铁矿基本知识概述

　　铁矿是指含有可提炼出铁的化合物的岩石或沉积物的井或山。铁是世界上发现最早，利用最广，用量也是最多的一种金属，其消耗量约占金属总消耗量的95%左右。铁矿石主要用于钢铁工业，冶炼含碳量不同的生铁(含碳量一般在2%以上)和钢(含碳量一般在2%以下)。

　　一、铁的物化性质

　　物理性质：铁有良好的延展性，铁的性质会因掺杂了痕量的其它元素而发生变化。铁的磁性在极大程度上决定于所含的杂质，并且会因退火的程度而变。铁的纯度越高磁导率越大，且降低了铁的滞后损失。以铁和钴为基体的钢或合金可以用来制造永磁体，例如铁和铁磁性金属镍所制的合金FeNi和FeNi3都有很高的磁导率。铁-钴-镍系的永磁合金和铁氧体磁性材料属于第一代合成的永磁体，第二代永磁合金是稀土钴系合金，如SmCo5和Sm2Co17等，第三代永磁合金是Nd-Fe-B系合金。后续又发展起来的Sm-Fe-N系永磁合金，是以Sm2Fe17为基质掺氮得到的一种综合性能优越的永磁体，有可能成为第四代新型永磁合金。

　　化学性质：铁能在高温下吸收氢生成固溶体。在温度高于800℃时铁能与少量氮反应，但反应速度很慢，在温度超过400℃时很容易与氨气反应，生成Fe2N。这是钢铁表面氮化生成硬保护膜层的反应原理。铁容易和大多数非金属在适当高温下反应生成二元化合物。铁与氧的反应决定于反应条件，新还原出来的微细铁粉在空气中室温下就会自燃。块状铁在温度超过150℃时在干燥空气中就开始氧化，在过量氧气中生成的主要产物是三氧化二铁Fe2O3和四氧化三铁Fe3O4，高于575℃和低氧空气中则主要氧化产物为氧化亚铁FeO。铁与硫或磷反应时放出大量热，分别生成硫化亚铁FeS和磷化铁Fe3P。卤素则可在较低温度(-200℃)与铁反应，氟、氯和溴与铁反应生成Fe(Ⅲ)化合物FeX3，而碘则只生成Fe(Ⅱ)化合物碘化亚铁FeI2。

　　二、铁的性状

　　铁是一种有银白色光泽的灰色金属，密度较高7.86g/cm³，熔点1539℃，沸点2750℃。声音在铁中的传播速率较快，为5120m/s。纯铁质地软，但若是铁与其他金属的合金或者掺有杂质，其硬度会增大，熔点通常会降低。有良好的导电性、导热性、延展性，还有很强的铁磁性，属于磁性材料。铁的化学性质比较活泼，非常容易被腐蚀或生锈。能溶于强酸和中强酸，不溶于水。

　　三、铁的来源

　　按照铁矿不同的成因，将其分为BIF相关型、火山成因型、岩浆型、接触交代-热液型、沉积型铁矿床和风化淋滤型铁矿床，BIF相关型铁矿床也称为含铁硅质岩建造的沉积铁矿床、含铁石英岩型铁矿床，硅铁呈交替的条带状出现;火山成因型铁矿床的成因模式主要有以下两种：一种是火山喷发沉积作用成矿;另一种是次火山岩作用成矿，由早期火山沉积成矿与晚期的次火山岩成矿共同作用进而形成矿体;岩浆型铁矿床来自下地壳或上地幔的岩浆靠着深大断裂上侵到地壳浅部分，进一步冷却和固化，岩浆中的铁元素富集形成铁矿石;接触交代型铁矿床主要是由于侵入岩体与围岩接触发生热交代作用，从围岩中提取出来的元素与侵入岩体中的铁结合，生成铁矿石;热液型铁矿为呈热液脉状充填于各类围岩裂隙中的铁矿。两者统称为接触交代-热液型铁矿床;沉积型铁矿是指主要与沉积作用(不包括火山沉积作用)有成因关系的铁矿床。含铁的岩石、矿物或铁矿体，在风化作用下，被破碎、分解、搬运到低洼盆地中，然后经过机械沉积或沉积分异作用沉积下来，进一步形成沉积型铁矿床;风化淋滤型铁矿床 富铁岩石、含铁多金属及其它铁矿在湿热的气候和适当的地形、构造条件下，经风化淋滤作用堆积形成，因此矿床多产于各类原生铁矿及其它含铁岩石的风化淋滤带上。

