二、铁（一）铁的性质、用途及矿产资源概况1. 铁的性质灰白色金属，具延展性。

比重＝7.87，硬度60~70 Kg/Mm 2，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：1.26Å，离子半径Fe 2+=0.82Å，Fe 3+=0.67Å 自然产出：氧化物 Fe 2O 3最稳定－赤铁矿 Fe 3O 4分布最广泛－磁铁矿硫化物：黄铁矿(FeS 2)，磁黄铁矿(Fe S 1x -+2)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(MnO 2)，铬铁矿(FeCr 2O 4)、钛铁矿(FeTiO 3)、硫钴矿(Co 3S 4)、镍黄铁矿[(Fe,Ni)S]、黄铜矿(CuFeS 2)。

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, α-Fe 2O 3．H 2O)及纤铁矿(Lepidocrocite, γ-Fe 2O 3．H 2O)。

另硫化物氧化时则形成FeSO 4→Fe 2(SO 4)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 (Pco 2= 2⨯108 Pa) 条件下产生之反应为：FeCO Fe O Fe O CO 32334+=+2。

无赤铁矿存在时，若Pco 2高，可阻止FeCO 3之分解，只产生重结晶作用。

反之，产生下列反应：(Fe,Mg)CO 3 + SiO 2 = (Fe,Mg)SiO 3 + CO 2菱铁矿 辉石石英－硅酸盐铁矿组合：成岩作用常产生Fe 2+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：①磁铁矿矿石，②赤铁矿矿石，③褐铁矿矿石，④钛铁矿矿石，⑤菱铁矿矿石。

依铁含量分为：①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②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：①氧化矿石tFe/FeO 35.，②原生矿石tFe/FeO<35.。

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：①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。

②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，其上覆岩层常为黑色页岩，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。

4. 变质型铁矿床此类矿床在世界铁矿床中是最重要的，占世界铁矿总储量的60%，主要产于世界各地前寒武纪地盾和地台区，故矿床的形成与前寒武纪地壳演化有密切关联，根据形成时代及含矿层的不同，可分为阿尔戈马型(Algoma type)，苏必略湖型(Lake Superior type)和基鲁纳型(Kiruna type)三种铁矿床(iron formation)。

阿尔戈马型主要形成于晚太古代（约2500Ma），与绿色岩带(greenstone belt)有密切关联，即常与绿色岩带上部的火山碎屑岩相伴生，其铁矿层的硫化物相或碳酸盐相产在靠火山活动中心处，氧化物相常远离中心，硅酸盐相位于两者之间，常由灰色的铁质燧石和赤铁矿或磁铁矿组合成带状构造，一般都受了绿色片岩相和角闪岩相的变质作用。

主要分布于加拿大地盾南部的阿比提比绿岩带上的克科兰德湖(Kirkland Lake)地区。

此外，美国的佛米利恩地区(Vermillion Range)，俄罗斯的库尔斯克磁异常区(Kursk Magnetic Anomaly)，中国辽宁的鞍本（鞍山、本溪）地区亦属类似之矿床。

辽宁鞍山铁矿属阿尔戈马型之代表，但在中国则称为鞍山式铁矿床，位于中朝古陆之东北部，是太古代火山－硅铁层受中高度变质的产物。

矿床重要特征之一是矿石呈条带构造，黑色条纹含较多的铁矿物外加石英及铁镁硅酸盐矿物，白色条纹主要由石英组成。

铁矿物为磁铁矿、赤铁矿，铁镁矿物随变质度的不同可为绿泥石、闪石类、铁石榴石、黑云母等。

苏必略湖型主要形成于早元古代(2200-1800Ma)的海盆中，为标准的条带状铁矿床(banded iron formation，简称BIF）。

铁矿层的层序自下而上一般为：白云岩、石英岩、红色或黑色铁质页岩、铁矿层、黑色页岩和泥质板岩。

铁矿层中含铁矿物与燧石组成条带状矿石，含铁矿物中，氧化物相为磁铁矿或赤铁矿（及其混合物），碳酸盐相以菱铁矿为主，硫化物相主要是黄铁矿。

此型铁矿多沿古老地台边缘分布，一般可长达数十公里，厚达百米，常不整合于强烈变质的片麻岩、花岗岩或角闪岩之上，大多未遭变质或仅遭浅变质（绿色片岩相）。

此类铁矿在各大陆皆有分布，著名的有澳洲的哈默斯利(Hamersley Range)，巴西的米纳斯吉赖斯(Minas Gerais)，北美的苏必略湖区，加拿大的魁北克－拉布拉多山脉(Quebec-Labrador Ranges)，南非的波斯特马斯堡(Postmasburg)以及印度的比哈尔－奥里萨(Bihar-Orissa)等地。

实例为米契皮科坦铁矿(Michipicoten Island)：位于苏必略湖区东北部晚太古代绿岩带及上覆的含铁盆地中。

在盆地西边，铁矿层被沉积岩所包围；在中部和东边，则产在长英质和铁镁质火山岩之间的接触面上，自上而下分为条带状燧石相，硫化物相及碳酸盐相。

条带状燧石相由互层的燧石和含铁矿物（主要为菱铁矿，其次为磁铁矿、黄铁矿和磁黄铁矿）组成，向下因黄铁矿含量增加而过渡为硫化物相，再往下过渡为碳酸岩相。

基鲁纳型铁矿是泛指与细碧角斑岩有密切关联的铁矿层，成因与富碱质中酸性海底火山活动有关，矿床常由喷气－沉积作用形成的，常见于寒武纪的斑状长英质变粒岩中，岩石偏碱性，碱金属总量10-20%，且钾多于钠。

铁的品位最高可达71%，矿石中的主要矿物是磁铁矿和磷灰石。

此类铁矿之代表为瑞典北部基鲁纳一带，另在芬兰和挪威也有。

5. 古风化壳型富铁矿床这类富铁矿床是磁铁石英岩层露出地表后，经风化淋积作用使SiO2溶解并被带走而形成的，矿床的规模一般都较大、高品位、易采、易选。

俄罗斯的库尔斯克和澳洲的哈默斯利风化淋积富铁矿床平均品位可达64%，印度的比哈尔－奥里萨和美国苏必略湖铁矿原始品位只有25%，风化淋积富集后的品位可达55-58%，巴西的米纳斯吉赖斯铁矿风化后含铁达68.7%。

此型富铁矿床的矿石主要是针铁矿－赤铁矿和粉末状赤铁矿。

6. 其它类型铁矿床世界各地尚有不少著名铁矿是经历两个以上成矿期逐次叠加所形成的，由于成矿过程十分复杂，多期成矿作用中系由何期所主导尚不能肯定，故列为其它类型。

实例为内蒙白云鄂博铁矿床：位于包头以北，是中国巨大的铁－稀土金属矿床（世界目前最大的稀土矿床）。

主要矿层为元古代的白云岩，被海西期的花岗岩所侵入（同位素年龄为255-264 Ma）。