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赤铁矿是巴西主要铁矿石。
铁矿石用于生产炼钢

铁矿(英文Iron ore)为铁的原料,铁矿系指含矿物,可用于提炼单质生铁、炼(占98%)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。

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

磁铁矿

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

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

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

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

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

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。

主要生产国

钢铁

于制造钢铁时,先将铁矿石放入高炉或电炉中,萃取出铁的成分后,再制成生铁。在生铁中加进石灰石会产生化学反应,因而产生高热,所产生的氧化物以及硫等杂质会与石灰石结合,将这些结合在一起的成分自生铁中去除,再加入铝、锰等添加物,即可制成钢铁。将钢铁冷却,再锻造后,即可制成商品。

粗钢(crude steel)

指以各种炼钢方式(电炉、转炉、铸钢)生产的钢水,经过铸锭或连续铸造方式所得的钢胚锭,亦即制成后,但未经加工的钢。

不锈钢(Stainless Steel)

因铁容易氧化,因此加入锌、锡、铬及镍等元素,使钢品具有防锈、防蚀等功能,表面具白色光泽。依加入成分的不同,一般可区分为300系与400系两大类。300系乃添加铬、镍两种金属,富展延性,易于焊接与加工,主要用于建筑装潢、车辆零件与医疗器材。400系仅加入铬金属、具高度韧性及优越的耐蚀性,适用于高弯高压用结构材料之制造。

注释与

参见


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