铬铁矿求助编辑铬铁矿(图1)铬铁矿(块状、等轴晶系)(Chromite massive Isometric)是岩浆作用的矿物,常产于超基性岩中,与橄榄石共生;也见于砂矿中。
外表看来很像磁铁矿,一般呈块状或粒状的集合体。
在冶金工业上,铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。
铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢。
金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。
铬铁矿是短缺矿种,储量少,产量低。
目录展开编辑本段矿物简介铬铁矿(图3)在自然界中目前已发现的含铬矿物约有50余种,分别属于氧化物类、铬酸盐类和硅酸盐类。
此外还有少数氢氧化物、碘酸盐、氮化物和硫化物。
其中氮化铬和硫化铬矿物只见于陨石中。
具有工业价值的铬矿物都属于铬尖晶石类矿物,它们的化学通式为(Mg、Fe2+)(Cr、Al、Fe3+)2O4或(Mg、Fe2+)O(Cr、Al、Fe3+)2O3,其Cr2O3含量为18%~62%。
有工业价值的铬矿物,其Cr2O3含量一般都在30%以上,其中常见的是:1、铬铁矿化学成分为(Mg、Fe)Cr2O4,介于亚铁铬铁矿(FeCr2O4,含FeO32。
09%、Cr2O367。
91)与镁铬铁矿(MgCr2O4,含MgO20。
96%、Cr2O379。
04%)之间,通常有人将亚铁铬铁矿和镁铬铁矿也都称为铬铁矿。
铬铁矿为等轴晶系,晶体呈细小的八面体,通常呈粒状和致密块状集合体,颜色黑色,条痕褐色,半金属光泽,硬度5。
5,比重4。
2~4。
8,具弱磁性。
铬铁矿是岩浆成因矿物,产于超基性岩中,当含矿岩石遭受风化破坏后,铬铁矿常转入砂矿中。
铬铁矿是炼铬的最主要的矿物原料,富含铁的劣质矿石可作高级耐火材料。
2、富铬类晶石又称铬铁尖晶石或铝铬铁矿。
化学成分为Fe(Cr,Al)2O4,含Cr2O332%~38%。
其形态、物理性质、成因、产状及用途与铬铁矿相同。
3、硬铬尖晶石化学成分为(Mg、Fe)(Cr、Al)2O4,含Cr2O332%~50%。
其形态、物理性质、成因、产状及用途也与铬铁矿相同。
[1]编辑本段地理分布中国已查明的56个铬铁矿区分布于全国13个省、市、自治区。
其中以西藏为最多,保有储量425.1万t,占全国总保有储量的39.4%。
其次是内蒙古,保有储量174.4万t,占16.5%;新疆,保有储量165.2万t,占15.3%;甘肃,保有储量149.6万t,占13.6%。
以上4个省(区)保有储量合计为914.3万t,占全国总保有储量的84.8%。
其余北京、青海、河北、吉林、湖北、陕西、山西、四川、云南等9个省(市、自治区)保有储量合计只有163.6万t,仅占全国总保有储量的15.2%。
如按行政区看,主要集中在西南区(426.3万t,占39.6%)、西北区(370.6万t,占34.4%)、华北区(274.9万t,占25.5%),而东北和中南两行政区只占0.5%,华东区目前尚未查明有铬铁矿储量。
编辑本段矿物分类铬铁矿(图5)铬铁矿在市场上按使用要求一般分为3类:(1)高铬铬铁矿(冶金用),含Cr2O348%以上,Cr2O3/FeO比值大。
(2)高铁铬铁矿(化工用),含Cr2O350%以上,含SiO2、Al2O3少。
(3)高铝铬铁矿(耐火材料用),含Cr2O330%~35%,含Al2O3、MgO多。
耐火材料用的铬矿的矿物组成中含MgO%26bull;Cr2O3、MgO%26bull;Al2O3多,含FeO%26bull;Cr2O3及FeO%26bull;Fe2O3少者为好。
辉绿岩铸石用铬矿含Cr2O310%~20%、SiO2%26lt;10%。
编辑本段冶炼过程铬铁是铬和铁组成的铁合金,是炼钢的重要合金添加剂。
