铁矿 铁是世界上发现最早，利用最广，用量也是最多的一种金属，国防和科学技术发展水平的重要标志。 一、矿物原料特点 (一)主要铁矿 物铁矿物种类繁多，目前已发现的铁矿物和含铁矿物约300余种，褐铁矿和菱铁矿等。 1.磁铁矿 FeO 31.03%，Fe2O3 68.97%或含Fe 72.2%，O 27.6%，等轴晶系。单晶体常呈八面体，较少呈菱形十二面体。具强磁性。 磁铁矿中常有相当数量的Ti4+以类质同象代替Fe3+，因而形成一些矿物亚种，即： (1)钛磁铁矿 Fe2+(2+x)Fe3+(2-2x)TixO4(0＜x＜钛从其中分离成板状和柱状的钛铁矿及布纹状的钛铁晶石。 (2)钒磁铁矿 FeV2O4或Fe2+(Fe3+V)O4，含V2O5有时高达68.41%～72.04%。 (3)钒钛磁铁矿 为成分更为复杂的上述两种矿物的固溶体产物。 (4)铬磁铁矿 含Cr2O3可达百分之几。 (5)镁磁铁矿 含MgO可达6.01%。 磁铁矿是岩浆成因铁矿床、接触交代-热液铁矿床、也常见于砂矿床中。 磁铁矿氧化后可变成赤铁矿(假象赤铁矿及褐铁矿)，但仍能保持其原来的晶形。 2.赤铁矿 自然界中Fe2O3的同质多象变种已知有两种，即α-处于亚稳定状态，称之为磁赤铁矿。 赤铁矿：Fe 69.94%，O 30.06%，常含类质同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、硬度5～6。比重5～5.3。 赤铁矿的集合体有各种形态，形成一些矿物亚种，即： (1)镜铁矿 为具金属光泽的玫瑰花状或片状赤铁矿的集合体。 (2)云母赤铁矿 具金属光泽的晶质细鳞状赤铁矿。 (3)鲕状或肾状赤铁矿 形态呈鲕状或肾状的赤铁矿。 赤铁矿是自然界中分布很广的铁矿物之一，可形成于各种地质作用，赤铁矿可转变为磁铁矿，称假象磁铁矿。 3.磁赤铁矿 γ-Fe2O3，其化学组成中常含有Mg、Ti和Mn等混入物。强磁性。 磁赤铁矿主要是磁铁矿在氧化条件下经次生变化作用形成。亦有由铁的氧化物经有机作用而形成的。 4.褐铁矿 实际上并不是一个矿物种，而是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、含水量变化也大。 (1)针铁矿 α-FeO(OH)，含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者，称水针铁矿HFeO2·4。 (2)纤铁矿 γ-FeO(OH)，含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者，称水纤铁矿FeO(OH)·01～4.1。 5.钛铁矿 FeTiO3，Fe 36.8%，Ti 36.6%，O 31.6%。三方晶系。菱面体晶类。常呈不规则粒状、或沿钛磁铁矿裂开面成定向片晶。 6.菱铁矿 FeCO3，FeO 62.01%，CO2 37.99%，常含Mg和Mn。三方晶系。常见菱面体，因Mg和Mn的含量不同而有所变化。 (二)铁的化学和物理性质 铁元素(Ferrum)的原子序数为26，符号为Fe。它与钴和镍同属四周期ⅧB族。 在自然界中，铁元素有4种稳定同位素，其同位素丰度(%)如下(Hertz，1960)： 54Fe—5.81，56Fe—91.64，57Fe—2.21，58Fe—0.34。 铁的原子量平均为55.847(当12C=12.000时)。 铁的原子半径，取12配位数时，为1.26×10-10m。cm3。 铁原子的电子结构是3d64s2。 铁原子很容易失掉最外层的两个s电子而呈正二价离子(Fe2+)导致铁在不同氧化还原反应中显示出不同的地球化学性质。 铁原子失去个电子的电离势(I1)为7.90eV，失去第三个电子的电离势(I3)为30.64eV。 