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常温下，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、沉积变质铁矿床，以及一系列与火山作用有关的铁矿床中铁矿石的主要矿物。

此外，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

　　赤铁矿中主要成分为Fe2O3，即氧化铁。

自然界中Fe2O3的同质多象变种已知有两种，即α-Fe2O3和γ-Fe2O3，其中Fe的质量分数约为69.9433034300%。

前者在自然条件下稳定，称为赤铁矿；

后者在自然条件下不如α-Fe2O3稳定，处于亚稳定状态，称之为磁赤铁矿。

　　常含类质同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg及少量Ga和Co。

三方晶系，完好晶体少见。

结晶赤铁矿为钢灰色，隐晶质；

土状赤铁矿呈红色。

条痕为樱桃红色或鲜猪肝色。

金属至半金属光泽。

有时光泽暗淡。

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，但以热液作用、沉积作用和区域变质作用为主。

在氧化带里，赤铁矿可由褐铁矿或纤铁矿、针铁矿经脱水作用形成。

但也可以变成针铁矿和水赤铁矿等。

在还原条件下，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。

等轴晶系，五角三四面体晶类，多呈粒状集合体，致密块状，常具磁铁矿假象。

颜色及条痕均为褐色，硬度5，比重4.88，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。

磁铁矿中的Fe2+完全为Fe3+所代替（3Fe2+→2Fe3+），所以有1/3Fe2+所占据的八面体位置产生了空位。

另外，磁赤铁矿可由纤铁矿失水而形成，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、水纤铁矿以及含水氧化硅、泥质等的混合物。

化学成分变化大，含水量变化也大。

（1）针铁矿α-FeO（OH），含Fe62.9%。

含不定量的吸附水者，称水针铁矿HFeO2·

NH2O。

斜方晶系，形态有针状、柱状、薄板状或鳞片状。

通常呈豆状、肾状或钟乳状。

切面具平行或放射纤维状构造。

有时成致密块状、土状，也有呈鲕状。

颜色红褐、暗褐至黑褐。

经风化而成的粉末状、赭石状褐铁矿则呈黄褐色。

针铁矿条痕为红褐色，硬度5～5.5，比重4～4.3。

而褐铁矿条痕则一般为淡褐或黄褐色，硬度1～4，比重3.3～4。

（2）纤铁矿γ-FeO（OH），含Fe62.9%。

含不定量的吸附水者，称水纤铁矿FeO（OH）·

斜方晶系。

常见鳞片状或纤维状集合体。

颜色暗红至黑红色。

条痕为桔红色或砖红色。

硬度4～5，比重4.01～4.1。

5．钛铁矿

　　主要成分为FeTiO3，即钛酸亚铁，其中Fe的质量分数约为36.8031410549%。

三方晶系。

菱面体晶类。

常呈不规则粒状、鳞片状或厚板状。

在950℃以上钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同象。

当温度降低时，即发生熔离，故钛铁矿中常含有细小鳞片状赤铁矿包体。

钛铁矿颜色为铁黑色或钢灰色。

条痕为钢灰色或黑色。

含赤铁矿包体时呈褐色或带褐的红色条痕。

金属-半金属光泽。

不透明，无解理。

硬度5～6.5，比重4～5。

弱磁性。

钛铁矿主要出现在超基性岩、基性岩、碱性岩、酸性岩及变质岩中。

我国攀枝花钒钛磁铁矿床中，钛铁矿呈粒状或片状分布于钛磁铁矿等矿物颗粒之间，或沿钛磁铁矿裂开面成定向片晶。

6．菱铁矿

　　主要成分为FeCO3，即碳酸亚铁，其中Fe的质量分数约为49.0504689248%，常含Mg和Mn。

常见菱面体，晶面常弯曲。

其集合体成粗粒状至细粒状。

亦有呈结核状、葡萄状、土状者。

黄色、浅褐黄色（风化后为深褐色），玻璃光泽。

硬度3.5～4.5，比重3.96左右，因Mg和Mn的含量不同而有所变化。

7．黄铁矿

　　主要成分为FeS2，即过硫化亚铁，其中Fe的质量分数约为46.5519684580%，黄铁矿因其浅黄铜的颜色和明亮的金属光泽，常被误认为是黄金，故又称为“愚人金”。

