鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅、鋁元素,排名第四。鐵礦石是鋼鐵生產企業的重要原材料,天然礦石(鐵礦石)經過破碎、磨碎、磁選、浮選、重選等程序逐漸選出鐵。鐵礦石是含有鐵單質或鐵化合物能夠經濟利用的礦物集合體。
鐵礦石分類及特點
按照礦物組分、結構、構造和采、選、冶及工藝流程等特點,可將鐵礦石分為自然類型和工業類型兩大類。
1、自然類型
1) 根據含鐵礦物種類可分為:磁鐵礦石、赤鐵礦石、假象或半假象赤鐵礦石、釩鈦磁鐵礦石、褐鐵礦石、菱鐵礦石以及由其中兩種或兩種以上含鐵礦物組成的混合礦石。
2) 按有害雜質(S、P、Cu、Pb、Zn、V、Ti、Co、Ni、Sn、F、As)含量的高低,可分為高硫鐵礦石、低硫鐵礦石、高磷鐵礦石、低磷鐵礦石等。
3) 按結構、構造可分為浸染狀礦石、網脈浸染狀礦石、條紋狀礦石、條帶狀礦石、致密塊狀礦石、角礫狀礦石,以及鮞狀、豆狀、腎狀、蜂窩狀、粉狀、土狀礦石等。
4) 按脈石礦物可分為石英型、閃石型、輝石型、斜長石型、絹云母綠泥石型、夕卡巖型、陽起石型、蛇紋石型、鐵白云石型和碧玉型鐵礦石等。
2、工業類型
1) 工業上能利用的鐵礦石,即表內鐵礦石,包括煉鋼用鐵礦石、煉鐵用鐵礦石、需選鐵礦石。
2) 工業上暫不能利用的鐵礦石,即表外鐵礦石,礦石含鐵量介于較低工業品位與邊界品位之間。
鐵礦物種類繁多,目前已發現的鐵礦物和含鐵礦物約300余種,其中常見的有170余種。但在當前技術條件下,具有工業利用價值的主要是磁鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等,具體介紹如下:
赤鐵礦
赤鐵礦也是一種氧化鐵的礦石,主要成份為Fe2O3,呈暗紅色,比重大約為5.26,含Fe70%,O 30%,是主要的鐵礦石。由其本身結構狀況的不同又可分成很多類別,如赤色赤鐵礦、鏡鐵礦、云母鐵礦、粘土質赤鐵等。
磁鐵礦
磁鐵礦是一種氧化鐵的礦石,主要成份為Fe3O4,是Fe2O3和FeO的復合物,呈黑灰色,比重大約5.15左右,含Fe72.4%,O 27.6%,具有磁性。在選礦(Beneficiation)時可利用磁選法,處理非常方便;但是由于其結構細密,故被還原性較差。經過長期風化作用后即變成赤鐵礦。
褐鐵礦
褐鐵礦是含有氫氧化鐵的礦石。它是針鐵礦(Goethite)HFeO2和鱗鐵礦(LepidoCRocite)FeO(OH)兩種不同結構礦石的統稱,也有人把它主要成份的化學式寫成mFe2O3.nH2O,呈現土黃或棕色,含有Fe約62%,O 27%,H2O 11%,比重約為3.6~4.0,多半是附存在其它鐵礦石之中。
菱鐵礦
菱鐵礦是含有碳酸亞鐵的礦石,主要成份為FeCO3,呈現青灰色,比重在3.8左右。這種礦石多半含有相當多數量的鈣鹽和鎂鹽。由于碳酸根在高溫約800~900℃時會吸收大量的熱而放出二氧化碳,所以多半先把這一類礦石加以焙燒之后再加入鼓風爐。
全球鐵礦床成因類型及特點
全球鐵礦床劃分為5種主要成因類型, 即BIF相關型(蘇必利爾湖型和阿爾戈馬型)、沉積型(淺海相沉積型和陸相沉積型)、火山成因型(海相火山巖型和陸相火山巖型)、巖漿型(巖漿晚期分異型和巖漿晚期貫入型)、接觸交代-熱液型(接觸交代型和熱液型)。BIF相關型和火山成因型兩種鐵礦類型在全球資源總量占80%以上, 而其他類型鐵礦占比相對較少,僅對對BIF相關型和火山成因型鐵礦進行介紹。
BIF相關型鐵礦床
BIF相關型鐵礦床也稱為含鐵硅質巖建造的沉積鐵礦床、含鐵石英巖型鐵礦床。此種含鐵建造多為條帶狀(banded iron formation, BIF), 其主要礦物組成是鐵氧化物(磁鐵礦和赤鐵礦)和石英, 硅鐵呈交替的條帶狀出現。該建造是早期地殼的重要組成部分, 是地球演化特定階段的產物。
普遍認為BIF應具備以下基本的特點: ①化學組成上, 全鐵含量應在15%以上, 且前寒武紀條帶狀含鐵建造普遍具有較低的Al2O3 + TiO2含量。②礦物組成上, 主要的礦物是磁鐵礦和赤鐵礦, 其次是細晶或隱晶狀石英, 少量碳酸鹽和硅酸鹽礦物等; ③結構構造上, 組成BIF的礦物組分大部分呈細粒狀, 而主要的礦物(石英和鐵氧化物)在中-微觀尺度上常呈鐵硅交替的條帶狀(薄層)出現。
火山成因型鐵礦床
根據該類鐵礦床形成的大地構造環境、成礦作用等因素將其分為海相火山成因型和陸相火山成因型兩類。
(1) 海相火山成因型鐵礦
該類鐵礦床多分布于元古宙到古生代或更新世地槽褶皺帶內, 形成于強烈的沉降或迅速隆升期, 根據不同的成礦作用分為海底火山型(如瑞典的基魯納、加拿大的海倫菱鐵礦等)、火山沉積型(如俄羅斯的阿爾泰、薩彥嶺、塔什克桑等地區的鐵礦, 阿富汗的塔吉加克鐵礦及我國內蒙的謝爾塔拉鐵礦和廣東豐順八鄉鐵礦等)、火山沉積-次火山巖型(如哈薩克斯坦的圖爾蓋地區鐵礦床及我國新疆西天山阿吾拉勒鐵礦區、云南大紅山一些鐵礦床)和海底噴溢熔漿型(如伊朗中部的一些磁鐵礦床等)四個亞類, 這四亞類海相火山成因型鐵礦床的成礦作用是相互聯系的, 有時在一個礦床內可兼有兩種或多種火山成礦作用, 有時在一地區找到一種類型的鐵礦床, 在其相鄰地區可找到另一種類型的鐵礦床。
(2) 陸相火山成因型鐵礦
該類鐵礦床主要是由陸相火山-侵入作用形成的各種礦床, 以與次火山巖或火山巖筒有關的成礦作用為主, 按其成因分為次火山巖型(如美國西部內達華式鐵礦、智利北部一些鐵礦床及中國寧蕪玢巖鐵礦)、噴溢礦漿型(如智利的埃爾拉科鐵礦)、爆發巖筒型(如俄羅斯的安加拉-伊利姆地區的爆發角礫巖筒鐵礦床及中國寧蕪地區的凹山和梅山鐵礦床中也有部分角礫狀鐵礦石)、火山熱液(礦漿)型(如墨西哥的塞羅梅卡多鐵礦等)和火山沉積型(如美國密蘇里州的比洛特崗鐵礦) 5個亞類。
文章來源:礦業視野公眾號