冶炼铬铁用的铬铁矿一般要求含Cr2O340~50%,铬与铁比值大于2.8。
近年大量生产的含铬50%的“装料级铬铁”,用含Cr2O3和铬与铁比值较低的矿石。
铬铁按不同含碳量分为碳素铬铁(包括装料级铬铁)、中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁等。
常用的还有硅铬合金、氮化铬铁等。
铬铁主要用作炼钢的合金添加剂,过去都在炼钢的精炼后期加入。
冶炼不锈钢等低碳钢种,必须使用低、微碳铬铁,因而精炼铬铁生产一度得到较大规模的发展。
由于炼钢工艺的改进,现在用AOD法(见炉外精炼)等生产不锈钢等钢种时,用碳素铬铁(主要是装料级铬铁)装炉,因而只需在后期加低、微碳铬铁调整成分,所以现在铬铁生产重点是炼制碳素铬铁。
铬铁矿(图6)碳素铬铁用还原电炉冶炼,采用焦炭作还原剂,硅石或铝土矿作熔剂。
炉渣成分一般为SiO227~33%,MgO30~34%,Al2O326~30%,Cr2O3<9.0%。
由于形成碳化铬,产品含碳4~9%。
现代冶炼铬铁的还原电炉容量为10000~48000千伏安,一般采用封闭固定式,冶炼电耗3000~4000千瓦?时/吨。
冶炼硅铬合金的电炉与铬铁还原电炉相似,冶炼方法有一步法和二步法两种。
一步法用铬铁矿、硅石、焦炭配加熔剂冶炼。
二步法采用碳素铬铁、硅石、焦炭作原料进行无渣法冶炼,冶炼过程大体与硅铁生产相仿。
冶炼电耗每吨3000~4000千瓦?时左右。
中、低、微碳铬铁一般以硅铬合金、铬铁矿和石灰为原料,用1500~6000千伏安电炉精炼脱硅,采用高碱度炉渣操作(CaO/SiO2为1.6~1.8)。
低、微碳铬铁还大规模地采用热兑法进行生产。
生产时用两台电炉,一炉冶炼硅铬合金,一炉熔化由铬矿和石灰组成的熔渣。
精炼反应分两个阶段在两个盛桶内进行:①熔渣炉的熔渣注入第一盛桶后,把另一盛桶中已经初步脱硅的硅铬合金兑入,由于熔渣氧化剂过剩量很大,脱硅充分,可获得含硅低于0.8%、含碳低达0.02%的微碳铬铁。
②第一盛桶内反应后的熔渣(含Cr2O3约15%)移至第二个盛桶后,把硅铬电炉炼就的硅铬合金(含硅45%)热兑入渣内,反应后得到初步脱硅的硅铬合金(含硅约25%),兑入第一盛桶进一步脱硅,熔渣含Cr2O3低于2~3%可抛弃。
吹氧法精炼中、低碳铬铁,用液态碳素铬铁做原料,吹炼时向熔池中加入少量石灰、萤石造渣,出铁前加硅铬合金或硅铁以回收渣中的铬。
微碳铬铁的吹炼则在一定真空度下才有可能。
真空固态脱碳法精炼,用磨细的高碳铬铁为原料,其中磨细的高碳铬铁的一部分经氧化焙烧作氧化剂,配加水玻璃或其他粘合剂,压成团块,经低温干燥后,在车底式真空炉内,于真空度0.5~10毫米汞柱、温度1300~1400℃下加热还原35~50小时,可得到含碳低于0.03%甚至低于0.01%的微碳铬铁。
铬通过中间介质:铬铁合金的熔合进入铁,钢材和许多超合金里。
方法是用碳和/或硅在高温的电弧熔炉里通过火法冶金还原铬铁矿石。
铬铁合金本质上是铁和铬的一种合金并人为地加入相当量的碳和硅。
铬铁矿(图8)截至1996年底,中国共探明铬铁矿矿区56处,累计探明铬铁矿矿石储量1314.9万t,其中A+B+C级占43%,为565.2万t。
扣除历年开采与损耗,保有铬铁矿矿石储量1077.9万t,其中A+B+C级占34%,为368.4万t。
铬铁矿的储量增长还是很快的,1957年累计探明储量只有18.1万t,到1965年增长到223.3万t,1985年为1190.7万t,至19996年达到1314.9万t。
铬铁矿资源总量为4400万t,资源潜力为3100万t。
1995年世界铬铁矿储量为37亿t,储量基础为74亿t,主要集中在南非(储量30亿t、储量基础55亿t)、津巴布韦(储量1.4亿t、储量基础9.3亿t)、哈萨克斯坦(储量3.2亿t、储量基础3.2亿t)、俄罗斯(储量400万t、储量基础4.6亿t),其他储量比较多的国家还有芬兰、印度、巴西、土耳其等(表3.4.2)。