晶体属等轴晶系的硫化物矿物。

成分中通常含钴、镍和硒，具有NaCl型晶体结构。

常有完好的晶形，呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形。

立方体晶面上有与晶棱平行的条纹，各晶面上的条纹相互垂直。

集合体呈致密块状、粒状或结核状。

浅黄（铜黄）色，条痕绿黑色，强金属光泽，不透明，无解理，参差状断口。

摩氏硬度较大，达6-6.5，小刀刻不动。

比重4.9―5.2。

在地表条件下易风化为褐铁矿。

　　黄铁矿是铁的二硫化物。

一般将黄铁矿作为生产硫磺和硫酸的原料，而不是用作提炼铁的原料，因为提炼铁有更好的铁矿石，且炼制过程当中会产生大量SO2，造成空气污染。

黄铁矿分布广泛，在很多矿石和岩石中包括煤中都可以见到它们的影子。

一般为黄铜色立方体样子。

黄铁矿风化后会变成褐铁矿或黄钾铁矾。

（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。

在元素周期表上，铁是第四周期第八副族（ⅧB）的元素。

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。

铁的原子体积为7.1cm３/克原子，原子密度为7.86g/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+）。

如果再失掉次外层的1个d电子，则呈正三价离子（Fe3+）。

铁元素的这种变价特征，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。

　　铁原子失去第一个电子的电离势（I1）为7.90eV，失去第二个电子的电离势（I2）为16.18eV，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（1952）资料，取6配位数时，Fe2+的离子半径为0.074nm，Fe3+的离子半径为0.064nm。

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×

10－１０m。

其键性强度可用铁和硫、砷等的电负性差求得。

铁的电负性，Fe2+为1.8，Fe3+为1.9（波林，1964）。

　　凡是原子半径与铁相近的元素，当晶体结构相同时，易与铁形成金属互化物，如铁和铂族形成的金属互化物粗铂矿（Pt，Fe）。

凡是离子半径与铁相近的元素，当化学结构式相同时，易与铁发生类质同象替换，如硅酸盐中的铁橄榄石和镁橄榄石类质同象系列；

碳酸盐中的菱铁矿和菱锰矿类质同象系列；

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+的离子电位为2.70，可在水溶液中呈自由离子（Fe2+）迁移。

Fe3+的离子电位较高，为4.69，它易呈水解产物沉淀。

因此，在还原条件下，有利于Fe2+呈自由离子迁移；

在氧化条件下，则Fe2+易氧化为Fe3+而呈水解产物沉淀。

与铁共沉淀的元素（同价的或异价的）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，以及它们在水中的溶解度或溶度积，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×

10-36，Fe（OH）2为1.04×

10-14，FeS为3.7×

10-19，等等。

　　铁的熔化潜热为269.55J/g，蒸发潜热为6343J/g。

三、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、假象或半假象赤铁矿石、钒钛磁铁矿石、褐铁矿石、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、Ni、Sn、F、As）含量的高低，可分为高硫铁矿石、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、条纹状矿石、条带状矿石、致密块状矿石、角砾状矿石，以及鲕状、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、绢云母绿泥石型、夕卡岩型、阳起石型、蛇纹石型、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50～250mm；

　　电炉用铁矿石50～100mm；

　　转炉用铁矿石10～50mm。

　　直接用于炼钢的矿石质量（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）

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含伴生有益组分的铁矿石，均需进行选矿处理，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

四、矿业简史

铁、铁矿的发现与利用

　　中国是世界上利用铁最早的国家之一。

早在19000年前，周口店“山顶洞人”就开始使用赤铁矿粉作为赭红色颜料，涂于装饰品上或者随葬撒在尸体周围。

这是人类利用天然矿物颜料的开始。

到新石器时代（距今10000～4000年），兴起了制陶业，并发明绘制各种风格的彩陶。

绘制赭红色彩陶的原料就是赭石（赤铁矿）。

　　人类使用铁器制品至少有5000多年历史，开始是用铁陨石中的天然铁制成铁器。

最早的陨铁器是在尼罗河流域的格泽（Gerzeh）和幼发拉底河流域乌尔（Ur）出土于公元前4000多年前的铁珠和匕首。

目前中国最早的陨铁文物是1972年在河北藁城台西村商代中期（公元前13世纪中期）遗址中发现的铁刃青铜钺。

这件古兵器，经全面的科学考查，确定刃部是陨铁加热锻造成的。

它表明我国商代人们已掌握一定水平的锻造技术和对铁的认识，熟悉铁加工性能，并认识铁与青铜在性质上的差别。

但那时人们还不会利用铁矿石炼铁，而铁陨石又很少，所以当时的铁制品是十分珍贵的物品。

　　我国用铁矿石直接炼铁，早期的方法是块炼铁，后来用竖炉炼铁。

在春秋时代晚期（公元前6世纪）已炼出可供浇铸的液态生铁，铸成铁器，应用于生产，并发明了铸铁柔化术。

这一发明加快了铁器取代铜器等生产工具的历史进程。

战国冶铁业兴盛，生产的铁器制品以农具、手工工具为主，兵器则青铜、钢、铁兼而有之。

据记载，今山东临淄和河北邯郸铁矿等，春秋战国时期都已进行开采。

五、资源状况

　　截至1996年底，全国共查明铁矿产地1834处。

累计探明铁矿石储量（A+B+C+D级）504.78亿t，按全国铁矿石平均含铁品位33%计算，铁金属量为166.58亿t。

扣除历年开采与损失，尚保有铁矿石储量（A+B+C+D级）463.47亿t，铁金属152.95亿t，其中A+B+C级铁矿石储量222.09亿t，铁金属为73.29亿t，D级铁矿石储量241.38亿t，铁金属为79.66亿t。

