鐵的性質(zhì)、用途及礦產(chǎn)資源概況

1、二、鐵鐵的性質(zhì)、用途及礦產(chǎn)資源概況鐵的性質(zhì)灰白色金屬，具延展性。比重= 7.87，硬度 6070 Kg/Mm2，熔點(diǎn) 1535C。鐵族元素：Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni，由于離子半徑小，多在巖漿作用的早期晶 出。原子半徑：1.26A，離子半徑Fe2+=0.82A，F(xiàn)e3+=0.67A自然產(chǎn)出：氧化物Fe2O3最穩(wěn)定一赤鐵礦Fe3O4分布最廣泛一磁鐵礦硫化物：黃鐵礦(FeS)，磁黃鐵礦(Fe2+ S) 21-X鹵化物：氟化鐵、氯化鐵、漠化鐵鐵的用途含碳量()名稱0.04-0.2熟鐵0.2-1.5鋼2.5鋼質(zhì)生鐵4生鐵特殊鋼=碳素鋼加Mn, Cr, V, Ni, Co, Mo, W鐵

2、礦資源概況世界儲(chǔ)量約400 x108噸，以蘇聯(lián)(30%)、巴西(20%)、加拿大(10%)、澳洲 (10%)為主。鐵的地球化學(xué)特征鐵的地球化學(xué)特征占地球的35%，占地殼6%為其組成元素之第四位。主礦物除上述之外，尚有軟錳礦(MnO2)，銘鐵礦(FeCr2O4)、鈦鐵礦(FeTiO3)、硫鉆礦(Co3S4)、鎳黃鐵礦(Fe,Ni)S、黃銅礦(CuFeS2)。2.內(nèi)生成礦作用中鐵礦形成的物理化學(xué)條件所形成的鐵礦，其鐵質(zhì)源于地球內(nèi)部的硅酸鹽熔體。如玄武巖和安山巖含鐵6-8%，花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖含鐵3-4%。3.外生成礦作用中鐵礦形成的物理化學(xué)條件鐵的溶解、沈淀、富集主要取決于環(huán)境的氧化還原電位，介質(zhì)

3、的酸堿度 和化學(xué)成分。風(fēng)化中的氧化作用使亞鐵礦物生成高價(jià)鐵氧化物如赤鐵礦，和水化物 （褐鐵礦，Limonite，為含水氧化鐵的通稱），其主要礦物為針鐵礦（Goethite,a-Fe2O3. H2O）及纖鐵礦（Lepidocrocite, y-Fe2O3. H2O）。另硫化物氧化時(shí)則形 成FeSO4TFe2（SO4）3rFe（OH）3 （pH值?。┲磻?yīng)。4.變質(zhì)成礦作用中鐵礦形成的物理化學(xué)條件變質(zhì)作用中，形成鐵礦的主要因素是溫度、壓力和原生含鐵類型。石英一鐵氧化物組合：原生沉積物的燧石、碧玉（或石英）和磁鐵礦（或赤鐵礦）或兩者的微細(xì)條帶的混合物，隨變質(zhì)程度增高而發(fā)生重結(jié)晶作 用，使原生的氧化物

4、變?yōu)榇至５募象w。石英一碳酸鹽鐵礦組合：原生沉積相由燧石（石英）、菱鐵礦（Siderite）組成。當(dāng)變質(zhì)作用有赤鐵礦存在時(shí)，在較低溫（300C ）和低壓（Pco2=2x108Pa）條件下產(chǎn)生之反應(yīng)為：FeCO + Fe O=Fe O + CO32 33 42。無赤鐵礦存在時(shí)，若PCO2高，可阻止FeCO 3之分解，只產(chǎn)生重結(jié)晶作 用。反之，產(chǎn)生下列反應(yīng)：(Fe,Mg)CO3 + SiO2 = (Fe,Mg)SiO3 + CO2菱鐵礦輝石石英一硅酸鹽鐵礦組合：成巖作用常產(chǎn)生Fe2+的穩(wěn)定硅酸鹽（如鐵滑石）。在變質(zhì)作用下（250-280 C），鐵滑石經(jīng)去水作用轉(zhuǎn)變?yōu)殍F閃石Grunerite, (F

5、e,Mg)7Si8O22(OH)2,這可視為綠片巖相變質(zhì)作用的開 始。鐵的工業(yè)礦物及礦石類型鐵的工業(yè)礦物磁鐵礦Fe3O4 (Fe 72.4%)赤鐵礦 * Fe2O3 (Fe 70%)褐鐵礦Fe2O3. nH2O (Fe 48-63%)針鐵礦Fe2O3. H2O (Fe 48-63%)菱鐵礦FeCO3 (Fe 48.3%)*結(jié)晶的鱗片狀赤鐵礦稱鏡鐵礦(Specularite或specular iron ore)鐵礦石類型依礦物成分：磁鐵礦礦石，赤鐵礦礦石，褐鐵礦礦石，鈦鐵礦礦石，菱鐵礦礦石。依鐵含量分為：富鐵礦石一Fe達(dá)45%以上的磁鐵礦礦石及赤鐵礦礦石Fe達(dá)30-35%以上的菱鐵礦礦石貧鐵礦石