　　四、铁的作用

　　铁是一种非常重要的金属元素，在我们的日常生活和工业生产中都有广泛的用途。

　　1.建筑和制造业：铁用于制造各种建筑结构，如钢结构、桥梁、铁塔等。它还用于制造机器、工具、汽车、飞机、船舶等各种机械设备。

　　2.电子行业：铁在电子工业中扮演着重要角色，用于制备电子元器件，如电感器、变压器等。还用于制造各种电子设备，如电脑、手机、电视等。同时，铁粉在磁记录材料中也发挥着关键作用，用于制造磁带、磁盘等存储介质。

　　3.化学工业：铁及其化合物在化学工业中具有多种用途。例如，铁可用作催化剂、还原剂以及制备铁盐等。此外，铁还用于生产各种化学品，如农药、颜料、墨水等。

　　4.运输业：铁用于制造铁路轨道、火车车轮、汽车零部件等。

　　5.能源行业：铁用于制造风力发电机、水电站、核电站等各种能源设备。

　　6.家用器具：铁用于制造各种家用器具，如锅、壶、烤箱、冰箱等。

　　7.医疗行业：铁用于制造各种医疗器械，如手术刀、注射器等。此外，铁是人体必需的微量元素之一，对维持正常的生理功能至关重要。铁被用作营养增补剂，以预防和治疗铁缺乏症。

　　8.其他应用：铁还在其他领域发挥作用，如用作磁铁材料、热氢发生器、凝胶推进剂、燃烧活性剂、水清洁吸附剂、烧结活性剂、粉末冶金制品、墨水、颜料、磨料、配制铸件修补胶、环氧胶黏剂的填料等。

　　五、铁的分布情况

　　全球铁矿资源丰富且分布广泛，各大洲都有分布，且大洋中也蕴藏着丰富的铁锰结核。全球铁矿资源分布位列前10位的国家依次是澳大利亚、加拿大、俄罗斯、巴西、中国、玻利维亚、几内亚、印度、乌克兰和智利，占全球资源总量的81.3%，但很多国家和地区铁矿资源又相对缺乏。巴西、澳大利亚、南非、印度等国生产的铁矿石多为赤铁矿，且大型、超大型铁矿数量较多，不仅品位高、杂质少，品质也比较稳定。

　　我国铁矿石原矿石主要分布于河北省、河南省、湖南省等地。全国近17个省(区)均探明有低品位铁矿石原矿资源储量，其中河北省低品位铁矿资源储量约占查明低品位铁矿总储量的39.12%，以超贫磁铁矿为主，其次为辽宁省(约占15.23%)、山西省(约占 12.09%)等地，河南、新疆、云南、安徽、内蒙古自治区等地也有零星分布。

　　六、我国主要的铁矿区

　　我国的铁矿资源十分丰富，已探明的铁矿区多达1800多处，主要集中在辽宁、四川、河北等省市地区。

　　1.鞍山-本溪矿区

　　鞍山-本溪矿区是中国储量和开采量最大的铁矿区，主要分布在辽宁省的鞍山、本溪，探明储量超过100亿吨，其中工业储量40多亿吨，居全国之首。该矿区属于典型的“鞍山式铁矿床”，储量规模大，以贫铁为主，多可露天开采。目前，鞍本矿区有9个资源储量超过10亿吨的特大型铁矿床，这些大型矿体主要集中在辽宁省的鞍山和本溪。

　　2、攀枝花-西昌铁矿区

　　攀枝花-西昌铁矿区位于四川省西南边陲，包括攀枝花市和西昌地区的米易、德昌、会理、会东、盐边、盐源、冕宁和喜德等县，矿石金属矿物主要是含钒、钛磁铁矿，为中国钒钛之都，是中国第二大铁矿产区。该铁矿区主要以攀枝花矿区、红格矿区、白马矿区和太和矿区为主，并称攀西四大钒钛磁铁矿，查明资源储量分别约为18.54亿吨、17.62亿吨、32.51亿吨、11.72亿吨。

