铁矿

产铁的原料
(重定向自鐵礦

铁矿(英文Iron ore)為鐵的原料,鐵礦係指含矿物,可用于提炼单质生铁、炼(占98%[1])等诸多用途。常见铁矿都为铁氧化物,大多呈暗灰色、亮黄色、深紫色或铁锈色。

赤铁矿是巴西主要铁矿石。
铁矿石用于生产炼钢

铁是世界上发现最早、利用最广、用量最多的一种金属,其消耗量约占金属总消耗量的95%。铁矿石主要用于钢铁工业,冶炼含碳量不同的生铁(含碳量一般在2%以上)和钢(含碳量一般在2%以下)。

铁矿分类编辑

磁铁矿编辑

主要成分为Fe3O4,即四氧化三铁,每个Fe3O4分子中有两个+3价的铁原子和一个+2价的铁原子,即Fe2O3·FeO,氧原子为-2价,其中Fe的质量分数约为72.3597945571%。等轴晶系。单晶体常呈八面体,较少呈菱形十二面体。在菱形十二面体面上,长对角线方向常现条纹。集合体多呈致密块状和粒状。颜色为铁黑色、条痕为黑色,半金属光泽,不透明。硬度5.5~6.5。比重4.9~5.2。具强磁性

磁铁矿中常有相当数量的Ti4+以类质同象代替Fe3+,还伴随有Mg2+和V3+等相应地代替Fe2+和Fe3+,因而形成一些矿物亚种,即:

  • 钛磁铁矿Fe2+(2+x)Fe3+(2-2x)TixO4(0<x<1),含TiO212%~16%。常温下,钛从其中分离成板状和柱状的钛铁矿及布纹状的钛铁晶石。
  • 钒磁铁矿FeV2O4或Fe2+(Fe3+V)O4,含V2O5有时高达68.41%~72.04%。
  • 钒钛磁铁矿为成分更为复杂的上述两种矿物的固溶体产物。
  • 铬磁铁矿含Cr2O3可达百分之几。
  • 镁磁铁矿含MgO可达6.01%。 磁铁矿是岩浆成因铁矿床、接触交代-热液铁矿床、沉积变质铁矿床,以及一系列与火山作用有关的铁矿床中铁矿石的主要矿物。此外,也常见于砂矿床中。 磁铁矿氧化后可变成赤铁矿(假象赤铁矿及褐铁矿),但仍能保持其原来的晶形。

赤铁矿编辑

赤铁矿中主要成分为Fe2O3,即氧化铁。自然界中Fe2O3的同质多象变种已知有两种,即α-Fe2O3和γ-Fe2O3,其中Fe的质量分数约为69.9433034300%。前者在自然条件下稳定,称为赤铁矿;后者在自然条件下不如α-Fe2O3稳定,处于亚稳定状态,称之为磁赤铁矿。 常含类质同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系,完好晶体少见。结晶赤铁矿为钢灰色,隐晶质;土状赤铁矿呈红色。条痕为樱桃红色或鲜猪肝色。金属至半金属光泽。有时光泽暗淡。硬度5~6。比重5~5.3。

赤铁矿的集合体有各种形态,形成一些矿物亚种,即:

  • 镜铁矿为具金属光泽的玫瑰花状或片状赤铁矿的集合体,铁黑至钢灰色。晶面光泽强,闪烁如镜,因而得名。
  • 云母赤铁矿具金属光泽的晶质细鳞状赤铁矿。中国古称“云子铁”;呈红褐色土状而光泽暗淡的称为赭石。
  • 鲕状或肾状赤铁矿形态呈鲕状或肾状的赤铁矿,而鲕状集合体是某种物质的胶体以其他物质颗粒为核心逐层凝结,具有同心层状构造,即赤铁矿逐层凝聚而形成呈鱼子状样的一系列球体(称鲕状体)所组成的赤铁矿物集合体。鲕状体一般较小。鲕状体通常彼此间都胶结在一起。

赤铁矿是自然界中分布很广的铁矿物之一,可形成于各种地质作用,但以热液作用、沉积作用和区域变质作用为主。在氧化带里,赤铁矿可由褐铁矿或纤铁矿、针铁矿经脱水作用形成。也可以变成针铁矿和水赤铁矿等。在还原条件下,赤铁矿可转变为磁铁矿,称假象磁铁矿。

褐铁矿编辑

褐铁矿并不是一个矿物种,而是针铁矿纤铁矿水针铁矿水纤铁矿以及含水氧化硅、泥质等的混合物。化学成分变化大,含水量变化也大。

  • 针铁矿 α-FeO(OH),含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者,称水针铁矿HFeO2·NH2O。斜方晶系,形态有针状、柱状、薄板状或鳞片状。通常呈豆状、肾状或钟乳状。切面具平行或放射纤维状构造。有时成致密块状、土状,也有呈鲕状。颜色红褐、暗褐至黑褐。经风化而成的粉末状、赭石状褐铁矿则呈黄褐色。针铁矿条痕为红褐色,硬度5~5.5,比重4~4.3。而褐铁矿条痕则一般为淡褐或黄褐色,硬度1~4,比重3.3~4。
  • 纤铁矿γ-FeO(OH),含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者,称水纤铁矿FeO(OH)·NH2O。斜方晶系。常见鳞片状或纤维状集合体。颜色暗红至黑红色。条痕为桔红色或砖红色。硬度4~5,比重4.01~4.1。

