鐵礦

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赤鐵礦是巴西主要鐵礦石。
鐵礦石用於生產煉鋼

鐵礦(英語:Iron ore)為的原料,鐵礦係指含鐵的礦物,可用於提煉單質生鐵、煉(佔98%[1])等諸多用途。常見鐵礦都為鐵氧化物,大多呈暗灰色、亮黃色、深紫色或鐵鏽色。

鐵是世界上發現最早、利用最廣、用量最多的一種金屬,其消耗量約佔金屬總消耗量的95%。鐵礦石主要用於鋼鐵工業,冶煉含碳量不同的生鐵(含碳量一般在2%以上)和鋼(含碳量一般在2%以下)。

鐵礦分類[編輯]

磁鐵礦[編輯]

主要成分為Fe3O4,即四氧化三鐵,每個Fe3O4分子中有兩個+3價的鐵原子和一個+2價的鐵原子,即Fe2O3·FeO,氧原子為-2價,其中Fe的質量分數約為72.36%。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,長對角線方向常現條紋。集合體多呈緻密塊狀和粒狀。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。具強磁性

磁鐵礦中常有相當數量的Ti4+以類質同象代替Fe3+,還伴隨有Mg2+和V3+等相應地代替Fe2+和Fe3+,因而形成一些礦物亞種,即:

  • 鈦磁鐵礦Fe2+1+xFe3+2-2xTixO4(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。
  • 釩磁鐵礦FeV2O4或Fe2+(Fe3+V)O4,含V2O5有時高達68.41%~72.04%。
  • 釩鈦磁鐵礦為成分更為複雜的上述兩種礦物的固溶體產物。
  • 鉻磁鐵礦含Cr2O3可達百分之幾。
  • 鎂磁鐵礦含MgO可達6.01%。 磁鐵礦是岩漿成因鐵礦床、接觸交代-熱液鐵礦床、沉積變質鐵礦床,以及一系列與火山作用有關的鐵礦床中鐵礦石的主要礦物。此外,也常見於砂礦床中。 磁鐵礦氧化後可變成赤鐵礦(假象赤鐵礦及褐鐵礦),但仍能保持其原來的晶形。

赤鐵礦[編輯]

赤鐵礦中主要成分為Fe2O3,即氧化鐵。自然界中Fe2O3的同質多象變種已知有兩種,即α-Fe2O3和γ-Fe2O3,其中Fe的質量分數約為69.94%。前者在自然條件下穩定,稱為赤鐵礦;後者在自然條件下不如α-Fe2O3穩定,處於亞穩定狀態,稱之為磁赤鐵礦。 常含類質同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系,完好晶體少見。結晶赤鐵礦為鋼灰色,隱晶質;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,形成一些礦物亞種,即:

  • 鏡鐵礦為具金屬光澤的玫瑰花狀或片狀赤鐵礦的集合體,鐵黑至鋼灰色。晶面光澤強,閃爍如鏡,因而得名。
  • 雲母赤鐵礦具金屬光澤的晶質細鱗狀赤鐵礦。中國古稱「雲子鐵」;呈紅褐色土狀而光澤暗淡的稱為赭石。
  • 鮞狀或腎狀赤鐵礦形態呈鮞狀或腎狀的赤鐵礦,而鮞狀集合體是某種物質的膠體以其他物質顆粒為核心逐層凝結,具有同心層狀構造,即赤鐵礦逐層凝聚而形成呈魚子狀樣的一系列球體(稱鮞狀體)所組成的赤鐵礦物集合體。鮞狀體一般較小。鮞狀體通常彼此間都膠結在一起。

赤鐵礦是自然界中分佈很廣的鐵礦物之一,可形成於各種地質作用,但以熱液作用、沉積作用和區域變質作用為主。在氧化帶裏,赤鐵礦可由褐鐵礦或纖鐵礦、針鐵礦經脫水作用形成。也可以變成針鐵礦和水赤鐵礦等。在還原條件下,赤鐵礦可轉變為磁鐵礦,稱假象磁鐵礦。

褐鐵礦[編輯]