　　根据80年代中期地质科研部门对我国铁矿资源的预测，将全国大陆划分为17个预测区，共有有望航磁异常区1084处，预测资源潜力606亿t。

其中11个预测区分布在东经105°

线以东地区，有望航磁异常区754处，预测资源潜力为317亿t，东部地区找矿程度较高，预测资源多以隐伏矿或盲矿体分布在已知矿带的深部和周边部。

东经105°

线以西地区，包括6个预测区，有望航磁异常330处，预测资源潜力为289亿t，西部地区找矿和研究工作程度较低或很低，尚有发现新矿区的前景。

　　据美国地质调查所和矿业局1996年1月的统计，世界铁矿石资源量超过8000亿t，折合金属量超过2300亿t。

1995年世界铁矿石储量1500亿t、储量基础2300亿t，折合铁金属量分别为650亿t、1000亿t。

若以我国A+B+C级储量与世界各国储量基础比较，我国铁金属储量73.29亿t，应在俄罗斯、澳大利亚、加拿大、巴西之后居世界第5位。

六、地理分布

　　截至1996年底，全国查明铁矿产地1834处，分布于全国29个省、市、自治区的660多个县（旗），主要集中在辽宁（111.81亿吨）、四川（53.32亿吨）、河北（62.36亿吨）3省，共计保有铁矿石储量227.49亿吨，占全国总保有铁矿石储量的49.08%；

其次，储量超过10亿吨的有北京、山西、内蒙古、山东、河南、湖北、云南、安徽等8个省、市、自治区，储量合计为160.88亿吨，占全国总保有铁矿石储量的34.71%；

再是储量不足10亿吨的有吉林、黑龙江、上海、江苏、浙江、福建、江西、湖南、广东、广西、海南、贵州、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏和新疆等18个省、市、自治区，储量合计为75.10亿吨，占全国总保有铁矿石储量的16.21%；

上海、宁夏为最少，只有几百万吨。

七、世界铁矿资源

　　世界铁矿总资源，按含铁量计算为1,964亿吨，其中工业储量930亿吨。

　　北半球：

总资源1237亿吨，工业储量600亿吨，分别占世界总储量的63%和工业储量的64.5%。

　　南半球：

总资源725.6亿吨，工业储量330亿吨，分别占世界总储量的37%和工业储量的35.5%。

　　欧洲：

铁矿资源最丰富，总资源量622亿吨，工业储量350亿吨。

　　南美洲：

铁矿总资源量462.4亿吨，工业储量188.7亿吨。

　　北美洲：

资源总量444.4亿吨，工业储量149亿吨。

　　大洋洲：

资源总量191亿吨，工业储量109亿吨。

　　亚洲：

资源总量171亿吨，工业储量102亿吨，倒数第2位，相当贫乏。

　　非洲：

铁矿资源最贫乏的：

资源总量73亿吨，工业储量33亿吨。

按国家来看，前苏联是全球铁矿最丰富的国家，总资源达517亿吨，工业储量281亿吨。

其次是巴西，总资源260亿吨，工业储量160亿吨。

加拿大居第3位，总资源260亿吨，工业储量109亿吨。

澳大利亚总资源181亿吨，工业储量107亿吨。

此外，美国、法国、瑞典、南非等也都有比较丰富的铁矿资源。

我国对铁矿的需求量很大，铁矿勘查工作将进一步加强，物探在铁矿勘查中是最重要的勘查方法，铁矿也是物探最能发挥直接找矿作用的矿种之一，特提出如下几点建议。

一、建国以来，铁矿地质工作有过几次高潮，主要是上世纪50年代末大跃进时期和70年代末至80年代初富铁矿会战时期，发现并勘探了多处铁矿床，资源量有很大的增加。

在铁矿地质工作中物探发挥了重要作用，从发现隐伏矿到扩大已知矿，从大体了解矿体范围到详细圈定矿体形态，物探的作用已为地质界所公认。

当前铁矿地质工作的主要任务是发现新的矿带、在老区的深部找到新的矿体，降低铁矿地质工作的风险，较有效的办法是更好地发挥物探的作用。

根据《中国矿床发现史（物探化探卷）》收入的铁矿史例，截止到上世纪70年代末物探发现和扩大的大中型铁矿床有215处，应该指出这一数字还只是物探发现和扩大的大中型铁矿床总数的一部分。

