[轉載]各類鐵礦石的基本特征

2023年12月7日發(作者：擺脫冷氣)

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[轉載]各類鐵礦石的基本特征

原文地址：各類鐵礦石的基本特征作者：劉先生的地質

各類鐵礦石的基本特征

（資料整理）

一、鐵礦物

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、磁赤鐵礦、鈦鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。(表1)

礦物名稱

磁鐵礦

（Magnetite）

鈦磁鐵礦

（Titanmagnetite）

釩磁鐵礦

（Coulsonite）

鈦鐵晶石

（Uivospinel）

鈦鐵礦

（Ilmenite）

赤鐵礦

（Hematite）

磁赤鐵礦

（Maghemite）

針鐵礦

（Goethite）

纖鐵礦

（Lepidocrocite）

菱鐵礦

（Siderite）

化學分子式

Fe

3

O

4

Fe

2+

(2+X)

Fe

3+

(2-X)

Ti

2

O

4

（0＜x＜1）

FeV

2

O

4

Fe

2

TiO

4

FeTiO

3

α—Fe

2

O

3

R—Fe

2

O

3

α—FeO（OH）

γ—FeO（OH）

FeCO

3

主要成分（質量分

數）%

Fe 72.4

FeO 31.03

68.96

Fe 57.4

TiO

2

12～16

FeO 27.92～30.75

V

2

O

5

68.41～72.04

FeO 81.59

TiO

2

18.41

Fe 36.8

Ti 31.6

Fe 69.94

Fe 69.94

Fe 62.9

Fe

2

O

3

89.9

Fe 62.9

FeO 62.01

CO

2

37.99

附 注

600℃以上鐵鈦固溶體結構均

一，600℃以下分解成磁鐵

礦，鈦鐵礦及鈦鐵晶石

含釩磁鐵礦固溶體分解產物

鈦磁鐵礦固溶體分離產物

玫瑰花狀或片狀集合體稱鏡鐵

礦

由磁鐵礦氧化而成，具磁性

褐鐵礦主要組成部分，其中含

不定量吸附水者稱水針鐵礦

褐鐵礦主要組成部分，其中含

不定量吸附水者稱水纖鐵礦；

其分布不及針鐵礦普遍

1、磁鐵礦

（1）基本特征

磁鐵礦（Magnetite）是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe

3

O

4

，是Fe

2

O

3

和FeO的復合物。FeO 31.03%，Fe

2

O

3

68.97%或含Fe 72.2%，O 27.6%，等軸晶系。單晶體常呈八面體，較少呈菱形十二面體。在菱形十二面體面上，長對角

線方向常現條紋。集合體多呈致密塊狀和粒狀。顏色為鐵黑色、條痕為黑色，半金屬光澤，不透明。硬度5.5～6.5,比

重4.9～5.2, 無解理，脈石主要是石英及硅酸鹽。具有強磁性。還原性差，一般含有害雜質硫和磷較高。

鐵礦石中的全鐵（TFe）與氧化亞鐵（FeO）的比值來劃分，對純磁鐵礦其理論值為2.34，比值越大說明鐵礦石氧化程度

越高。

當TFe/FeO< 3.5為磁鐵礦

TFe/FeO=3.5～7為半假象赤鐵礦

TFe/FeO> 7為假象赤鐵礦

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。 磁鐵礦中常有相當數量的Ti

4+

以類質同象代替Fe

3+

，還伴隨有Mg

2+

和V

3+

等相應地代替Fe

2+

和Fe

3+

，

因而形成一些礦物亞種，即：

①鈦磁鐵礦：Fe

2+

(2+x)

Fe

3+

(

2-2x)

