铁的性质、用途和矿产资源概况.docVIP

二、铁 （一）铁的性质、用途及矿产资源概况 1. 铁的性质 灰白色金属，具延展性。 比重＝7.87，硬度60~70 Kg/Mm2，熔点1535℃。 铁族元素：Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni，由于离子半径小，多在岩浆作用的早期晶出。 原子半径：1.26(，离子半径Fe2+=0.82(，Fe3+=0.67( 自然产出：氧化物 Fe2O3最稳定－赤铁矿 Fe3O4分布最广泛－磁铁矿 硫化物：黄铁矿(FeS2)，磁黄铁矿() 卤化物：氟化铁、氯化铁、溴化铁 2. 铁的用途 含碳量(%) 名 称 0.04-0.2 熟铁 0.2-1.5 钢 1.5-2.5 钢质生铁 2.5-4 生铁 特殊钢＝碳素钢加Mn, Cr, V, Ni, Co, Mo, W 3. 铁矿资源概况 世界储量约 400x108 吨，以苏联(30%)、巴西(20%)、加拿大(10%)、澳洲(10%)为主。 （二）铁的地球化学特征 1. 铁的地球化学特征 占地球的35%，占地壳6%为其组成元素之第四位。主矿物除上述之外，尚有软锰矿(MnO2)，铬铁矿(FeCr2O4)、钛铁矿(FeTiO3)、硫钴矿(Co3S4)、镍黄铁矿[(Fe,Ni)S]、黄铜矿(CuFeS2)。 2. 内生成矿作用中铁矿形成的物理化学条件 所形成的铁矿，其铁质源于地球内部的硅酸盐熔体。如玄武岩和安山岩含铁6-8%，花岗岩和花岗闪长岩含铁3-4%。 3. 外生成矿作用中铁矿形成的物理化学条件 铁的溶解、沈淀、富集主要取决于环境的氧化还原电位，介质的酸碱度和化学成分。 风化中的氧化作用使亚铁矿物生成高价铁氧化物如赤铁矿，和水化物（褐铁矿，Limonite，为含水氧化铁的通称），其主要矿物为针铁矿(Goethite, (-Fe2O3．H2O)及纤铁矿(Lepidocrocite, (-Fe2O3．H2O)。另硫化物氧化时则形成FeSO4(Fe2(SO4)3(Fe(OH)3（pH值小）之反应。 4. 变质成矿作用中铁矿形成的物理化学条件 变质作用中，形成铁矿的主要因素是温度、压力和原生含铁类型。 石英－铁氧化物组合：原生沉积物的燧石、碧玉（或石英）和磁铁矿（或赤铁矿）或两者的微细条带的混合物，随变质程度增高而发生重结晶作用，使原生的氧化物变为粗粒的集合体。 石英－碳酸盐铁矿组合：原生沉积相由燧石（石英）、菱铁矿(Siderite)组成。 当变质作用有赤铁矿存在时，在较低温（300℃）和低压 (Pco2= 2(108 Pa) 条件下产生之反应为：。 无赤铁矿存在时，若Pco2高，可阻止之分解，只产生重结晶作用。反之，产生下列反应： (Fe,Mg)CO3 + SiO2 = (Fe,Mg)SiO3 + CO2 菱铁矿 辉石 石英－硅酸盐铁矿组合：成岩作用常产生的稳定硅酸盐（如铁滑石）。在变质作用下（250-280℃），铁滑石经去水作用转变为铁闪石 [Grunerite, (Fe,Mg)7Si8O22(OH)2]，这可视为绿片岩相变质作用的开始。 （三）铁的工业矿物及矿石类型 1. 铁的工业矿物 磁铁矿 Fe3O4 (Fe 72.4%) 赤铁矿* Fe2O3 (Fe 70%) 褐铁矿 Fe2O3．nH2O (Fe 48-63%) 针铁矿 Fe2O3．H2O (Fe 48-63%) 菱铁矿 FeCO3 (Fe 48.3%) * 结晶的鳞片状赤铁矿称镜铁矿（Specularite 或 specular iron ore） 2. 铁矿石类型 依矿物成分： (磁铁矿矿石，(赤铁矿矿石，(褐铁矿矿石， (钛铁矿矿石，(菱铁矿矿石。 依铁含量分为： (富铁矿石－Fe达45%以上的磁铁矿矿石及赤铁矿矿石 Fe达30-35%以上的菱铁矿矿石 (贫铁矿石－Fe达25-45%的磁铁矿矿石及赤铁矿矿石 Fe达20-30%的菱铁矿矿石 依氧化程度分为： (氧化矿石， (原生矿石。 tFe 代表矿石的全铁，包括可溶铁和硅酸铁（冶炼时一般不能提取） 3. 铁矿石的工业特征 贫铁矿石在冶炼前需先进行选矿。 磁铁矿－磁选法，包括干磁选（粗粒矿石）和湿选法（细粒矿石）。 赤铁矿和褐铁矿－先磁化焙烧后再进行磁选。 上两矿石（以赤铁矿为主）有时亦用重力选矿，包括洗选，淘汰选，淘汰盘精选和重悬浮液选矿。 细粒浸染状矿石常以浮悬法，此法对磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿效果较好，对褐铁矿较差。 4. 工业上对铁矿石的要求 矿石中之有益组分－Mn, Ni, Co, V, Cr, Mo, W 矿石中之有害组分－S, P, Pb, Zn, Sn （四）铁矿床类型及典型矿床实例 1. 岩浆型铁矿床 泛指产在基性、超基性侵入岩中的钒钛磁铁矿矿床，矿石富含钒和钛。此类矿床在中国储量甚丰（约占14%），主要产地为四川攀西地区（攀枝花、西昌）。矿石