6、一Fe達(dá)25-45%的磁鐵礦礦石及赤鐵礦礦石Fe達(dá)20-30%的菱鐵礦礦石依氧化程度分為：氧化礦石tFe/FeO 3.5，原生礦石tFe/FeO 3.5。tFe代表礦石的全鐵，包括可溶鐵和硅酸鐵(冶煉時(shí)一般不能提取)鐵礦石的工業(yè)特征貧鐵礦石在冶煉前需先進(jìn)行選礦。磁鐵礦一磁選法，包括干磁選(粗粒礦石)和濕選法(細(xì)粒礦石)。赤鐵礦和褐鐵礦一先磁化焙燒后再進(jìn)行磁選。上兩礦石（以赤鐵礦為主）有時(shí)亦用重力選礦，包括洗選，淘汰選，淘汰盤 精選和重懸浮液選礦。細(xì)粒浸染狀礦石常以浮懸法，此法對(duì)磁鐵礦、赤鐵礦和菱鐵礦效果較好，對(duì) 褐鐵礦較差。工業(yè)上對(duì)鐵礦石的要求礦石中之有益組分一Mn, Ni, Co, V, C

7、r, Mo, W礦石中之有害組分一 S, P, Pb, Zn, Sn（四）鐵礦床類型及典型礦床實(shí)例巖漿型鐵礦床泛指產(chǎn)在基性、超基性侵入巖中的釩鈦磁鐵礦礦床，礦石富含釩和鈦。此 類礦床在中國(guó)儲(chǔ)量甚豐（約占14%），主要產(chǎn)地為四川攀西地區(qū)（攀枝花、 西昌）。礦石鐵含量一般為26-46%，屬于貧鐵礦石。TiO2含量4-10%，V2O5 含量 0.2-0.4%。實(shí)例：攀枝花屬規(guī)模巨大的巖漿型礦床，含礦巖體主為古生代晚期的輝長(zhǎng) 巖，以鈦磁鐵礦，鈦鐵礦和尖晶石為主要金屬礦物。火山成因鐵礦床指與鈣堿性富鈉質(zhì)火山巖一次火山巖建造有關(guān)的鐵礦床，其形成與火山噴 溢作用、火山噴發(fā)沉積作用或火山熱液作用關(guān)系密切，根據(jù)

8、礦床地質(zhì)特征及 成因可分為：火山噴溢巖漿型鐵礦床實(shí)例：智利拉科（El Laco）鐵礦，呈熔巖狀鐵礦體，惟此種類型甚少。最 近的研究認(rèn)為其來源可能是深部老地層中的沉積變質(zhì)鐵礦，在更新世巖 漿活動(dòng)時(shí)重熔而成的鐵礦漿。玢巖型鐵礦床實(shí)例：安徽寧蕪（馬鞍山）鐵礦床沉積型鐵礦床指在淺海環(huán)境中由沉積作用形成的鐵礦床，一般在空間和時(shí)間上分布十分 廣泛，在中國(guó)占鐵礦總儲(chǔ)量13%左右。此等礦床礦體呈層狀，常產(chǎn)于砂頁巖 向鈣質(zhì)頁巖遞變的層位中，其上覆巖層常為黑色頁巖，下伏巖層常為砂質(zhì)巖 石。礦石礦物一般以赤鐵礦和菱鐵礦為主，部分為黃鐵礦或鮞綠泥石。在淺 海處由于氧氣充足和溫度較高，易于形成赤鐵礦，在較深處或近岸坳陷

9、處， 海水穩(wěn)定，有機(jī)物不斷分解釋出二氧化碳，在弱堿性和半還原的條件下，易 形成菱鐵礦。中國(guó)沉積鐵礦的礦床分布廣，北方有中元古代的宣龍式鐵礦，南方有中、 晚泥盆紀(jì)的寧鄉(xiāng)式鐵礦，西部新疆一帶則有早石炭紀(jì)的靜和式鐵礦。變質(zhì)型鐵礦床此類礦床在世界鐵礦床中是最重要的，占世界鐵礦總儲(chǔ)量的60%，主要產(chǎn) 于世界各地前寒武紀(jì)地盾和地臺(tái)區(qū)，故礦床的形成與前寒武紀(jì)地殼演化有密 切關(guān)聯(lián)，根據(jù)形成時(shí)代及含礦層的不同，可分為阿爾戈馬型(Algoma type)， 蘇必略湖型(Lake Superior type)和基魯納型(Kiruna type)三種鐵礦床(iron formation) o阿爾戈馬型主要形成于晚太古

10、代(約 2500Ma)，與綠色巖帶(greenstone belt)有密切關(guān)聯(lián)，即常與綠色巖帶上部的火山碎屑巖相伴生，其鐵礦層的硫 化物相或碳酸鹽相產(chǎn)在靠火山活動(dòng)中心處，氧化物相常遠(yuǎn)離中心，硅酸鹽相 位于兩者之間，常由灰色的鐵質(zhì)燧石和赤鐵礦或磁鐵礦組合成帶狀構(gòu)造，一 般都受了綠色片巖相和角閃巖相的變質(zhì)作用。主要分布于加拿大地盾南部的 阿比提比綠巖帶上的克科蘭德湖(Kirkland Lake)地區(qū)。此外，美國(guó)的佛米利恩 地區(qū)(Vermillion Range)，俄羅斯的庫爾斯克磁異常區(qū)(Kursk Magnetic Anomaly)，中國(guó)遼寧的鞍本(鞍山、本溪)地區(qū)亦屬類似之礦床。遼寧鞍山 鐵礦