褐鐵礦並不是一個礦物種,而是針鐵礦纖鐵礦水針鐵礦水纖鐵礦以及含水氧化矽、泥質等的混合物。化學成分變化大,含水量變化也大。

  • 針鐵礦 α-FeO(OH),含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者,稱水針鐵礦HFeO2·nH2O。斜方晶系,形態有針狀、柱狀、薄板狀或鱗片狀。通常呈豆狀、腎狀或鍾乳狀。切面具平行或放射纖維狀構造。有時成緻密塊狀、土狀,也有呈鮞狀。顏色紅褐、暗褐至黑褐。經風化而成的粉末狀、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。
  • 纖鐵礦γ-FeO(OH),含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者,稱水纖鐵礦FeO(OH)·nH2O。斜方晶系。常見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。

鈦鐵礦[編輯]

鈦鐵礦主要成分為FeTiO3,即鈦酸亞鐵,其中Fe的質量分數約為36.80%。三方晶系。菱面體晶類。常呈不規則粒狀、鱗片狀或厚板狀。在950℃以上鈦鐵礦與赤鐵礦形成完全類質同象。當溫度降低時,即發生熔離,故鈦鐵礦中常含有細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。含赤鐵礦包體時呈褐色或帶褐的紅色條痕。金屬-半金屬光澤。不透明,無解理。硬度5~6.5,比重4~5。弱磁性。鈦鐵礦主要出現在超基性岩、基性岩、鹼性岩、酸性岩及變質岩中。中國攀枝花釩鈦磁鐵礦床中,鈦鐵礦呈粒狀或片狀分佈於鈦磁鐵礦等礦物顆粒之間,或沿鈦磁鐵礦裂開面成定向片晶。

菱鐵礦[編輯]

菱鐵礦主要成分為FeCO3,即碳酸亞鐵,其中Fe的質量分數約為49.05%,常含Mg和Mn。三方晶系。常見菱面體,晶面常彎曲。其集合體成粗粒狀至細粒狀。亦有呈結核狀、葡萄狀、土狀的。黃色、淺褐黃色(風化後為深褐色),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。

黃鐵礦[編輯]

黃鐵礦主要成分為FeS2,即過硫化亞鐵,其中Fe的質量分數約為46.55%,黃鐵礦因其淺黃銅的顏色和明亮的金屬光澤,常被誤認為是黃金。晶體屬等軸晶系的硫化物礦物。成分中通常含鈷、鎳和硒,具有NaCl型晶體結構。常有完好的晶形,呈立方體、八面體、五角十二面體及其聚形。立方體晶面上有與晶棱平行的條紋,各晶面上的條紋相互垂直。集合體呈緻密塊狀、粒狀或結核狀。淺黃(銅黃)色,條痕綠黑色,強金屬光澤,不透明,無解理,參差狀斷口。摩氏硬度較大,達6~6.5,比重4.9~5.2。在地表條件下易風化為褐鐵礦。

黃鐵礦是鐵的二硫化物。一般將黃鐵礦作為生產硫磺和硫酸的原料,而不是用作提煉鐵的原料,因為提煉鐵有更好的鐵礦石,且煉製過程當中會產生大量SO2,造成空氣污染。黃鐵礦分佈廣泛,在很多礦石和岩石中包括煤中都可以見到它們的影子。一般為黃銅色立方體樣子。黃鐵礦風化後會變成褐鐵礦或黃鉀鐵礬。

主要生產國[編輯]

鋼鐵[編輯]

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。[5]

粗鋼(crude steel)[編輯]

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。[6]

不鏽鋼(Stainless Steel)[編輯]

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。

註釋與參考資料[編輯]

  1. ^ IRON ORE - Hematite, Magnetite & Taconite. Mineral Information Institute. [2006-04-07]. (原始內容存檔於2006-04-17). 
  2. ^ ([//web.archive.org/web/20200205081507/http://www.mnr.gov.cn/sj/sjfw/kc_19263/zgkczybg/201507/t20150708_1997924.html 頁面存檔備份,存於互聯網檔案館) 2011年中國礦產資源報告,2012-08-06
  3. ^ 價格上漲60%,澳大利亞想用鐵礦石「卡脖子」?我國已經有所行動頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)新浪財經,2020年12月18日
  4. ^ 未來全球及中國鐵礦石供需格局分析頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)中華人民共和國商務部,2020年4月24日
  5. ^ 世界資源真相和你想的不一樣,作者:資源問題研究會
  6. ^ 存档副本. [2013-08-05]. (原始內容存檔於2013-07-01). 

參見[編輯]