Ti

x

O

4

(0＜x＜1，含TiO

2

12%～16%。常溫下，鈦從其中分離成板狀和柱狀的鈦鐵

礦及布紋狀的鈦鐵晶石。

②釩磁鐵礦：FeV

2

O

4

或Fe

2+

(Fe

3+

V)O

4

，含V

2

O

5

有時高達68.41%～72.04%。

③釩鈦磁鐵礦：為成分更為復雜的上述兩種礦物的固溶體產物。

④鉻磁鐵礦：含Cr

2

O

3

可達百分之幾。

⑤鎂磁鐵礦：含MgO可達6.01%。

1

（2）成因產狀

磁鐵礦是巖漿成因鐵礦床、接觸交代-熱液鐵礦床、沉積變質鐵礦床，以及一系列與火山作用有關的鐵礦床中鐵礦石的主

要礦物。此外，也常見于砂礦床中。 在自然純磁鐵礦礦石很少遇到，常常由于地表氧化作用使部分磁鐵礦氧化轉變為半假象

赤鐵礦和假象赤鐵礦。所謂假象赤鐵礦就是磁鐵礦（Fe

3

O

4

）氧化成赤鐵礦（Fe

2

O

3

），但仍能保持其原來的晶形，所以叫

做假象赤鐵礦。

（3）鑒定特征

八面體晶形，黑色，條痕黑色，無解理，強磁性。以此可與相似礦物鉻鐵礦、黑鎢礦、黑錳礦等區別。

（4）分布

磁鐵礦分布廣，有多種成因。瑞典基魯納是典型的巖漿礦床。智利的拉科鐵礦是由與火山作用有關的礦漿直接形成的。

接觸變質形成的鐵礦可以中國大冶鐵礦為例。由沉積的含鐵巖層經區域變質作用形成的鐵礦（如中國鞍山一帶的鐵礦），以磁

鐵礦和赤鐵礦為主，規模很大，但品位較低，是世界上最重要的鐵礦來源。前蘇聯、北美、巴西、澳大利亞都有特大型的此種

鐵礦。磁鐵礦因比重大，并有抵抗風化的能力，所以在河床或濱海砂中也能富集。遭受氧化后能轉變為赤鐵礦；若保留原有的

外形,即稱為假象赤鐵礦。

2、赤鐵礦（、赤鐵礦Hematite）

（1）基本特征

赤鐵礦為無水氧化鐵礦石，其化學式為Fe

2

O

3

，理論含鐵量為70%。這種礦石在自然界中經常形成巨大的礦床，從埋藏

和開采量來說，它都是工業生產的主要礦石。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（Red

hematite）、鏡鐵礦（Specularhematite）、云母鐵礦（Micaceous hematite）、粘土質赤鐵（Red Ocher）等。 赤

鐵礦含鐵量一般為50%～60%，含有害雜質硫和磷比較少，還原較磁鐵礦好，因此，赤鐵礦是一種比較優良的煉鐵原料。赤

鐵礦有原生的，也有野生的，再生的赤鐵礦的磁鐵礦經過氧化以后失去磁性，但仍保存著磁鐵礦的結晶形狀的假象赤鐵礦，在

假象赤鐵礦中經常含有一些殘余的磁鐵礦。有時赤鐵礦中也含有一些赤鐵礦的風化產物，如褐鐵礦（2Fe

2

O

3

·3H

2

O）。赤鐵

礦具有半金屬光澤，結晶者硬度為5.5～6，土狀赤鐵礦硬度很低，無解理，相對密度4.9～5.3，僅有弱磁性，脈石為硅酸

鹽。 自然界中Fe

2

O

3

的同質多象變種已知有兩種，即α-Fe

2

O

3

和γ-Fe

2

O

3

。前者在自然條件下穩定，稱為赤鐵礦；后者在自

然條件下不如α-Fe

2

O

3

穩定，處于亞穩定狀態，稱之為磁赤鐵礦。 赤鐵礦：Fe 69.94%，O 30.06%，常含類質同象混入

物Ti、Al、Mn、Fe

2+

、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系，完好晶體少見。結晶赤鐵礦為鋼灰色，隱晶質；土狀赤鐵礦呈

紅色。條痕為櫻桃紅色或鮮豬肝色。金屬至半金屬光澤。有時光澤暗淡。硬度5～6。比重5～5.3。 赤鐵礦的集合體有各種形

態，形成一些礦物亞種，即：

①鏡鐵礦：為具金屬光澤的玫瑰花狀或片狀赤鐵礦的集合體。

②云母赤鐵礦：具金屬光澤的晶質細鱗狀赤鐵礦。

③鮞狀或腎狀赤鐵礦：形態呈鮞狀或腎狀的赤鐵礦。

2

（2）成因產狀

赤鐵礦是自然界中分布很廣的鐵礦物之一，可形成于各種地質作用，但以熱液作用、沉積作用和區域變質作用為主。

在氧化帶里，赤鐵礦可由褐鐵礦或纖鐵礦、針鐵礦(Goethite)經脫水作用形成。但也可以變成針鐵礦和水赤鐵礦等。在

還原條件下，赤鐵礦可轉變為磁鐵礦，稱假象磁鐵礦。

形成于氧化條件下，規模巨大的赤鐵礦礦床多與熱液作用或沉積作用有關。赤鐵礦可成沉積變質型鐵礦，主要由磁鐵

礦、赤鐵礦、假像赤鐵礦所組成。與石英、綠泥石等共生。接觸變質型的赤鐵礦主要與磁鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、磁黃鐵礦等

