為無(wú)水氧化鐵礦石，其化學(xué)式為Fe2O3，理論含鐵量為70%。這種礦石在自然界中經(jīng)常形成巨大的礦床，從埋藏和開(kāi)采量來(lái)說(shuō)，它都是工業(yè)生產(chǎn)的主要礦石。由其本身結(jié)構(gòu)狀況的不同又可分成很多類(lèi)別，如赤色赤鐵礦（Red hematite）、鏡鐵礦（Specularhematite）、云母鐵礦（Micaceous hematite）、粘土質(zhì)赤鐵（Red Ocher）等。赤鐵礦含鐵量一般為50%～60%，含有害雜質(zhì)硫和磷比較少，還原較磁鐵礦好，因此，赤鐵礦是一種比較優(yōu)良的煉鐵原料。赤鐵礦有原生的，也有野生的，再生的赤鐵礦的磁鐵礦經(jīng)過(guò)氧化以后失去磁性，但仍保存著磁鐵礦的結(jié)晶形狀的假象赤鐵礦，在假象赤鐵礦中經(jīng)常含有一些殘余的磁鐵礦。有時(shí)赤鐵礦中也含有一些赤鐵礦的風(fēng)化產(chǎn)物，如褐鐵礦（2Fe2O3·3H2O）。赤鐵礦具有半金屬光澤，結(jié)晶者硬度為5.5～6，土狀赤鐵礦硬度很低，無(wú)解理，相對(duì)密度4.9～5.3，僅有弱磁性，脈石為硅酸鹽。

    自然界中Fe2O3的同質(zhì)多象變種已知有兩種，即α-Fe2O3和γ-Fe2O3。前者在自然條件下穩(wěn)定，稱(chēng)為赤鐵礦；后者在自然條件下不如α-Fe2O3穩(wěn)定，處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，稱(chēng)之為磁赤鐵礦。赤鐵礦：Fe 69.94%，O 30.06%，常含類(lèi)質(zhì)同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系，完好晶體少見(jiàn)。結(jié)晶赤鐵礦為鋼灰色，隱晶質(zhì)；土狀赤鐵礦呈紅色。條痕為櫻桃紅色或鮮豬肝色。金屬至半金屬光澤。有時(shí)光澤暗淡。硬度5～6。比重5～5.3。赤鐵礦的集合體有各種形態(tài)，形成一些礦物亞種，即：
    (1)鏡鐵礦。為具金屬光澤的玫瑰花狀或片狀赤鐵礦的集合體。
    (2)云母赤鐵礦。具金屬光澤的晶質(zhì)細(xì)鱗狀赤鐵礦。
    (3)鮞狀或腎狀赤鐵礦。形態(tài)呈鮞狀或腎狀的赤鐵礦。

    赤鐵礦是自然界中分布很廣的鐵礦物之一，可形成于各種地質(zhì)作用，但以熱液作用、沉積作用和區(qū)域變質(zhì)作用為主。在氧化帶里，赤鐵礦可由褐鐵礦或纖鐵礦、針鐵礦(Goethite)經(jīng)脫水作用形成。但也可以變成針鐵礦和水赤鐵礦等。在還原條件下，赤鐵礦可轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦，稱(chēng)假象磁鐵礦。磁赤鐵礦：γ-Fe2O3，其化學(xué)組成中常含有Mg、Ti和Mn等混入物。等軸晶系，五角三四面體晶類(lèi)，多呈粒狀集合體，致密塊狀，常具磁鐵礦假象。顏色及條痕均為褐色，硬度5，比重4.88，強(qiáng)磁性。磁赤鐵礦主要是磁鐵礦在氧化條件下經(jīng)次生變化作用形成。磁鐵礦中的Fe2+完全為Fe3+所代替(3Fe2+→2Fe3+)，所以有1/3Fe2+所占據(jù)的八面體位置產(chǎn)生了空位。另外，磁赤鐵礦可由纖鐵礦失水而形成，亦有由鐵的氧化物經(jīng)有機(jī)作用而形成的。

    3.褐鐵礦
    褐鐵礦（Limonite）這是含有氫氧化鐵的礦石,是由其他礦石風(fēng)化后生成的，在自然界中分布得最廣泛，但礦床埋藏量大的并不多見(jiàn)。它是針鐵礦（Goethite）HFeO2和鱗鐵礦（Lepidocrocite）FeO（OH）兩種不同結(jié)構(gòu)礦石的統(tǒng)稱(chēng)，也有人把它主要成份的化學(xué)式寫(xiě)成mFe2O3．nH2O，呈現(xiàn)土黃或棕色，含有Fe約62％，O 27％，H2O 11％，比重約為3.6～4.0，多半是附存在其它鐵礦石之中。實(shí)際上并不是一個(gè)礦物種，而是針鐵礦、纖鐵礦、水針鐵礦、水纖鐵礦以及含水氧化硅、泥質(zhì)等的混合物。褐鐵礦中絕大部分含鐵礦物是以2Fe2O3·H2O形式存在的。化學(xué)成分變化大，含水量變化也大。一般褐鐵礦石含鐵量為37%～55%，有時(shí)含磷較高。褐鐵礦的吸水性很強(qiáng)，一般都吸附著大量的水分，在焙燒或入高爐受熱后去掉游離水和結(jié)晶水，礦石氣孔率因而增加，大大改善了礦石的還原性。所以褐鐵礦比赤鐵礦和磁鐵礦的還原性都要好。同時(shí)，由于去掉了水分相應(yīng)地提高了礦石的含鐵量。