11、屬阿爾戈馬型之代表，但在中國(guó)則稱為鞍山式鐵礦床，位于中朝古陸之 東北部，是太古代火山一硅鐵層受中高度變質(zhì)的產(chǎn)物。礦床重要特征之一是 礦石呈條帶構(gòu)造，黑色條紋含較多的鐵礦物外加石英及鐵鎂硅酸鹽礦物，白 色條紋主要由石英組成。鐵礦物為磁鐵礦、赤鐵礦，鐵鎂礦物隨變質(zhì)度的不 同可為綠泥石、閃石類、鐵石榴石、黑云母等。蘇必略湖型主要形成于早元古代(2200-1800Ma)的海盆中，為標(biāo)準(zhǔn)的條帶狀 鐵礦床(banded iron formation，簡(jiǎn)稱BIF)。鐵礦層的層序自下而上一般為： 白云巖、石英巖、紅色或黑色鐵質(zhì)頁巖、鐵礦層、黑色頁巖和泥質(zhì)板巖。鐵 礦層中含鐵礦物與燧石組成條帶狀礦石，含鐵礦物中

12、，氧化物相為磁鐵礦或 赤鐵礦(及其混合物)，碳酸鹽相以菱鐵礦為主，硫化物相主要是黃鐵礦。 此型鐵礦多沿古老地臺(tái)邊緣分布，一般可長(zhǎng)達(dá)數(shù)十公里，厚達(dá)百米，常不整 合于強(qiáng)烈變質(zhì)的片麻巖、花崗巖或角閃巖之上，大多未遭變質(zhì)或僅遭淺變質(zhì)(綠色片巖相)。此類鐵礦在各大陸皆有分布，著名的有澳洲的哈默斯利 (Hamersley Range)，巴西的米納斯吉賴斯(Minas Gerais)，北美的蘇必略湖 區(qū)，加拿大的魁北克一拉布拉多山脈(Quebec-Labrador Ranges)，南非的波斯 特馬斯堡(Postmasburg)以及印度的比哈爾一奧里薩(Bihar-Orissa)等地。實(shí)例為米契皮科坦鐵礦(M

13、ichipicoten Island):位于蘇必略湖區(qū)東北部晚太 古代綠巖帶及上覆的含鐵盆地中。在盆地西邊，鐵礦層被沉積巖所包圍；在 中部和東邊，則產(chǎn)在長(zhǎng)英質(zhì)和鐵鎂質(zhì)火山巖之間的接觸面上，自上而下分為 條帶狀燧石相，硫化物相及碳酸鹽相。條帶狀燧石相由互層的燧石和含鐵礦 物(主要為菱鐵礦，其次為磁鐵礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦)組成，向下因黃鐵 礦含量增加而過渡為硫化物相，再往下過渡為碳酸巖相?；敿{型鐵礦是泛指與細(xì)碧角斑巖有密切關(guān)聯(lián)的鐵礦層，成因與富堿質(zhì)中 酸性海底火山活動(dòng)有關(guān)，礦床常由噴氣一沉積作用形成的，常見于寒武紀(jì)的 斑狀長(zhǎng)英質(zhì)變粒巖中，巖石偏堿性，堿金屬總量10-20%，且鉀多于鈉。鐵的 品位

14、最高可達(dá)71%，礦石中的主要礦物是磁鐵礦和磷灰石。此類鐵礦之代表 為瑞典北部基魯納一帶，另在芬蘭和挪威也有。古風(fēng)化殼型富鐵礦床這類富鐵礦床是磁鐵石英巖層露出地表后，經(jīng)風(fēng)化淋積作用使SiO2M解并 被帶走而形成的，礦床的規(guī)模一般都較大、高品位、易采、易選。俄羅斯的 庫爾斯克和澳洲的哈默斯利風(fēng)化淋積富鐵礦床平均品位可達(dá)64%，印度的比 哈爾一奧里薩和美國(guó)蘇必略湖鐵礦原始品位只有25%，風(fēng)化淋積富集后的品 位可達(dá)55-58%，巴西的米納斯吉賴斯鐵礦風(fēng)化后含鐵達(dá)68.7%。此型富鐵礦床的礦石主要是針鐵礦一赤鐵礦和粉末狀赤鐵礦。其它類型鐵礦床世界各地尚有不少著名鐵礦是經(jīng)歷兩個(gè)以上成礦期逐次疊加所形成的，