硫化物和石榴子石、透輝石、金云母、陽起石等共生。

在自然界，磁鐵礦和赤鐵礦可相互轉化。當氧逸度增大時，磁鐵礦可氧化成赤鐵礦。若仍保留有原磁鐵礦的晶形，稱之

為假象赤鐵礦。若磁鐵礦僅部分轉變為赤鐵礦，則稱為假赤鐵礦。而當氧逸度減小時，赤鐵礦又可還原成磁鐵礦。若仍保留有

赤鐵礦的晶形，則稱之為穆赤鐵礦。

磁赤鐵礦主要是磁鐵礦在氧化條件下經次生變化作用形成。磁鐵礦中的Fe

2+

完全為Fe

3+

所代替(3Fe

2+

→2Fe

3+

)，所以

有1/3Fe

2+

所占據的八面體位置產生了空位。另外，磁赤鐵礦可由纖鐵礦失水而形成，亦有由鐵的氧化物經有機作用而形成

的。

（3）鑒定特征

櫻桃紅色或紅棕色條痕為其特征。具各種形態和無磁性，可與相似的磁鐵礦、鈦鐵礦相區別。赤鐵礦分布極廣。各種內

生、外生或變質作用均可生成赤鐵礦。中國河北宣化的龍煙鐵礦和湖南的寧鄉鐵礦都是沉積作用形成的赤鐵礦礦床。赤鐵礦經

常與磁鐵礦一起，在沉積變質、接觸變質鐵礦中產出。

（4）分布

在每個大洲都找到和開采大型的赤鐵礦床。在1961年蘇聯取代了美國成為最大的生產國。排在美國之后的是法國、加拿

大、中國、瑞典和澳大利亞。在美國，自從19 世紀末以來，礦物的最大產地是大湖區的前寒武系巖石中。多數重要的赤鐵礦

礦床是變質成因的，也有一些是熱液形成的，或大型水盆地中風化和膠體沉淀形成的。

世界著名礦床有美國的蘇必利爾湖和克林頓、俄國的克里沃伊洛格和巴西的邁那斯格瑞斯。中國著名產地有遼寧鞍山、

甘肅鏡鐵山、湖北大冶、湖南寧鄉和河北宣化。

3、褐鐵礦

（1）基本特征

褐鐵礦（Limonite）這是含有氫氧化鐵的礦石,是由其他礦石風化后生成的，在自然界中分布得最廣泛，但礦床埋藏量

大的并不多見。它是針鐵礦（Goethite）HFeO

2

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mFe

2

O

3

．nH

2

O，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。 實際上并不是一個礦物種，而是針鐵礦、纖鐵礦、水針鐵礦、水纖鐵礦以及含

水氧化硅、泥質等的混合物。褐鐵礦中絕大部分含鐵礦物是以2Fe

2

O

3

·H

2

O形式存在的。化學成分變化大，含水量變化也

大。一般褐鐵礦石含鐵量為37%～55%，有時含磷較高。褐鐵礦的吸水性很強，一般都吸附著大量的水分，在焙燒或入高爐

受熱后去掉游離水和結晶水，礦石氣孔率因而增加，大大改善了礦石的還原性。所以褐鐵礦比赤鐵礦和磁鐵礦的還原性都要

好。同時，由于去掉了水分相應地提高了礦石的含鐵量。

①針鐵礦：α-FeO(OH)，含Fe62.9%。含不定量的吸附水者，稱水針鐵礦HFeO

2

·nH

2

O。斜方晶系，形態有針狀、柱

狀、薄板狀或鱗片狀。通常呈豆狀、腎狀或鐘乳狀。切面具平行或放射纖維狀構造。有時成致密塊狀、土狀，也有呈鮞狀。顏

色紅褐、暗褐至黑褐。經風化而成的粉末狀、赭石狀褐鐵礦則呈黃褐色。針鐵礦條痕為紅褐色，硬度5～5.5，比重4～4.3。

而褐鐵礦條痕則一般為淡褐或黃褐色，硬度1～4，比重3.3～4。

②纖鐵礦：γ-FeO(OH)，含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者，稱水纖鐵礦FeO(OH)·NH

