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磁鐵礦 主要成分為Fe3O4，即四氧化三鐵，每個(gè)Fe3O4分子中有兩個(gè)+3價(jià)的鐵原子和1一個(gè)+2價(jià)的鐵原子，氧原子現(xiàn)-2價(jià)，其中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為72.3597945571%。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(zhǎng)對(duì)角線方向常現(xiàn)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。具強(qiáng)磁性。 磁鐵礦中常有相當(dāng)數(shù)量的Ti4+以類質(zhì)同象代替Fe3+，還伴隨有Mg2+和V3+等相應(yīng)地代替Fe2+和Fe3+，因而形成一些礦物亞種，即： (1)鈦磁鐵礦 Fe2+(2+x)Fe3+(2-2x)TixO4(0＜x＜1)，含TiO212%～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 FeV2O4或Fe2+(Fe3+V)O4，含V2O5有時(shí)高達(dá)68.41%～72.04%。 (3)釩鈦磁鐵礦 為成分更為復(fù)雜的上述兩種礦物的固溶體產(chǎn)物。 (4)鉻磁鐵礦 含Cr2O3可達(dá)百分之幾。 (5)鎂磁鐵礦 含MgO可達(dá)6.01%。 磁鐵礦是巖漿成因鐵礦床、接觸交代-熱液鐵礦床、沉積變質(zhì)鐵礦床，以及一系列與火山作用有關(guān)的鐵礦床中鐵礦石的主要礦物。此外，也常見(jiàn)于砂礦床中。 磁鐵礦氧化后可變成赤鐵礦(假象赤鐵礦及褐鐵礦)，但仍能保持其原來(lái)的晶形。 赤鐵礦 赤鐵礦中主要成分為Fe2O3，即氧化鐵。自然界中Fe2O3的同質(zhì)多象變種已知有兩種，即α-Fe2O3和γ-Fe2O3，其中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為69.9433034300%。前者在自然條件下穩(wěn)定，稱為赤鐵礦；后者在自然條件下不如α-Fe2O3穩(wěn)定，處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，稱之為磁赤鐵礦。 常含類質(zhì)同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系，完好晶體少見(jiàn)。結(jié)晶赤鐵礦為鋼灰色，隱晶質(zhì)；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(shí)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(tài)，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(zhì)細(xì)鱗狀赤鐵礦。 (3)鮞狀或腎狀赤鐵礦 形態(tài)呈鮞狀或腎狀的赤鐵礦。 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(zhì)作用，但以熱液作用、沉積作用和區(qū)域變質(zhì)作用為主。在氧化帶里，赤鐵礦可由褐鐵礦或纖鐵礦、針鐵礦經(jīng)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(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦，稱假象磁鐵礦。 磁赤鐵礦 γ-Fe2O3，其化學(xué)組成中常含有Mg、Ti和Mn等混入物。等軸晶系，五角三四面體晶類，多呈粒狀集合體，致密塊狀，常具磁鐵礦假象。顏色及條痕均為褐色，硬度5，比重4.88，強(qiáng)磁性。 磁赤鐵礦主要是磁鐵礦在氧化條件下經(jīng)次生變化作用形成。磁鐵礦中的Fe2+完全為Fe3+所代替(3Fe2+→2Fe3+)，所以有1/3Fe2+所占據(jù)的八面體位置產(chǎn)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(jīng)有機(jī)作用而形成的。 褐鐵礦 實(shí)際上并不是一個(gè)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(zhì)等的混合物。