15、由 于成礦過程十分復(fù)雜，多期成礦作用中系由何期所主導(dǎo)尚不能肯定，故列為 其它類型。實(shí)例為內(nèi)蒙白云鄂博鐵礦床：位于包頭以北，是中國(guó)巨大的鐵一 稀土金屬礦床（世界目前最大的稀土礦床）。主要礦層為元古代的白云巖， 被海西期的花崗巖所侵入（同位素年齡為255-264 Ma）。主要鐵礦石類型 為：螢石一鈉輝石一鈉閃石一磁鐵礦一赤鐵礦，螢石一赤鐵礦一磁鐵礦，白 云石一磁鐵礦一菱鐵礦，黑云母一磁鐵礦。礦中全鐵（tFe）大致為32-36%，礦 石平均品位在50%以上，鐵礦石普遍含鈮、稀土元素和氟。（五）鐵礦床在時(shí)間和空間上的分布鐵礦主要形成于前寒武紀(jì)，其中又以早元古代最為集中。前寒武紀(jì)*古生代中生代75%5%

16、15%*其中早元古代占48%表2-1各種成因的鐵礦床在世界各國(guó)的鐵礦儲(chǔ)量礦床類型世界中國(guó)蘇聯(lián)巴西加拿大印度澳大利亞美國(guó)變質(zhì)型（%）6049449985906076沉積型（%）181536323巖漿型（%）714116111硅卡巖型（%）29.5411熱液型（%）211111未劃分及其它（%）111.54.569389Abitibi BeltThis belt strike eastnortheaserly along the SE border of the Superior and Grenville provinces. More than 50 deposits in the Abiti

17、bi belt (Franklin and Thorpe, 1982), most of them are concentrated in several ore districts: Timmis, Noranda*, Malartic, Mattagami, and Chibougamou.MAI0500 kmMISSISSIPPIVALLEY PLATFORMaRTHUDSONPLATFORM,Vh(1：Orm三、錳錳的性質(zhì)、用途及礦產(chǎn)資源概況鎰的性質(zhì)和用途金屬錳質(zhì)硬性脆，呈銀白色，比重7.3,熔點(diǎn)1244C，是一種難熔金屬，化 性活潑，易溶于酸。錳是煉鋼時(shí)不可缺少的原料，95%以上的錳

18、都用于冶金 工業(yè)，主要作為脫氧劑和煉制合金，通常是將錳礦石煉成錳鐵合金再加入鋼 中。含錳的鋼種類很多，錳達(dá)15%的錳鋼具高硬度及高強(qiáng)度，可用以制造粉 碎機(jī)、球磨機(jī)和鋼軌等。錳有各種價(jià)態(tài)的氧化物：MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2, Mn2O，以MnO2最重 要，軟錳礦(MnO 2)即為冶煉錳鐵合金的主要原料。在制造玻璃時(shí)，加入少量 二氧化錳作脫色劑(將二價(jià)鐵鹽氧化成三價(jià)鐵鹽而退色)。二氧化錳也可作 火柴工業(yè)的助燃劑，電池工業(yè)的氧化劑，油漆和油墨的催干劑，與氫氧化鉀 混合可制成高錳酸鉀(KMnO4)。錳礦資源概況陸上錳(金屬)儲(chǔ)量約為17 X 108t，海底錳潛在儲(chǔ)量約163X 10

19、8t。世界上 錳礦絕大部分集中在南非、前蘇聯(lián)、澳洲、加彭、巴西、印度六國(guó)，其中南 非的錳礦集中在開普省的庫魯曼(Kuruman)地區(qū)，成礦時(shí)代為寒武紀(jì)。前蘇聯(lián) 四分之三分布在烏克蘭的尼科波爾盆地(Nikopol Basin)和喬吉亞共和國(guó)的奇阿 圖拉盆地(Chiatura Basin, Georgia Republic)中，成礦時(shí)代為早第三紀(jì)。海底錳結(jié)核(manganese nodule)在三大洋中均有廣泛分布，其錳含量為8- 50%。錳在地質(zhì)作用中的行為錳在地殼中的含量約為0.1%，是鐵族元素之一，在巖漿作用中，常置換鐵鎂 礦物中的二價(jià)鐵。海洋中的錳結(jié)核大部分是圍繞著海底碎屑物生長(zhǎng)，常為鋇鎂

20、 錳礦(Ba-Mg-Mn Ore)。沉積物含錳碳酸鹽受變質(zhì)作用可變?yōu)榈推肺坏牧忮i礦、 方錳礦或黑錳礦等。錳的工業(yè)礦物和礦石類型含錳礦物約150余種，但主要為軟錳礦(Pyrolusite)、硬錳礦(Psilomelane, mMnO-MnO2,nH2O)，方錳礦(Manganosite, MnO)，菱錳礦(Rhodochrosite， MnCO3)，錳方解石(Ca,Mn)CO3，錳菱鐵礦(Fe,Mn)CO3，和錳土(Wad， MnO2nH2O)。錳礦床類型及典型礦床實(shí)例海相沉積錳礦床此類錳礦床是工業(yè)價(jià)值最大者，多形成于淺海盆地：礦床多位于海侵巖系的底部，與碎屑巖、泥質(zhì)巖伴生，礦石朝遠(yuǎn)離海岸方向