2

O。斜方晶系。常見鱗片狀

或纖維狀集合體。顏色暗紅至黑紅色。條痕為桔紅色或磚紅色。硬度4～5，比重4.01～4.1。

3

（2）成因產狀

褐鐵礦床為酸性殘余火成巖與石灰巖接觸發生交代硫化作用，并經后期長期氧化作用成黃鐵礦矽卡巖型鐵帽狀褐鐵礦

床，整個礦床平均含鐵地質品位為37%以上，褐鐵礦石、石英占總量的90%以上，其中石英占10%~40%，與褐鐵礦成消長

關系。礦石的工業類型有矽卡巖

（3）鑒定特征

根據礦物條痕、顏色、硬度等特征。氧化成褐鐵礦的過程中,會因體積膨脹在發絲兩側形成羽毛狀的膨脹裂隙。

（4）分布

褐鐵礦的含鐵量雖低于磁鐵礦和赤鐵礦，但因它較疏松，易于冶煉，所以也是重要的鐵礦石。世界著名礦產地是法國的

洛林、德國的巴伐利亞、瑞典等地。

4、菱鐵礦（、菱鐵礦Siderite）

（1）基本特征

菱鐵礦是含有碳酸鐵的礦石，主要成份為FeCO

3

，呈現青灰色，理論含鐵量48.2%，比重在3.8左右。FeCO

3

，FeO

62.01%，CO

2

37.99%，經常有錳、鎂等替代鐵，形成錳菱鐵礦、鎂菱鐵礦等變種。三方晶系。常見菱面體，晶面常彎曲。

其集合體成粗粒狀至細粒狀。亦有呈結核狀、葡萄狀、土狀者。黃色、淺褐黃色(風化后為深褐色)，玻璃光澤。硬

度3.5～4.5，比重3.96左右，因Mg和Mn的含量不同而有所變化。在自然界中，有工業開采價值的菱鐵礦比其他三種礦石都

少。菱鐵礦很容易被分解氧化成褐鐵礦。一般含鐵量不高，但受熱分解出CO

2

以后，不僅含鐵量顯著提高而且也變得多孔，還

原性很好。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，所以我們多半先把這一類礦石加以焙燒之后再加入鼓風爐。