铁的离子半径随配位数和离子电荷而变化。据Ahrens(铁离子在含氧盐和卤化物等中构成离子化合物。 铁常与硫和砷等构成共价化合物。铁的共价半径为1.17×10－1964)。 凡是原子半径与铁相近的元素，当晶体结构相同时，以及钨酸盐中的钨铁矿和钨锰矿类质同象系列，等等。 离子电位(Φ)是一个重要的地球化学指标。Fe2+共生组合，可用离子电位图来预测。 铁及其化合物的密度、熔点和沸点，是决定铁进行地球化学迁移的重要物理常数。 铁化合物的溶度积(18℃时)，Fe(OH)3为1.1×10-10-19，等等。 铁的熔化潜热为269.55J/g，蒸发潜热为6343J/g。 二、用途与技术经济指标 铁矿石是指岩石(或矿物)中TFe含量达到最低工业品位要求者。 (一)铁矿石分类 按照矿物组分、结构、构造和采、选、冶及工艺流程等特点，可将铁矿石分为自然类型和工业类型两大类。 1.自然类型 1)根据含铁矿物种类可分为：磁铁矿石、赤铁矿石、菱铁矿石以及由其中两种或两种以上含铁矿物组成的混合矿石。 2)按有害杂质(S、P、Cu、Pb、Zn、V、Ti、Co、低硫铁矿石、高磷铁矿石、低磷铁矿石等。 3)按结构、构造可分为浸染状矿石、网脉浸染状矿石、豆状、肾状、蜂窝状、粉状、土状矿石等。 4)按脉石矿物可分为石英型、闪石型、辉石型、斜长石型、铁白云石型和碧玉型铁矿石等。 2.工业类型 1)工业上能利用的铁矿石，即表内铁矿石，包括炼钢用铁矿石、炼铁用铁矿石、需选铁矿石。 2)工业上暂不能利用的铁矿石，即表外铁矿石，矿石含铁量介于最低工业品位与边界品位之间。 (二)一般工业质量要求 1.炼钢用铁矿石(原称平炉富矿) 矿石入炉块度要求： 平炉用铁矿石50～250 mm； 电炉用铁矿石50～100 mm； 转炉用铁矿石10～50 mm。 直接用于炼钢的矿石质量要求见表3.2.2(适用于磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石)。 2.炼铁用铁矿石(原称高炉富矿) 矿石入炉块度要求：一般为8～40mm。 炼铁用铁矿石，按造渣组分的酸碱度可划分为： 碱性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＞1.2； 自熔性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.8～1.2； 半自熔性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.5～0.8； 酸性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)＜0.5。 酸性转炉炼钢生铁矿石P≤0.03% 碱性平炉炼钢生铁矿石P≤0.03%～0.18% 碱性侧吹转炉炼钢生铁矿石P≤0.2%～0.8% 托马斯生铁矿石P≤0.8%～1.2% 普通铸造生铁矿石P≤0.05%～0.15% 高磷铸造生铁矿石P≤0.15%～0.6% 3.需选铁矿石 对于含铁量较低或含铁量虽高但有害杂质含量超过规定要求的矿石或选出的铁精粉经配料烧结或球团处理后才能入炉使用。 需经选矿处理的铁矿石要求： 磁铁矿石TFe≥25%，mFe≥20%； 赤铁矿石TFe≥28%～30%； 菱铁矿石TFe≥25%； 褐铁矿石TFe≥30%。 对需选矿石工业类型划分，通常以单一弱磁选工艺流程为基础，采用磁性铁占有率来划分。根据我国矿山生产经验，其一般标准是： 矿石类型mFe/TFe(%) 单一弱磁选矿石≥65 其他流程选矿石＜65 对磁铁矿石、赤铁矿石也可采用另一种划分标准： mFe/TFe≥85磁铁矿石 mFe/TFe85～15混合矿石 mFe/TFe≤15赤铁矿石