21、由氧化物相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓釒r相，即由軟錳礦一硬錳礦變?yōu)榱忮i礦。屬于這 類礦床最重要的是喬治亞共和國(guó)的奇阿圖拉(Chiatura)，是世界上此類型最大 的錳礦；其它尚有烏克蘭早第三紀(jì)的尼科波爾(Nikopol)、和澳洲早白堊紀(jì)的 格魯特島(Groote Eylandt)。火山一沉積鎰礦床此型礦床是由火山活動(dòng)(包括熱液和噴氣)帶來的成礦物質(zhì)在盆地中經(jīng)沉 積作用形成的，時(shí)代的分布較廣，從前寒武紀(jì)到第四紀(jì)均有產(chǎn)出。礦床主要 與酸性和基性的海底火山噴發(fā)有關(guān)，含礦巖系有粗面一流紋巖、細(xì)碧一角斑 巖等，礦體在熔巖和凝灰?guī)r中，礦石有氧化物也有碳酸鹽。礦床在環(huán)太平洋 火山帶中很常見，如日本東海岸和美國(guó)華盛頓州及加

22、州。此外的產(chǎn)地為西非 的加彭和加納，其中規(guī)模較大的是加彭的莫安達(dá)(Moanda)、加納的恩蘇塔 (Nsuta)。風(fēng)化型鎰礦床此型礦床是各種原生錳礦或含錳巖石，經(jīng)地表氧化和淋余等表生作用后富集 而形成的，依形成的方式和產(chǎn)出部位可分為：錳帽型礦床主要經(jīng)氧化作用形成的，礦床多在氧化帶的上部。礦石由疏松的高品位氧 化礦物組成，主要為軟錳礦和硬錳礦。淋積型錳礦床主要經(jīng)風(fēng)化淋余作用，錳質(zhì)富集于底部圍巖的構(gòu)造裂隙或卡斯特溶洞中而 形成的，故礦石常呈結(jié)核狀、葡萄狀、鐘乳狀和網(wǎng)脈狀構(gòu)造，礦石礦物主 為硬錳礦、軟錳礦和褐錳礦。殘積型錳礦床礦床產(chǎn)于第三紀(jì)或第四紀(jì)的殘坡積層中，系風(fēng)化作用后，原生或新生（或 次生）的錳

23、礦物在地表堆積而成，故常在原生錳礦體的頂部或附近。組成 礦物有硬錳礦、軟錳礦、恩蘇塔礦（nsutite，即Y-MnO2）、錳土等。（五）錳礦床在時(shí)間和空間上的分布目前全球錳礦儲(chǔ)量95%以上在南非、前蘇聯(lián)、澳洲、加彭、巴西和印度。以時(shí)代來看，除蘇聯(lián)錳礦床形成時(shí)代為早第三紀(jì)外，余皆為前寒武紀(jì)。以礦床類 型而言，儲(chǔ)量和產(chǎn)量最大的是沉積礦床。四、銘（一）銘的性質(zhì)、用途及礦產(chǎn)資源概況銘是一種銀白色金屬，熔點(diǎn)1800C，常溫常壓下有抗氧化和抗腐蝕的能力， 亦易與其它金屬組成合金，如銘鐵合金是良好的不銹鋼（Cr 18%, Ni 8%）,又銘 鋼具較強(qiáng)的韌性、硬度及防腐性能，是運(yùn)輸工業(yè)和國(guó)防工業(yè)的重要材料。金

24、屬 銘也是重要的鍍膜材料，可大幅提高防氧化能力。銘的儲(chǔ)量約為 1400 1900 106t。（二）銘的地球化學(xué)特征及其在地質(zhì)作用中的行為銘：化學(xué)價(jià)為Cr3+及Cr6+，離子半徑分別為0.64A和1.25A。具親鐵性和親石 性，故主要以氧化物（銘鐵礦）形式存在。銘鐵礦熔點(diǎn)高，在巖漿結(jié)晶早期與 橄欖石、輝石同時(shí)或更早晶出。銘鐵礦（或銘尖晶石族礦物）一般很穩(wěn)定，故 常殘留原地或經(jīng)搬運(yùn)成砂礦床。（三）銘的工業(yè)礦物、礦石類型及工業(yè)上對(duì)銘礦石的要求含銘的礦物只有銘尖晶石族礦物才具工業(yè)價(jià)值，主要包括：銘鐵礦（FeCrO ）、鎂銘鐵礦（Mg,Fe）Cr O 和鋁銘鐵礦（Fe,Mg）（Cr,Al） O ，由于性

25、2 42 424質(zhì)相近不易以肉眼區(qū)分，故通稱銘鐵礦。礦石的工業(yè)價(jià)值取決于Cr2O3和Fe O的含量，冶金工業(yè)要求礦石Cr2O332%，CrO/FeO三2 5而寸火材料工業(yè)要求Cr O 三30%. CrO/FeO三22 5 致密塊狀 ? e 。；23， lW. DV.。的富礦石可不經(jīng)選礦而直接利用，浸染狀礦石大都需要選礦。（四）銘礦床類型及典型礦床實(shí)例目前已知的銘鐵礦礦床，除少數(shù)砂礦外，均為與基性或超基性巖有關(guān)的巖漿 型礦床，依據(jù)巖性，巖石組合、結(jié)晶分量程度以及產(chǎn)狀，可分為下述三種類 型：1.層狀基性、超基性雜巖中的巖漿分凝型層狀銘鐵礦礦床產(chǎn)在層狀基性、超基性巖體中的巖漿分凝型層狀銘鐵礦礦床，規(guī)