4

（2）成因產狀

菱鐵礦的成因主要有二。其一，外生成因，產自沉積巖中：這些層狀的碎屑沉積巖大多帶有來自生物的有機組份。例如（黑色）頁巖、煤

層等。換言之，菱鐵礦是在低氧的情況下藉生物作用形成。

其二，形成于中溫至低溫的熱液礦脈內：菱鐵礦常見于變質沉積巖中，是熱液堆積后形成的脈石礦物。此外，偉晶巖中亦可能出現菱鐵

礦。

（3）鑒定特征

菱鐵礦與方解石相似，區別在于粉末加冷HCl不起泡或作用極慢，加熱HCl則劇烈起泡。

（4）分布

菱鐵礦分布于中國貴州、陜西等省，可構成一定規模的礦床。菱鐵礦是典型的成巖礦物，因此菱鐵礦礦床大多屬成巖期形成的層控礦床。

湖沼相鐵質巖礦石成分以針鐵礦常見，其次是菱鐵礦、藍鐵礦。古代的湖沼相鐵礦常與含煤地層共生，礦石成分以菱鐵礦為主。

5、鈦鐵礦(Ilmenite)：

（1）基本特征

鈦鐵礦又稱鈦磁鐵礦，是提煉鈦的主要礦石。化學分子式是FeTiO

3

，Fe 36.8%、Ti 36.6%、O 31.6%，三方晶——

菱面體晶類，常呈不規則粒狀、鱗片狀或厚板狀。

在950℃以上鈦鐵礦與赤鐵礦形成完全類質同象。鈦鐵礦中的Fe、Ti呈無序分布而具赤鐵礦結構（即剛玉型結構），故

形成FeTiO

3

-Fe

2

O

3

固溶體，其組成可表示為Fe

3

2-x

Fex2Tix4O

3

(x代表鈦鐵礦的摩爾分數)。空間群從R3c轉變為R3的溫度

為1100℃（x=0.65）至600℃（x=0.45）。當0.6>x≥0.5時，不能獲得完全有序的空間群為R3的結構；

在x=0.5時，R3c?R3的轉變成亞穩定態，固溶體開始部分出溶。菱面體晶類。常呈不規則粒狀、鱗片狀或厚板狀。當溫度降

低時，即發生熔離，故鈦鐵礦中常含有細小鱗片狀赤鐵礦包體。

鈦鐵礦顏色為鐵黑色或鋼灰色。條痕為鋼灰色或黑色。含赤鐵礦包體時呈褐色或帶褐的紅色條痕。金屬-半金屬光澤。不

透明，無解理。硬度5～6.5，比重4～5。弱磁性。

5

（2）成因產狀

鈦鐵礦，常作為副礦物，或在基性、超基性巖中分散于磁鐵礦中成條片狀，與頑輝石、斜長石等共生。偉晶型鈦鐵礦，

產于花崗偉晶巖中，與微斜長石、白云母、石英、磁鐵礦等共生。鈦鐵礦往往在堿性巖中富集。由于其化學性質穩定，故可形

成沖積砂礦，與磁鐵礦、金紅石、鋯石、獨居石等共生。據晶形、條痕、弱磁性可與赤鐵礦或磁鐵礦區別。鈦鐵礦是最重要的

鈦礦石礦物。

鈦鐵礦的化學成分與形成條件有關。產于超基性巖、基性巖中的鈦鐵礦，MgO含量較高，基本不含Nb、Ta；堿性巖中

的鈦鐵礦，MnO含量較高，并含Nb、Ta；產于酸性巖中的鈦鐵礦，FeO、MnO含量均高，Nb、Ta含量亦相對較高。

（3）鑒定特征

據晶形、條痕、弱磁性可與赤鐵礦或磁鐵礦區別。

（4）分布

我國攀枝花釩鈦磁鐵礦床中，鈦鐵礦呈粒狀或片狀分布于鈦磁鐵礦等礦物顆粒之間，或沿鈦磁鐵礦裂開面成定向片晶。

6、其他

1、鐵的硅酸鹽礦（Silicate Iron）：此類礦石是一種復合鹽，沒有一定的化學式，成份的變化很大，一般呈現深綠

色，比重為3.8左右，含鐵成份很低，是一種較差的鐵礦石，也就是超貧磁鐵礦。

2、硫化鐵礦（Sulphide iron）：這種礦石含有FeS

2

，含Fe只有46.6％而S的含量達到53.4％。呈現灰黃色，比重大

約為4.95～5.10。由于這種礦石常常含有許多其它較貴重的金屬如銅（Copper）、鎳（Nickel）、鋅（Zinc）、金

（Gold）、銀（Silver）等，所以常被用做他種金屬冶煉工業的原料；又由于它含有大量的硫，所以常被用來提制硫磺，鐵

多數不能利用，所以事實上已不能稱為鐵礦石。

二、鐵礦石工業類型

1、煉鋼用鐵礦石；含鐵量ω(TFe)≥ 56 %、有害雜質含量及塊度均符合直接入爐煉鋼質量標準的鐵礦石，主要用于平爐、

電爐（煉鋼做氧化劑）、轉爐（煉鋼做冷卻劑）。

2、煉鐵用鐵礦石；含鐵量ω(TFe)≥ 50 %、［ 褐鐵礦礦石 、菱鐵礦礦石扣除燒損后含鐵量ω(TFe)≥50 %］、有害雜質含量及

塊度均符合直接入爐煉鐵質量標準的鐵礦石。煉鐵用鐵礦石及鐵精礦粉按主要造渣組分的比值，又可劃分為堿性礦石、自熔性

礦石、半自熔性礦石和酸性礦石。其標準見表2。

表2 煉鐵用鐵礦石質量標準表

礦 石 類 型

ω(CaO+MgO)/ω(SiO

2

+Al

2

O

3

)

堿 性 礦 石＞1.2

自 熔 性 礦 石1.2～0.8

半 自 熔 性＜0.8～0.5

酸 性 礦 石＜0.5

注：當MgO和AI

2

O

3

含量都很低，亦可采用ω(CaO)ω(SiO

2

)值確定酸堿

度。

3、需選鐵礦石：含量較低的鐵礦石（貧礦），或含鐵量高但有害雜質含量超過規定、含伴生有用組分不符合入爐冶煉要

求的一般富礦[ω(TFe)≥50 %]統稱需選鐵礦石。這些礦石需要選礦、燒結或球團處理后，才能入爐冶煉。

需選鐵礦石工業類型，從選礦工藝要求出發，根據磁性鐵（mFe）對全鐵（TFe）的占有率，將其劃分為磁性鐵礦石和弱

磁性鐵礦石。ω(TFe)/ω(TFe)≥85%為磁性鐵石，ω(TFe)/ω(TFe)≤85 %為弱磁性鐵礦石。當礦石物成分復雜，礦石中硅酸鐵

（siFe）、硫化鐵（sfFe）和碳酸鐵（cFe）的質量分數大于3%，或三者之和大于3%時，ω(TFe)/( TFe-siFe-sfFe-cFe)≥85

%為磁性鐵石，ω(TFe)/( TFe-siFe-sfFe-cFe)≤85 %為弱磁性鐵礦石。

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