若以A+B+C级储量与这些国家的储量基础相比,中国远在它们之后。
1、矿床规模小,分布零散目前尚未发现有储量大于500万t的大型铬铁矿床,就是储量超过100万t的中型矿床也只有4个,它们是西藏的罗布莎、甘肃的大道尔吉、新疆的萨尔托海、内蒙古的贺根山(3756矿)。
其余均为储量在100万t以下的小型矿床。
就是储量最大的罗布莎矿床,396万t储量分布在7个矿群100多个矿体中,最大的矿体长只有325m。
2、分布区域不均衡,开发利用条件差如上所述,铬铁矿矿床保有储量的84.8%分布在西藏、新疆、甘肃、内蒙古这些边远省(区),运输线长,交通不便。
3、贫矿与富矿储量大体各占一半现保有储量中,贫矿储量占46.3%(499.3万t)、富矿占53.7%(578.6万t)。
富矿主要分布在西藏和新疆,分别占富矿总量的73.5%和13.8%。
从用途来看,冶金级储量占总储量的37.4%、化工级储量占38.4%,耐火级储量占24.2%。
4、露采矿少,小而易采的富铬铁矿都已采完铬铁矿储量中适合单独露采的只有6%左右,绝大部分需要坑采。
一些小而富且开采容易的铬铁矿都已采完,像新疆的鲸鱼和西藏的东巧铬铁矿,分别在1983年和1982年闭坑,前者采出铬铁矿31万t,后者采出了17.63万t。
5、矿床成因类型单一目前已知的铬铁矿矿床主要为岩浆晚期矿床。
而世界上一些著名的具有层状特征的大型、特大型岩浆早期分凝矿床在我国尚未开发。
[2]编辑本段主要用途铬铁矿(图9)铬是重要的战略物资之一,由于它具有质硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀等特性,在冶金工业、耐火材料和化学工业中得到了广泛的应用。
在冶金工业上,铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。
铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢,如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。
金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。
这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船,以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。
在耐火材料上,铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。
铬铁矿在化学工业上主要用来生产重铬酸钠,进而制取其他铬化合物,用于颜料、纺织、电镀、制革等工业,还可制作催化剂和触媒剂等。
在自然界中目前已发现的含铬矿物约有50余种,分别属于氧化物类、铬酸盐类和硅酸盐类。
具有工业价值的铬矿物都属于铬尖晶石类矿物,物理性质为等轴晶系,晶体呈细小的八面体,通常呈粒状和致密块状集合体,颜色黑色,条痕褐色,半金属光泽,硬度5.5,比重4.2-4.8,具弱磁性。
属于岩浆成因矿物,产于超基性岩中,当含矿岩石遭受风化破坏后,常转入砂矿中。
其中常见的是:铬铁矿(图10)铬是冶炼不锈钢的重要原料,近几年,随着汽车、建筑、家电等产业的快速发展,我国不锈钢的消费正以每年25%以上的速度增长,有人认为,到2007年中国不锈钢表观消费量将达到500万吨,相当于目前整个欧洲的消费量。
据中国特钢协会不锈钢分会公布,2003年我国不锈钢炼钢量达177.7万吨,较上年增长60%以上,但人均不锈钢的消费量仅为3 千克,相当于发达国家的1/3,世界平均消费水平的2/3。