26、模巨大，是 此礦床的主要類型。組成層狀雜巖體的上部以基性為主(蘇長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、 斜長(zhǎng)巖等)，下部為超基性巖(輝石巖、輝橄巖、純橄巖等)。銘鐵礦礦體 亦呈層狀，產(chǎn)在超基性巖相中，單層礦體可達(dá)一米以上，其銘鐵礦以細(xì)粒自 形晶為主。典型含有此類型的礦床為南非布什維爾德雜巖體(Bushveld Complex，巖體面積近4萬平方公里，厚達(dá)數(shù)千米)，辛巴布威大巖墻巖體 (Great Dyke Complex)，美國(guó)斯提爾沃特雜巖(Stillwater Complex, Montana)和 加拿大的默斯考克斯侵入體(Muskox Intrusion)。Bushveld Complex礦床世界著名，層狀雜巖

27、體及其中的層狀銘鐵礦礦床形 成于南非古老基底的一個(gè)廣闊而且深邃的沉降帶內(nèi)。巖漿在此沉降帶發(fā)育出 末期造山運(yùn)動(dòng)平靜階段的侵入，經(jīng)結(jié)晶分化作用和熔離作用形成舉世無雙的 層狀銘鐵礦礦床，并有鉑礦床和和銅鎳硫化物礦床。基性、超基性巖體中的貫入型脈狀、凸鏡狀銘鐵礦礦床礦體基性巖所占的比例較大。銘鐵礦常產(chǎn)于超基性巖相中，礦體常呈脈狀和 凸鏡狀，亦有囊狀及不規(guī)則的礦帶，其中較重要的是蘇聯(lián)烏拉山礦帶的薩拉 諾夫(Saranovskoe)礦床。巖體較小，面積僅0.22平方公里，但礦床規(guī)模卻很 大，但卻是世界大型礦床之一。五、釩鈦（一）釩鈦的性質(zhì)、用途及礦產(chǎn)資源概況釩是較稀少金屬，化性穩(wěn)定，不易揮發(fā)，熔點(diǎn)達(dá)168

28、0-1760 C。硬度 60Kg/mm2,比重5.5-6.0。主要用途在冶金工業(yè)，其中鋼鐵使用最多（占 85%）。其合金有很高的抗張、抗壓、抗彎和抗磨能力，適合制造各種器械。 玻璃工業(yè)中利用釩制造綠色和淺藍(lán)色能吸收紫外線的特種玻璃。釩的儲(chǔ)量和產(chǎn) 量以南非和美國(guó)最多；世界儲(chǔ)量約為270 x 104t，僅南非就占200 x 104t。釩主要 是從釩鈦磁鐵礦礦石中獲得，其次是從鈾礦石中作為副產(chǎn)品回收。鈦也是一種高熔點(diǎn)（1600C）的金屬，比重4.35-4.52。金屬鈦具兩種結(jié)晶形，其 轉(zhuǎn)化點(diǎn)為800C，其電阻和熱阻約為銅的27倍。鈦及其合金之強(qiáng)度高、耐熔性 高、抗腐性強(qiáng)，常態(tài)下不易氧化。鈦合金中，鈦

29、鋼十分堅(jiān)固，鋁鈦合金堅(jiān)硬、 耐腐、量輕、堅(jiān)固，故廣泛用于航空工業(yè)。碳化鈦和鉆合金則用于航天工業(yè)。 此外，鈦在冶金工業(yè)，作脫氧劑及磨料、油漆及耐火玻璃；在電氣工業(yè)中制造 弧光燈、白熾燈、探照燈、壓晶體管；在染料工業(yè)中用于漂白和浸染布料；制 革工業(yè)中作鞣料；橡膠工業(yè)中作催化劑?？衫玫暮伒V物，鈦鐵礦約占85-95%，金紅石5-15%。全球鈦儲(chǔ)量約為16x 108t，60%的鈦資源集中在南非和坦 桑尼亞。鈦鐵礦生產(chǎn)國(guó)主要為美國(guó)、澳洲、蘇聯(lián)，每年產(chǎn)量約300400 x 104t ； 金紅石生產(chǎn)國(guó)主為澳洲，每年產(chǎn)量約40 x 104t。（二）釩鈦的地球化學(xué)特征釩在地殼中的含量為0.02%，有V2+，V

30、3+，V4+，V5+等價(jià)數(shù)。鈦磁鐵礦中大多 含釩，一般占0.2-1.4%，是釩主要的來源。鈦的分布較為廣泛，在地殼中的含量為0.6%，占第十位。月巖成分中鈦含量達(dá)10%。鈦的化合價(jià)是Ti4+，常與鐵、釩共生，在基性、超基性巖中形成鈦磁鐵 礦礦床。在風(fēng)化條件下，鈦鐵礦、金紅石、板鈦礦等可形成砂礦床。變質(zhì)作用 可使含鈦泥質(zhì)巖結(jié)晶出金紅石，也可使輝長(zhǎng)巖中的鈦磁鐵礦分解成金紅石。（三）釩鈦的工業(yè)礦物和礦石類型釩的工業(yè)礦物有：釩云母（Roscoelite）KV2(AlSi3O10）（。印2，含 V2O5 19-29%；綠硫釩礦(Patronite)VS2 或 V2S5,換算 V2O5V25%；釩酸鉀鈾礦