最近河北省地球物理勘查院在《河北省山区航磁异常新一轮研究报告》中汇集了航磁异常在找铁矿方面的成果，共发现和扩大了大中型矿32处，对于河北省这一数字是较准确的。

二、早期物探找铁矿主要是在已知矿区周边或外围布置大比例尺磁测，追索已知矿体，发现旁侧盲矿体或深部盲矿体。

自从大面积进行航空磁测后，发现了大批异常，随后对航空磁测异常进行了大量的查证，从而发现了大批新的铁矿床，同时也扩大了一批已知矿床的规模。

应该指出的是这些大面积的航空磁测并不是仅布置在已知的铁矿带上，而是布置在地质工作程度较低的地区，甚至是覆盖区。

因此找铁矿的模式基本上就是“通过查证航空磁测异常发现新矿床，在已知矿区或矿点周边或外围布置大比例尺磁测，进而扩大矿床规模”。

物探找磁性铁矿的类型主要有沉积变质型、接触交代型、岩浆岩型和火山岩型。

例如，辽宁弓长岭和东西鞍山、河北司家营和大贾庄、安徽霍丘等地区的沉积变质型铁矿；

湖北大冶、河北武安、山东莱芜等地区的接触交代型铁矿；

四川攀枝花、河北大庙等地区的岩浆岩型铁矿；

安徽庐江、江苏梅山、云南大红山等地区的火山岩型铁矿。

物探找铁矿所采用的方法除磁法外，还有重力法和电测深类方法，用以区分磁异常性质和配合磁测的定量解释。

在钻孔中还采用井中磁测法，用以发现钻孔未遇的井旁或井底盲矿。

三、在磁异常的解释能力和水平方面是逐步提高和进步的。

刚开始只重视强度大、形态规则的单个异常，但对于岩石磁性的特点认识较差，验证了不少非矿的磁性岩石的异常，如基性岩、火山岩。

另外是对于地磁场的斜磁化影响认识不足，在正异常中心打钻落空。

为了找深部矿和产状较平缓的矿体，开始重视弱异常和斜磁化的影响。

后来在勘查形态复杂矿体、多个组合矿体和深部盲矿体时，注意了复杂异常的研究，进行消除已知矿体后剩余异常的求取和复杂异常的分解。

上述进步都曾经走过许多弯路，这些经验和教训是我们的宝贵财富。

为了适应复杂异常解释和提高定量解释的需要，各种磁测数据的处理方法和复杂地质体正反演方法应运而生，这些方法技术为研究复杂磁异常、提高定量解释水平提供了有效的工具和可能，我们要正确用好这些方法。

各种电测深类电法探测深度的加大、带地形的二维反演方法的成熟化，为区分磁异常性质、配合磁法探测深部矿和约束磁法定量解释中的多解等方面提供了有力的工具。

四、应该指出的是过去由于当时的经济技术条件所限，对矿床埋深、品位和交通条件的要求“偏高”。

现在经济技术条件改善了，放宽了要求，已有一批矿床具备了工业价值，有的矿点扩大了规模成为工业矿床。

另外还有一大批原推断矿体埋深较大的磁异常或推断为含铁岩石的异常值得重新认识和查证。

近年的实践表明，在地质找矿工作程度低的地区发现埋藏不太深的铁矿可能性是很大的，特别是青藏高原及其周边地区，最近根据1∶20万航空磁测在青藏铁路沿线圈出了6条铁矿异常带，地面查证已有多处发现铁矿，初步估计其单个矿床规模可达大中型。

在找深部矿方面近年也有不少突破，如山东济宁航磁大异常在1200m以下打到巨厚的变质型铁矿；

安徽庐江泥河地区根据航磁异常也发现了埋深600多米的火山岩型隐伏铁矿；

湖北大冶铁矿根据高精度大比例尺航磁异常在深部发现了新的铁矿体；

海南岛石碌铁矿和辽宁弓长岭铁矿在深部也找到了大富铁矿。

以上情况表明不论老区还是新区找深部矿的潜力还是很大的。

上述情况说明在地质找矿工作程度低的地区发现新的铁矿带，即使在地质找矿工作程度高和一些覆盖区找深部铁矿的潜力也都是很大的。

五、过去对于航磁和地磁异常的解释和分类都还有许多不足，有必要对异常重新解释和分类。

（1）有一大批异常推断为丙类（性质不明）异常，当时由于对成矿地质条件了解不够或地表覆盖、地质情况不清，以及对磁异常的解释不深入、又未采用其它物探方法进行综合解释等原因，以至于无法对异常做出定性，对这类异常值得重新认识和进行Ⅲ级查证（