化學(xué)成分變化大，含水量變化也大。 (1)針鐵礦 α-FeO(OH)，含F(xiàn)e 62.9%。含不定量的吸附水者，稱水針鐵礦HFeO2·NH2O。斜方晶系，形態(tài)有針狀、柱狀、薄板狀或鱗片狀。通常呈豆?fàn)睢⒛I狀或鐘乳狀。切面具平行或放射纖維狀構(gòu)造。有時(shí)成致密塊狀、土狀，也有呈鮞狀。顏色紅褐、暗褐至黑褐。經(jīng)風(fēng)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F(xiàn)e 62.9%。含不定量的吸附水者，稱水纖鐵礦FeO(OH)·NH2O。斜方晶系。常見(jiàn)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。 鈦鐵礦 主要成分為FeTiO3，即鈦酸亞鐵，其中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為36.8031410549%。三方晶系。菱面體晶類。常呈不規(guī)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(zhì)同象。當(dāng)溫度降低時(shí)，即發(fā)生熔離，故鈦鐵礦中常含有細(xì)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(shí)呈褐色或帶褐的紅色條痕。金屬-半金屬光澤。不透明，無(wú)解理。硬度5～6.5，比重4～5。弱磁性。鈦鐵礦主要出現(xiàn)在超基性巖、基性巖、堿性巖、酸性巖及變質(zhì)巖中。我國(guó)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。 菱鐵礦 主要成分為FeCO3，即碳酸亞鐵，其中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為49.0504689248%，常含Mg和Mn。三方晶系。常見(jiàn)菱面體，晶面常彎曲。其集合體成粗粒狀至細(xì)粒狀。亦有呈結(jié)核狀、葡萄狀、土狀者。黃色、淺褐黃色(風(fēng)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。 黃鐵礦 主要成分為FeS2，即過(guò)硫化亞鐵，其中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為46.5519684580%，黃鐵礦因其淺黃銅的顏色和明亮的金屬光澤，常被誤認(rèn)為是黃金，故又稱為“愚人金”。晶體屬等軸晶系的硫化物礦物。成分中通常含鈷、鎳和硒，具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)。常有完好的晶形，呈立方體、八面體、五角十二面體及其聚形。立方體晶面上有與晶棱平行的條紋，各晶面上的條紋相互垂直。集合體呈致密塊狀、粒狀或結(jié)核狀。淺黃（銅黃）色，條痕綠黑色，強(qiáng)金屬光澤，不透明，無(wú)解理，參差狀斷口。摩氏硬度較大，達(dá)6-6.5，小刀刻不動(dòng)。比重4.9―5.2。在地表?xiàng)l件下易風(fēng)化為褐鐵礦。 黃鐵礦是鐵的二硫化物。一般將黃鐵礦作為生產(chǎn)硫磺和硫酸的原料，而不是用作提煉鐵的原料，因?yàn)樘釤掕F有更好的鐵礦石，且煉制過(guò)程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生大量SO2，造成空氣污染。黃鐵礦分布廣泛，在很多礦石和巖石中包括煤中都可以見(jiàn)到它們的影子。一般為黃銅色立方體樣子。黃鐵礦風(fēng)化后會(huì)變成褐鐵礦或黃鉀鐵礬。 性質(zhì) 鐵元素(Ferrum)的原子序數(shù)為26，符號(hào)為Fe。在元素周期表上，鐵是第四周期第八副族(ⅧB)的元素。它與鈷和鎳同屬四周期ⅧB族。 在自然界中，鐵元素有4種穩(wěn)定同位素，其同位素豐度(%)如下(Hertz，1960)： 54Fe—5.81，56Fe—91.64，57Fe—2.21，58Fe—0.34。 鐵的原子量平均為55.847(當(dāng)12C=12.000時(shí))。 鐵的原子半徑，取12配位數(shù)時(shí)，為1.26×10-10m。