　　3、冀东地区铁矿产区

　　冀东地区铁矿产区是中国十大铁矿区之一，主要分布于河北迁安、迁西、遵化、宽城、青龙、滦县、抚宁和北京密云、怀柔等县，保有资源储量约61.35亿吨。该矿区共有矿床84处，包括9处大型铁矿床，重点矿山有迁安水厂、迁安孟家沟、司家营、大石河、磨盘山和遵化石人沟、北京密云铁矿等。其中司家营铁矿是冀东地区最大的开采矿区，矿石资源储量达23.48亿吨。

　　4、忻州-吕梁铁矿区

　　山西忻州-吕梁铁矿区是中国重要的铁矿产区，主要分布在五台山区和吕梁山区，截至2016年保有资源储量36亿吨。五台山区的矿石类型为沉积变质型铁矿，主要矿床有山羊坪、柏枝岩、赵村、平型关、白峪里、黑山庄、香峪等;吕梁地区则有袁家村铁矿、尖山铁矿、狐姑山等一大批在大中型铁矿床，其中岚县袁家村矿区探明储量9亿吨，是山西省已知铁矿中规模最大的一座矿山。

　　5、宁芜-庐枞矿区

　　宁芜-庐枞矿区地处长江中下游的宁芜、庐枞火山岩盆地，盆地内大量产出的玢岩铁矿的成矿母岩，是全国十大铁矿区之一，截至2021年，累计查明资源储量约21亿吨。该矿区的矿体大多产于闪长玢岩体内或与其上覆火山岩地层的接触带中，其中典型的4个铁矿是宁芜盆地东山铁矿、梅山铁矿和庐枞盆地的罗河铁矿、泥河铁矿。

　　七、铁矿分类及主要特性

　　铁矿物种类繁多，目前可以经济利用的铁矿物种类并不多，根据其矿物组成和化学成分，可以分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。

　　1.磁铁矿：是一种氧化铁矿石，主要成分为Fe3O4，是Fe2O3和FeO的复合物，比重大约5.15，含Fe：72.4%，O：27.6%。磁铁矿一般呈铁黑色，有的具暗蓝靛色。条痕色为黑色。相对密度(比重)为4.8~5.3g/cm³; 硬度为5.5～6。等轴晶系。晶体呈八面体、菱形十二面体。晶面有条纹。通常为粒状、块状集合体。磁铁矿具有强磁性，可为永久磁铁所吸引。

　　2.赤铁矿：是一种氧化铁矿石，主要成分为Fe2O3，比重大约为5.26，含Fe：70%，O：30%。赤铁矿颜色多变，从铁黑色、钢灰色到暗红色，条痕色呈樱红色。金属光泽到半金属光泽，且不透明。晶体为菱面体或者板状，集合体常呈片状、鳞片状、致密块状等出现。有一种成花形的晶质集合体，被称作“铁玫瑰”。折射率为2.94~3.22;相对密度为5.20;摩氏硬度为5~6。

　　3.褐铁矿：是含有氢氧化铁的矿石，是针铁矿HFeO2和鳞铁矿FeO(OH)两种不同结构矿石的统称，主要成分的化学式为mFe2O3·nH2O，含有Fe约62%，O约27%，H2O约11%，比重为3.6~4.0，多半附存在其他铁矿石之中。褐铁矿常呈块状、土状、钟乳状或葡萄状，黄褐色或深褐色，条痕黄褐色，光泽暗淡。

　　4.菱铁矿：是含有碳酸亚铁的矿石，主要成分为FeCO3，比重在3.8左右。这种矿石多半含有相当多数量的钙盐和镁盐。菱铁矿呈白色或黄白色，风化后可变成褐色或褐黑色，条痕为白色;透明至半透明，具有玻璃、珍珠或丝绢光泽。三方晶系，晶体呈菱面体，晶面往往弯曲，集合体呈粒状、块状或结核状。

　　铁是人类文明发展的一部分，它不仅改变了人们的生活方式，也推动了科学的进步。同时铁是人体必需的微量元素之一，对于身体的正常生理功能和健康至关重要。随着科技的进步和产业的发展，铁的应用领域还将不断扩大和深化。