钛铁矿编辑

钛铁矿主要成分为FeTiO3,即钛酸亚铁,其中Fe的质量分数约为36.8031410549%。三方晶系。菱面体晶类。常呈不规则粒状、鳞片状或厚板状。在950℃以上钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同象。当温度降低时,即发生熔离,故钛铁矿中常含有细小鳞片状赤铁矿包体。钛铁矿颜色为铁黑色或钢灰色。条痕为钢灰色或黑色。含赤铁矿包体时呈褐色或带褐的红色条痕。金属-半金属光泽。不透明,无解理。硬度5~6.5,比重4~5。弱磁性。钛铁矿主要出现在超基性岩、基性岩、碱性岩、酸性岩及变质岩中。中国攀枝花钒钛磁铁矿床中,钛铁矿呈粒状或片状分布于钛磁铁矿等矿物颗粒之间,或沿钛磁铁矿裂开面成定向片晶。

菱铁矿编辑

菱铁矿主要成分为FeCO3,即碳酸亚铁,其中Fe的质量分数约为49.0504689248%,常含Mg和Mn。三方晶系。常见菱面体,晶面常弯曲。其集合体成粗粒状至细粒状。亦有呈结核状、葡萄状、土状的。黄色、浅褐黄色(风化后为深褐色),玻璃光泽。硬度3.5~4.5,比重3.96左右,因Mg和Mn的含量不同而有所变化。

黄铁矿编辑

黄铁矿主要成分为FeS2,即过硫化亚铁,其中Fe的质量分数约为46.5519684580%,黄铁矿因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光泽,常被误认为是黄金。晶体属等轴晶系的硫化物矿物。成分中通常含钴、镍和硒,具有NaCl型晶体结构。常有完好的晶形,呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形。立方体晶面上有与晶棱平行的条纹,各晶面上的条纹相互垂直。集合体呈致密块状、粒状或结核状。浅黄(铜黄)色,条痕绿黑色,强金属光泽,不透明,无解理,参差状断口。摩氏硬度较大,达6~6.5,比重4.9~5.2。在地表条件下易风化为褐铁矿。

黄铁矿是铁的二硫化物。一般将黄铁矿作为生产硫磺和硫酸的原料,而不是用作提炼铁的原料,因为提炼铁有更好的铁矿石,且炼制过程当中会产生大量SO2,造成空气污染。黄铁矿分布广泛,在很多矿石和岩石中包括煤中都可以见到它们的影子。一般为黄铜色立方体样子。黄铁矿风化后会变成褐铁矿或黄钾铁矾。

主要生產國编辑

2010年估计铁矿开采量(百万吨)
国家 产量
中国 900*
澳大利亚 420
巴西 370
印度 260
俄国 100
乌克兰 72
南非 55
美国 49
加拿大 35
伊朗 33
瑞典 25
哈萨克斯坦 22
委内瑞拉 16
墨西哥 12
毛里塔尼亚 10
其他国家 50
世界总计 2400

鋼鐵编辑

於製造鋼鐵時,先將鐵礦石放入高爐或電爐中,萃取出鐵的成份後,再製成生鐵。在生鐵中加進石灰石會產生化學反應,因而產生高熱,所產生的氧化物以及硫等雜質會與石灰石結合,將這些結合在一起的成分自生鐵中去除,再加入鋁、錳等添加物,即可製成鋼鐵。將鋼鐵冷卻,再鍛造後,即可製成商品。[2]

粗鋼(crude steel)编辑

指以各種煉鋼方式(電爐、轉爐、鑄鋼)生產的鋼水,經過鑄錠或連續鑄造方式所得的鋼胚錠,亦即製成後,但未經加工的鋼。[3]

不鏽鋼(Stainless Steel)编辑

因鐵容易氧化,因此加入鋅、錫、鉻及鎳等元素,使鋼品具有防鏽、防蝕等功能,表面具白色光澤。依加入成分的不同,一般可區分為300系與400系兩大類。300系乃添加鉻、鎳兩種金屬,富展延性,易於焊接與加工,主要用於建築裝潢、車輛零件與醫療器材。400系僅加入鉻金屬、具高度韌性及優越的耐蝕性,適用於高彎高壓用結構材料之製造。

注释与参考资料编辑

  1. ^ IRON ORE - Hematite, Magnetite & Taconite. Mineral Information Institute. [2006-04-07]. (原始内容存档于2006-04-17). 
  2. ^ 世界資源真相和你想的不一樣,作者:資源問題研究會
  3. ^ 存档副本. [2013-08-05]. (原始内容存档于2013-07-01). 

参见编辑