鐵的原子體積為7.1cm３/克原子，原子密度為7.86g/cm3。 鐵原子的電子結(jié)構(gòu)是3d64s2。 鐵原子很容易失掉最外層的兩個(gè)s電子而呈正二價(jià)離子(Fe2+)。如果再失掉次外層的1個(gè)d電子，則呈正三價(jià)離子(Fe3+)。鐵元素的這種變價(jià)特征，導(dǎo)致鐵在不同氧化還原反應(yīng)中顯示出不同的地球化學(xué)性質(zhì)。 鐵原子失去第一個(gè)電子的電離勢(shì)(I1)為7.90eV，失去第二個(gè)電子的電離勢(shì)(I2)為16.18eV，失去第三個(gè)電子的電離勢(shì)(I3)為30.64eV。 鐵的離子半徑隨配位數(shù)和離子電荷而變化。據(jù)Ahrens(1952)資料，取6配位數(shù)時(shí)，F(xiàn)e2+的離子半徑為0.074nm，F(xiàn)e3+的離子半徑為0.064nm。鐵離子在含氧鹽和鹵化物等中構(gòu)成離子化合物。 鐵常與硫和砷等構(gòu)成共價(jià)化合物。鐵的共價(jià)半徑為1.17×10－１０m。其鍵性強(qiáng)度可用鐵和硫、砷等的電負(fù)性差求得。鐵的電負(fù)性，F(xiàn)e2+為1.8，F(xiàn)e3+為1.9(波林，1964)。 凡是原子半徑與鐵相近的元素，當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)相同時(shí)，易與鐵形成金屬互化物，如鐵和鉑族形成的金屬互化物粗鉑礦(Pt，F(xiàn)e)。凡是離子半徑與鐵相近的元素，當(dāng)化學(xué)結(jié)構(gòu)式相同時(shí)，易與鐵發(fā)生類質(zhì)同象替換，如硅酸鹽中的鐵橄欖石和鎂橄欖石類質(zhì)同象系列；碳酸鹽中的菱鐵礦和菱錳礦類質(zhì)同象系列；以及鎢酸鹽中的鎢鐵礦和鎢錳礦類質(zhì)同象系列，等等。 離子電位(Φ)是一個(gè)重要的地球化學(xué)指標(biāo)。Fe2+的離子電位為2.70，可在水溶液中呈自由離子(Fe2+)遷移。Fe3+的離子電位較高，為4.69，它易呈水解產(chǎn)物沉淀。因此，在還原條件下，有利于Fe2+呈自由離子遷移；在氧化條件下，則Fe2+易氧化為Fe3+而呈水解產(chǎn)物沉淀。與鐵共沉淀的元素(同價(jià)的或異價(jià)的)共生組合，可用離子電位圖來(lái)預(yù)測(cè)。 鐵及其化合物的密度、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，以及它們?cè)谒械娜芙舛然蛉芏确e，是決定鐵進(jìn)行地球化學(xué)遷移的重要物理常數(shù)。 鐵化合物的溶度積(18℃時(shí))，F(xiàn)e(OH)3為1.1×10-36，F(xiàn)e(OH)2為1.04×10-14，F(xiàn)eS為3.7×10-19，等等。 鐵的熔化潛熱為269.55J/g，蒸發(fā)潛熱為6343J/g。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 鐵礦石是指巖石(或礦物)中TFe含量達(dá)到最低工業(yè)品位要求者。 鐵礦石分類 按照礦物組分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和采、選、冶及工藝流程等特點(diǎn)，可將鐵礦石分為自然類型和工業(yè)類型兩大類。 1.自然類型 1)根據(jù)含鐵礦物種類可分為：磁鐵礦石、赤鐵礦石、假象或半假象赤鐵礦石、釩鈦磁鐵礦石、褐鐵礦石、菱鐵礦石以及由其中兩種或兩種以上含鐵礦物組成的混合礦石。 2)按有害雜質(zhì)(S、P、Cu、Pb、Zn、V、Ti、Co、Ni、Sn、F、As)含量的高低，可分為高硫鐵礦石、低硫鐵礦石、高磷鐵礦石、低磷鐵礦石等。 3)按結(jié)構(gòu)、構(gòu)造可分為浸染狀礦石、網(wǎng)脈浸染狀礦石、條紋狀礦石、條帶狀礦石、致密塊狀礦石、角礫狀礦石，以及鮞狀、豆?fàn)睢⒛I狀、蜂窩狀、粉狀、土狀礦石等。 4)按脈石礦物可分為石英型、閃石型、輝石型、斜長(zhǎng)石型、絹云母綠泥石型、夕卡巖型、陽(yáng)起石型、蛇紋石型、鐵白云石型和碧玉型鐵礦石等。 2.工業(yè)類型 1)工業(yè)上能利用的鐵礦石，即表內(nèi)鐵礦石，包括煉鋼用鐵礦石、煉鐵用鐵礦石、需選鐵礦石。 2)工業(yè)上暫不能利用的鐵礦石，即表外鐵礦石，礦石含鐵量介于最低工業(yè)品位與邊界品位之間。