31、（Carnotite）K2U2(VO4)2O43H2O, 含V2O520%；釩鈦磁鐵礦含 V2O5V5%（工業(yè)上的要求V2O5不少于0.7%）。具有工業(yè)價(jià)值的鈦礦物為：鈦鐵礦FeTiO3(FeO=37%，TiO2=53%)鈦磁鐵礦Ti-Fe3O4 (TiO2V10%)金紅石（a-TiO2）、銳鈦礦 Anatase(0-TiO2)、板鈦礦Brookite (y-TiO2)TiO2(TiO2 100%)鈣鈦礦 *(Perovskite)CaTiO3(TiO2 59%)*同族礦物尚有鈰鈣鈦礦、鈦鈮鐵鈣礦、鋯鈦礦、鈦鈮鈣鈰礦等。（四）釩鈦礦床類型及典型礦床實(shí)例在內(nèi)生作用中，釩與鈦緊密伴生于基性、超基性

32、巖中。在外生作用中，釩的 沉積型和風(fēng)化型較具工業(yè)價(jià)值，鈦則主要靠海濱砂礦床。釩、鈦礦床成因類型 如下：1.巖漿型釩鈦磁鐵礦礦床這是釩、鈦的主要礦床類型，占一半以上。依巖石成分、侵入體形狀及構(gòu)造條件可再分為：晚期巖漿分異型：此為釩鈦磁鐵礦礦床的重要類型，規(guī)模大、分布廣，伴 生一些鉆、鉑。礦床地質(zhì)特征一如鐵礦床，主要實(shí)例為四川攀枝花。晚期巖漿侵入型：礦床主要產(chǎn)于斜長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖中，所含鈦鐵礦一磁鐵礦 礦石由斜長(zhǎng)巖一輝長(zhǎng)巖巖漿經(jīng)結(jié)晶分化作用后，殘余礦漿貫入而成。礦床 規(guī)模大小不等，以礦脈及凸鏡狀為主，實(shí)例為河北大廟。堿性雜巖中巖漿型鈦、鈮、鉭、稀土礦床：礦床形成與堿性巖石密切關(guān)聯(lián)。沉積型釩礦床在一些沉

33、積礦床中有較高量的釩，惟多以伴生元素賦存于沉積的鐵、鋁、 錳礦床及煤層中。一些頁巖中也常含釩，分布范圍可很廣，主要是炭質(zhì)或黑 色頁巖(含釩約12%)及硅質(zhì)頁巖(含釩約0.2%0.3%)。實(shí)例為位于秦嶺 構(gòu)造帶末段的湖北黑色頁巖。淋積型釩礦床也是釩的重要來源，礦石品位較富，礦床存于含釩巖石的氧化帶。礦石礦 物多以隱晶質(zhì)、細(xì)粒狀存于砂巖膠結(jié)物中，成分復(fù)雜常為多種元素組合，如 釩一鉀一鈾，礦物主為釩酸鉀鈾礦(鮮黃色粉末狀)釩鈾云母。釩鈾云母散 布砂巖中可達(dá)20%，含UO3 0.5%，V2O5 1-1.5%，故鈾是主要組分，釩是副產(chǎn) 品。著名的礦床有秘魯?shù)拿骷{斯拉格拉(Minasragra)礦床，辛巴

34、布威的阿本那 布(Abenab )特大型礦床等。現(xiàn)代濱海金紅石砂礦床濱海鈦砂礦床主要是開采金紅石，主要分布在澳洲沿昆士蘭一新南威爾斯 邊界兩側(cè)，延伸75公里，寬0.8公里，重砂中金紅石占1463%，約25 104t。變質(zhì)鈦礦床含鈦較高的粘土巖受到強(qiáng)烈變質(zhì)時(shí)可形成金紅石或鈦鐵礦。其它含鈦較多 的侵入巖和變質(zhì)巖遭受變質(zhì)也能形成金紅石和鈦鐵礦，如美國(guó)哈爾沃德 (Howard Pass)前寒武紀(jì)由輝長(zhǎng)一輝石巖變質(zhì)而成的綠泥石片巖帶，含金紅石 可達(dá)16%，其它礦床實(shí)例為烏拉山脈西北的庫茲涅契赫(Kuzniechnoe)金紅石 礦床，是角閃巖帶的一條金紅石浸染礦帶。六、鎳鉆（一）鎳鉆的性質(zhì)、用途及礦產(chǎn)資源

35、概況鎳：銀白色金屬，比重8.8-8.9,摩氏硬度5,熔點(diǎn)1453C，沸點(diǎn)2732C。金屬鎳 具良好可鍛性和延展性，在空氣中不易氧化，在液體和氣體中具強(qiáng)抗蝕性。鉆：熔點(diǎn)1498C，沸點(diǎn)3185C。金屬鉆質(zhì)地堅(jiān)硬，具強(qiáng)磁性。冶金工業(yè)中，鎳被用于冶煉各種合金及不銹鋼，鎳鋼具有高強(qiáng)度、彈性、 延展性及硬度。鉆則被用于制造合金及特種鋼，如高速切削刀具及鉆頭等。鎳的產(chǎn)量于80年代僅在加拿大、美國(guó)、蘇聯(lián)、紐卡里多尼亞等地已達(dá) 150 X104t，鎳礦儲(chǔ)量中巖漿型硫化物礦床約占 24%，風(fēng)化殼型鎳礦床約占 76%。鉆的產(chǎn)量以薩伊最重要，約占世界估產(chǎn)量的70%，其次為桑比亞和摩洛 哥，故非洲大陸即已提供世界80

