week 2 - 铁族金属(档179kb).doc

二、鐵 （一）鐵的性質、用途及礦產資源概況 1. 鐵的性質 灰白色金屬，具延展性。 比重＝7.87，硬度60~70 Kg/Mm2，熔點1535℃。 鐵族元素：Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni，由於離子半徑小，多在岩漿作用的早期晶出。 原子半徑：1.26(，離子半徑Fe2+=0.82(，Fe3+=0.67( 自然產出：氧化物 Fe2O3最穩定－赤鐵礦 Fe3O4分佈最廣泛－磁鐵礦 硫化物：黃鐵礦(FeS2)，磁黃鐵礦() 鹵化物：氟化鐵、氯化鐵、溴化鐵 2. 鐵的用途 含碳量(%) 名 稱 0.04-0.2 熟鐵 0.2-1.5 鋼 1.5-2.5 鋼質生鐵 2.5-4 生鐵 特殊鋼＝碳素鋼加Mn, Cr, V, Ni, Co, Mo, W 3. 鐵礦資源概況 世界儲量約 400x108 噸，以蘇聯(30%)、巴西(20%)、加拿大(10%)、澳洲(10%)為主。 （二）鐵的地球化學特徵 1. 鐵的地球化學特徵 佔地球的35%，佔地殼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)，鉻鐵礦(FeCr2O4)、鈦鐵礦(FeTiO3)、硫鈷礦(Co3S4)、鎳黃鐵礦[(Fe,Ni)S]、黃銅礦(CuFeS2)。 2. 內生成礦作用中鐵礦形成的物理化學條件 所形成的鐵礦，其鐵質源於地球內部的矽酸鹽熔體。如玄武岩和安山岩含鐵6-8%，花崗岩和花崗閃長岩含鐵3-4%。 3. 外生成礦作用中鐵礦形成的物理化學條件 鐵的溶解、沈澱、富集主要取決於環境的氧化還原電位，介質的酸鹼度和化學成分。 風化中的氧化作用使亞鐵礦物生成高價鐵氧化物如赤鐵礦，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, (-Fe2O3．H2O)及纖鐵礦(Lepidocrocite, (-Fe2O3．H2O)。另硫化物氧化時則形成FeSO4(Fe2(SO4)3(Fe(OH)3（pH值小）之反應。 4. 變質成礦作用中鐵礦形成的物理化學條件 變質作用中，形成鐵礦的主要因素是溫度、壓力和原生含鐵類型。 石英－鐵氧化物組合：原生沈積物的燧石、碧玉（或石英）和磁鐵礦（或赤鐵礦）或兩者的微細條帶的混合物，隨變質程度增高而發生重結晶作用，使原生的氧化物變為粗粒的集合體。 石英－碳酸鹽鐵礦組合：原生沈積相由燧石（石英）、菱鐵礦(Siderite)組成。 當變質作用有赤鐵礦存在時，在較低溫（300℃）和低壓 (Pco2= 2(108 Pa) 條件下產生之反應為：。 無赤鐵礦存在時，若Pco2高，可阻止之分解，只產生重結晶作用。反之，產生下列反應： (Fe,Mg)CO3 + SiO2 = (Fe,Mg)SiO3 + CO2 菱鐵礦 輝石 石英－矽酸鹽鐵礦組合：成岩作用常產生的穩定矽酸鹽（如鐵滑石）。在變質作用下（250-280℃），鐵滑石經去水作用轉變為鐵閃石 [Grunerite, (Fe,Mg)7Si8O22(OH)2]，這可視為綠片岩相變質作用的開始。 （三）鐵的工業礦物及礦石類型 1. 鐵的工業礦物 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%) * 結晶的鱗片狀赤鐵礦稱鏡鐵礦（Specularite 或 specular iron ore） 2. 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－Fe達45%以上的磁鐵礦礦石及赤鐵礦礦石 Fe達30-35%以上的菱鐵礦礦石 (貧鐵礦石－Fe達25-45%的磁鐵礦礦石及赤鐵礦礦石 Fe達20-30%的菱鐵礦礦石 依氧化程度分為： (氧化礦石， (原生礦石。 tFe 代表礦石的全鐵，包括可溶鐵和矽酸鐵（冶煉時一般不能提取） 3. 鐵礦石的工業特徵 貧鐵礦石在冶煉前需先進行選礦。 磁鐵礦－磁選法，包括乾磁選（粗粒礦石）和溼選法（細粒礦石）。 赤鐵礦和褐鐵礦－先磁化焙燒後再進行磁選。 上兩礦石（以赤鐵礦為主）有時亦用重力選礦，包括洗選，淘汰選，淘汰盤精選和重懸浮液選礦。 細粒浸染狀礦石常以浮懸法，此法對磁鐵礦、赤鐵礦和菱鐵礦效果較好，對褐鐵礦較差。 4. 工業上對鐵礦石的要求 礦石中之有益組分－Mn, Ni, Co, V, Cr, Mo, W 礦石中之有害組分－S, P, Pb, Zn, Sn （四）鐵礦床類型及典型礦床實例 1. 岩漿型鐵礦床 泛指產在基性、超基性侵入岩中的釩鈦磁鐵礦礦床，礦石富含釩和鈦。此類礦床在中國儲量甚豐（約佔14%），主要產地為四川攀西地區（攀枝花、西昌）。礦石