    (1)針鐵礦 α-FeO(OH)，含F(xiàn)e62.9%。含不定量的吸附水者，稱(chēng)水針鐵礦HFeO2·NH2O。斜方晶系，形態(tài)有針狀、柱狀、薄板狀或鱗片狀。通常呈豆?fàn)睢⒛I狀或鐘乳狀。切面具平行或放射纖維狀構(gòu)造。有時(shí)成致密塊狀、土狀，也有呈鮞狀。顏色紅褐、暗褐至黑褐。經(jīng)風(fēng)化而成的粉末狀、赭石狀褐鐵礦則呈黃褐色。針鐵礦條痕為紅褐色，硬度5～5.5，比重4～4.3。而褐鐵礦條痕則一般為淡褐或黃褐色，硬度1～4，比重3.3～4。

    (2)纖鐵礦 γ-FeO(OH)，含F(xiàn)e 62.9%。含不定量的吸附水者，稱(chēng)水纖鐵礦FeO(OH)·NH2O。斜方晶系。常見(jiàn)鱗片狀或纖維狀集合體。顏色暗紅至黑紅色。條痕為桔紅色或磚紅色。硬度4～5，比重4.01～4.1。

    4.菱鐵礦
    菱鐵礦（Siderite）是含有碳酸鐵的礦石，主要成份為FeCO3，呈現(xiàn)青灰色，理論含鐵量48.2%，比重在3.8左右。FeCO3，F(xiàn)eO 62.01%，CO2 37.99%，常含Mg和Mn。三方晶系。常見(jiàn)菱面體，晶面常彎曲。其集合體成粗粒狀至細(xì)粒狀。亦有呈結(jié)核狀、葡萄狀、土狀者。黃色、淺褐黃色(風(fēng)化后為深褐色)，玻璃光澤。硬度3.5～4.5，比重3.96左右，因Mg和Mn的含量不同而有所變化。在自然界中，有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的菱鐵礦比其他三種礦石都少。菱鐵礦很容易被分解氧化成褐鐵礦。一般含鐵量不高，但受熱分解出CO2以后，不僅含鐵量顯著提高而且也變得多孔，還原性很好。這種礦石多半含有相當(dāng)多數(shù)量的鈣鹽和鎂鹽。由于碳酸根在高溫約800～960℃時(shí)會(huì)吸收大量的熱而放出二氧化碳，所以我們多半先把這一類(lèi)礦石加以焙燒之后再加入鼓風(fēng)爐。

    5.其他
    鈦鐵礦(Ilmenite)其化學(xué)分子式是FeTiO3，F(xiàn)e 36.8%，Ti 36.6%，O 31.6%。三方晶系。菱面體晶類(lèi)。常呈不規(guī)則粒狀、鱗片狀或厚板狀。在950℃以上鈦鐵礦與赤鐵礦形成完全類(lèi)質(zhì)同象。當(dāng)溫度降低時(shí)，即發(fā)生熔離，故鈦鐵礦中常含有細(xì)小鱗片狀赤鐵礦包體。鈦鐵礦顏色為鐵黑色或鋼灰色。條痕為鋼灰色或黑色。含赤鐵礦包體時(shí)呈褐色或帶褐的紅色條痕。金屬-半金屬光澤。不透明，無(wú)解理。硬度5～6.5，比重4～5。弱磁性。鈦鐵礦主要出現(xiàn)在超基性巖、基性巖、堿性巖、酸性巖及變質(zhì)巖中。我國(guó)攀枝花釩鈦磁鐵礦床中，鈦鐵礦呈粒狀或片狀分布于鈦磁鐵礦等礦物顆粒之間，或沿鈦磁鐵礦裂開(kāi)面成定向片晶。鐵的硅酸鹽礦（Silicate Iron）此類(lèi)礦石是一種復(fù)合鹽，沒(méi)有一定的化學(xué)式，成份的變化很大，一般呈現(xiàn)深綠色，比重為3.8左右，含鐵成份很低，是一種較差的鐵礦石。硫化鐵礦（Sulphide iron）這種礦石含有FeS2，含F(xiàn)e只有46.6％而S的含量達(dá)到53.4％。呈現(xiàn)灰黃色，比重大約為4.95～5.10。由于這種礦石常常含有許多其它較貴重的金屬如銅（Copper）、鎳（Nickel）、鋅（Zinc）、金（Gold）、銀（Silver）等，所以常被用做他種金屬冶煉工業(yè)的原料；又由于它含有大量的硫，所以常被用來(lái)提制硫磺，鐵反而變成了副產(chǎn)品，所以事實(shí)上已不能稱(chēng)為鐵礦石。

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