36、85%的鉆，其次為美、加。70年代所估計(jì)鉆的 儲(chǔ)量約90100 X 104t。（二）鎳鉆的地球化學(xué)特征及其在地質(zhì)作用中的行為鎳在地殼含量約0.008%，但在地核推估達(dá)5-50%，化學(xué)價(jià)為Ni2+和Ni3+ ；鉆含 量約為0.002%，化學(xué)價(jià)為Co2+和C。3+。兩者地球化學(xué)行為相近，故常共生。鎳和鉆主要存于基性和超基性巖漿中，可置換Fe2+和Mg2+進(jìn)入橄欖石和輝 石。若巖漿中含硫較多時(shí)，兩者常和銅及部分鐵形成硫化物熔體，溫度降低時(shí) 此熔體與硅酸鹽巖漿分離，晶出銅鎳硫化物礦物，可形成巨大的銅鎳礦床。一 般這類礦床，鉆不另形成獨(dú)立礦物而含于其中。在酸性巖漿中，鎳和鉆并不進(jìn) 入造巖礦物，而與砷、硫

37、、銀、鉍、鈾等進(jìn)入熱液，生成鎳、鉆硫化物和砷化 物的脈狀礦床。（三）鎳鉆的工業(yè)礦物和礦石類型已知鎳礦物有46種，內(nèi)生作用主要形成鎳的硫化物、砷化物和銻化物，風(fēng)化 作用可形成鎳的含水硅酸鹽類礦物。鎳的主要工業(yè)礦物如下:礦物名化學(xué)式鎳含量()共生元素針鎳礦(Millerite)NiS65Co鎳黃鐵礦(Pentlandite)(Fe,Ni*S822-42Co (達(dá) 1 -3%), Pt, Pd紫硫鎳鐵礦(Violarite)FeS. Ni2S339Co紅砷鎳礦(Nickeline)NiAs44輝砷鎳礦(Gersdorffite)NiAsS35紅銻鎳礦(Breithauptite)NiSb33鎳?yán)w蛇紋

38、石(Garnierite)Ni(SiO”)(OH).4H O 4 10 八742NiO70%混合礦石 NiS/tNi 45-70%氧化礦石NiS/tNi20%)硫化物鎳礦石之品級(jí)分為：富礦石(Ni3%)，中貧礦石(Ni=1-3%)，貧礦石(Ni=0.3-1%)。一般要求選礦后 的精礦含Ni30%，鎳回收率75%。已知的鉆礦物有一百多種，主要的工業(yè)礦物有方鉆礦(Skutterudite，CoAs，含Co 16-20%)，輝砷鉆礦(Cobaltite，CoAsS，含Co 29-34%)，硫鉆 礦(Linnaeite， Co2S4，含Co 36-53%)和鉆鎳黃鐵礦(Cobalt pentlandi

39、te)等。由于鉆大部分以伴生元素產(chǎn)出，故不單獨(dú)劃分鉆礦石類型。鎳鉆礦床類型及實(shí)例根據(jù)礦床形成的地質(zhì)條件，礦石組分及其成因，可將鎳鉆礦床分為各種類 型。巖漿熔離型銅鎳硫化物礦床.此為目前世界上最重要的鎳礦床類型(占90%)，大多產(chǎn)于基性或超基性 巖體中，主要由富含銅鎳硫化物的熔漿經(jīng)液態(tài)熔離作用形成的，多產(chǎn)于巖盆 等緩斜巖體中的底部。礦石品位高(Ni=2-4%)，含磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅 礦、黃鐵礦、針鎳礦、磁鐵礦、鈦鐵礦等礦物，此外并含有鉑族金屬、金、 銀、硒、金帝等。鉆大部分集中在鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦中，磁鐵礦和黃鐵礦也 含有微量鉆。實(shí)例為加拿大薩德伯里(Sudbury, Ontario)鎳礦床，此不僅為世界最大的鎳 礦床之一，也是一個(gè)巨大的銅礦床，近20年來已開采5 106t的鎳。含礦侵 入體呈巨大的巖盆狀，長(zhǎng)軸60km，短軸27km，厚3km，主要由蘇長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng) 巖、橄欖巖、橄欖輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)輝綠巖組成。巖體中尚有晚于巖盆的花崗巖 和石英閃長(zhǎng)巖的侵入體，銅鎳硫化礦物礦體主要產(chǎn)在巖體下部蘇長(zhǎng)巖相帶之 下，其產(chǎn)狀為：產(chǎn)于接觸角礫巖中，產(chǎn)在石英閃長(zhǎng)巖巖墻中?；鹕綆r漿型銅鎳硫化物礦床此類礦床與科馬提巖(komatiite)關(guān)系密切，巖中含MgO達(dá)20-30%，含橄欖 石斑晶，具鬣刺結(jié)構(gòu)(spinifex texture，由成束的板狀