二、铁
（一）铁的性质、用途及矿产资源概况
1. 铁的性质
灰白金属，具延展性。
比重＝7.87，硬度60~70 Kg/Mm2，熔点1535℃。
铁族元素：Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni，由于离子半径小，多在岩浆作用的早期晶出。
原子半径：1.26，离子半径Fe2+=0.82，Fe3+=0.67
自然产出：氧化物    Fe2O3最稳定－赤铁矿
    Fe3O4分布最广泛－磁铁矿
    硫化物：黄铁矿(FeS2)，磁黄铁矿()
    卤化物：氟化铁、氯化铁、溴化铁
2. 铁的用途
含碳量(%)
名  称
0.04-0.2
熟铁
0.2-1.5
钢
1.5-2.5
钢质生铁
2.5-4
生铁
特殊钢＝碳素钢加Mn, Cr, V, Ni, Co, Mo, W
3. 铁矿资源概况
世界储量约 400x108 吨，以苏联(30%)、巴西(20%)、加拿大(10%)、澳洲(10%)为主。
（二）铁的地球化学特征
1. 铁的地球化学特征
占地球的35%，占地壳6%为其组成元素之第四位。主矿物除上述之外，尚有软锰矿(MnO2)，铬铁矿(FeCr2O4)、钛铁矿(FeTiO3)、硫钴矿(Co3S4)、镍黄铁矿[(Fe,Ni)S]、黄铜矿(CuFeS2)。
2. 内生成矿作用中铁矿形成的物理化学条件
所形成的铁矿，其铁质源于地球内部的硅酸盐熔体。如玄武岩和安山岩含铁6-8%，花岗岩和花岗闪长岩含铁3-4%。
3. 外生成矿作用中铁矿形成的物理化学条件
铁的溶解、沈淀、富集主要取决于环境的氧化还原电位，介质的酸碱度和化学成分。
风化中的氧化作用使亚铁矿物生成高价铁氧化物如赤铁矿，和水化物（褐铁矿，Limonite，为含水氧化铁的通称），其主要矿物为针铁矿(Goethite, -Fe2O3．H2O)及纤铁矿(Lepidocrocite, -Fe2O3．H2O)。另硫化物氧化时则形成FeSO4 Fe2(SO4)3 Fe(OH)3（pH值小）之反应。
4. 变质成矿作用中铁矿形成的物理化学条件
变质作用中，形成铁矿的主要因素是温度、压力和原生含铁类型。
石英－铁氧化物组合：原生沉积物的燧石、碧玉（或石英）和磁铁矿（或赤铁矿）或两者的微细条带的混合物，随变质程度增高而发生重结晶作用，使原生的氧化物变为粗粒的集合体。
石英－碳酸盐铁矿组合：原生沉积相由燧石（石英）、菱铁矿(Siderite)组成。
当变质作用有赤铁矿存在时，在较低温（300℃）和低压 (Pco2=
2 108 Pa) 条件下产生之反应为：。
无赤铁矿存在时，若Pco2高，可阻止之分解，只产生重结晶作用。反之，产生下列反应：
(Fe,Mg)CO3 + SiO2 = (Fe,Mg)SiO3 + CO2
    菱铁矿    辉石
石英－硅酸盐铁矿组合：成岩作用常产生的稳定硅酸盐（如铁滑石）。在变质作用下（250-280℃），铁滑石经去水作用转变为铁闪石 [Grunerite, (Fe,Mg)7Si8O22(OH)2]，这可视为绿片岩相变质作用的开始。
（三）铁的工业矿物及矿石类型
1. 铁的工业矿物
磁铁矿    Fe3O4 (Fe 72.4%)
赤铁矿*    Fe2O3 (Fe 70%)
褐铁矿    Fe2O3．nH2O (Fe 48-63%)
针铁矿    Fe2O3．H2O (Fe 48-63%)
菱铁矿    FeCO3 (Fe 48.3%)
* 结晶的鳞片状赤铁矿称镜铁矿（Specularite 或 specular iron ore）
2. 铁矿石类型
依矿物成分：
磁铁矿矿石， 赤铁矿矿石， 褐铁矿矿石，
钛铁矿矿石， 菱铁矿矿石。
依铁含量分为：
富铁矿石－Fe达45%以上的磁铁矿矿石及赤铁矿矿石
    Fe达30-35%以上的菱铁矿矿石
贫铁矿石－Fe达25-45%的磁铁矿矿石及赤铁矿矿石
    Fe达20-30%的菱铁矿矿石
依氧化程度分为：
氧化矿石，
原生矿石。
tFe 代表矿石的全铁，包括可溶铁和硅酸铁（冶炼时一般不能提取）
3. 铁矿石的工业特征
贫铁矿石在冶炼前需先进行选矿。
磁铁矿－磁选法，包括干磁选（粗粒矿石）和湿选法（细粒矿石）。
赤铁矿和褐铁矿－先磁化焙烧后再进行磁选。
上两矿石（以赤铁矿为主）有时亦用重力选矿，包括洗选，淘汰选，淘汰盘精选和重悬浮液选矿。
细粒浸染状矿石常以浮悬法，此法对磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿效果较好，对褐铁矿较差。
4. 工业上对铁矿石的要求
矿石中之有益组分－Mn, Ni, Co, V, Cr, Mo, W
矿石中之有害组分－S, P, Pb, Zn, Sn
（四）铁矿床类型及典型矿床实例
1. 岩浆型铁矿床
泛指产在基性、超基性侵入岩中的钒钛磁铁矿矿床，矿石富含钒和钛。此类矿床在中国储量甚丰（约占14%），主要产地为四川攀西地区（攀枝花、西昌）。矿石铁含量一般为26-46%，属于贫铁矿石。TiO2含量4-10%，V2O5含量0.2-0.4%。
实例：攀枝花属规模巨大的岩浆型矿床，含矿岩体主为古生代晚期的辉长岩，以钛磁铁矿，钛铁矿和尖晶石为主要金属矿物。
2. 火山成因铁矿床
指与钙碱性富钠质火山岩－次火山岩建造有关的铁矿床，其形成与火山喷溢作用、火山喷发沉积作用或火山热液作用关系密切，根据矿床地质特征及成因可分为：
火山喷溢岩浆型铁矿床
实例：智利拉科(El Laco)铁矿，呈熔岩状铁矿体，惟此种类型甚少。最近的研究认为其来源可能是深部老地层中的沉积变质铁矿，在更新世岩浆活动时重熔而成的铁矿浆。
常远玢岩型铁矿床
实例：安徽宁芜（马鞍山）铁矿床
3. 沉积型铁矿床
指在浅海环境中由沉积作用形成的铁矿床，一般在空间和时间上分布十分广泛，在中国占铁矿总储量13%左右。此等矿床矿体呈层状，常产于砂页岩向钙质页岩递变的层位中，其上覆岩层常为黑页岩，下伏岩层常为砂质岩石。矿石矿物一般以赤铁矿和菱铁矿为主，部分为黄铁矿或鲕绿泥石。在浅海处由于氧气充足和温度较高，易于形成赤铁矿，在较深处或近岸坳陷处，海水稳定，有机物不断分解释出二氧化碳，在弱碱性和半还原的条件下，易形成菱铁矿。
中国沉积铁矿的矿床分布广，北方有中元古代的宣龙式铁矿，南方有中、晚泥盆纪的宁乡式铁矿，西部新疆一带则有早石炭纪的静和式铁矿。