[科普中国]-铬铁矿

矿物资料简介

铬铁矿是一种矿物，主要成分为铁、镁和铬的氧化物：(Fe, Mg)Cr2O4，是尖晶石的一种。它是唯一可开采的铬矿石，矿物成分较复杂，镁的含量不定，有时也含铝和铁元素。自然界含铬矿物约30种,但具有工业价值的只有铬铁矿,中国常见的有铬铁矿、铝铬铁矿和富铬尖晶石。

铬铁矿难熔，用作耐火材料，也用于制取三氧化二铬、重铬酸钠、重铬酸钾等铬化合物。

矿石成份铬铁矿是铬和铁的氧化物矿物。有高碳铬铁（含碳为4~8%）、中碳铬铁（含碳为0.5~4%）、低碳铬铁（含碳0.15~0.50%）、微碳铬铁（含碳为0.06%）、超微碳铬铁（含碳小于0.03%）、金属铬、硅铬合金。它相当坚硬，黑色半金属光泽。铬铁矿是金属铬的主要来源，也可用于高温耐火材料。铬铁矿一般呈块状或粒状的集合体。铬铁矿化学成分为FeCr2O4、晶体属等轴晶系的氧化物矿物。成分中的铁常可部分被镁所置换，当以Mg为主时，则名镁铬铁矿（magnesiochromite）。具正常尖晶石型结构。铬铁矿Cr2O3含量67.91%。是工业铬的主要来源，也可用制高温耐火材料，如铬砖。摩斯硬度5.5～6，比重3.9～4.8。具弱磁性。铬铁矿仅产于超基性或基性岩中。大型铬铁矿矿床主要产于南非的德兰士瓦、津巴布韦的圭洛附近，俄罗斯的斯维德洛夫斯克地区以及古巴等地。中国铬铁矿的产地有西藏、甘肃和陕西等地。

矿物分类铬铁矿在市场上按使用要求一般分为3类：

（1）高铬铬铁矿（冶金用），含Cr2O348%以上，Cr2O3/FeO比值大。

（2）高铁铬铁矿（化工用），含Cr2O350%以上，含SiO2、Al2O3少。

（3）高铝铬铁矿（耐火材料用），含Cr2O330%～35%，含Al2O3、MgO多。耐火材料用的铬矿的矿物组成中含MgO%26bull;Cr2O3、MgO%26bull;Al2O3多，含FeO%26bull;Cr2O3及FeO%26bull;Fe2O3少者为好。辉绿岩铸石用铬矿含Cr2O310%～20%、SiO2%26lt;10%。

冶炼过程用途在冶金、玻璃、水泥工业中使用镁铬砖及铬镁砖。由于在水泥回转窑上使用含铬制品会产生六价铬化合物，基于环境保护的原因，逐渐被镁铝尖晶石制品或白云石制品取代。此外，用于提炼金属铬、生产铬铁合金、不锈钢、制造重铬酸盐等。

铬矿是发展冶金、国防、化工等工业不可缺少的矿产资源,主要用于冶金工业生产不锈钢及各种合金钢、合金,在玻璃、陶瓷、、耐火材料等方面也有广泛用途。包括：

铸造级：用于大型铸钢件、铸造型砂、钢包引流砂

冶金级：用于生产高碳铬铁和低微碳铬铁

耐火级/化工级：用于生产镁铬砂、镁铬砖等耐火材料

南非的草原高地复合构造是世界上的铬矿资源储量最丰富的地区，占全世界已知铬储量的76.1%。其中西矿带是以鲁斯腾堡（RUSTENBUG）为中心，而东矿带以斯蒂尔波特（STEELPOORT）和博格斯福德（BUGERSFORT）

著名产地铬铁矿的产地主要为巴西和古巴，生产国则主要是印度、伊朗、巴基斯坦、阿曼、津巴布韦、土耳其和南非，共占世界产量的80%，其中南非一国的产量便占40%。铬铁矿主要存在于中国的四川、西藏、甘肃、青海等省份。

结构特性化学组成(Mg,Fe)Cr2O4，成分比较复杂，广泛存在Cr2O3、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO五种基本组分的类质同象置换。

化学通式（Mg、Fe2+）（CR、Al、Fe3+）2O4或（Mg、Fe2+）O（Cr、Al、Fe3+）2O3，其Cr2O3含量为18%～62%。

鉴定特征黑色，条痕深棕色，硬度大和产于超基性岩中为鉴定特征；铬铁矿，外表很像磁铁矿，不同之处是磁性很弱，条痕为棕色，和磁铁矿的黑色不同。

成因产状岩浆作用的矿物，常产于超基性岩中，与橄榄石共生；也见于砂矿中

晶体形态六八面体晶体

晶体结构晶系和空间群：等轴晶系，Fd3m；晶胞参数：a0=8.325-8.344埃；粉晶数据：2.52(1)1.46(0.9)1.6(0.9)

物理性质

断口：参差到平坦

颜色：黑色

条痕：深棕色

透明度：不透明

光泽：金属光泽

其他：具弱磁性，含铁量高者磁性较强

光学性质：质体；n=2.08

原料特点二种主要特性铬具有亲氧性和亲铁性，以亲氧性较强，只有在还原和硫的逸度较高的情况下才显示亲硫性。在内生作用条件下铬一般呈三价。六次酸位的Cr3+和Al3+Fe3+的离子半径相接近，故它们之间可以呈广泛的类质同象。此外，可与铬类质同象代替的元素还有Mn、Mg、Ni、Co、Zn等，所以在镁铁硅酸盐矿物和副矿物中有铬的广泛分布。在表生带强烈氧化条件下（碱性介质），Cr3+氧化成Cr6+形式的铬酸根离子，使不活动的铬离子变成易溶的铬阴离子发生迁移。遇极化性很强的离子（如Cu、Pb等），则形成难溶的铬酸性矿物。

已发现的类型此外还有少数氢氧化物、碘酸盐、氮化物和硫化物。其中氮化铬和硫化铬矿物只见于陨石中。

具有工业价值的铬矿物都属于铬尖晶石类矿物，它们的化学通式为（Mg、Fe2+）（Cr、Al、Fe3+）2O4或（Mg、Fe2+）O（Cr、Al、Fe3+）2O3，其Cr2O3含量为18%～62%。

价值矿物有工业价值的铬矿物，其Cr2O3含量一般都在30%以上，其中常见的是：

矿石成分化学成分为（Mg、Fe）Cr2O4，介于亚铁铬铁矿（FeCr2O4，含FeO32 约9%，Cr2O367约91%）与镁铬铁矿（MgCr2O4，含MgO20。96%、Cr2O3 79。04%）之间，通常有人将亚铁铬铁矿和镁铬铁矿也都称为铬铁矿。铬铁矿为等轴晶系，晶体呈细小的八面体，通常呈粒状和致密块状集合体，颜色黑色，条痕褐色，半金属光泽，硬度5.5，比重4.2～4.8，具弱磁性。铬铁矿是岩浆成因矿物，产于超基性岩中，当含矿岩石遭受风化破坏后，铬铁矿常转入砂矿中。

富铬类晶石又称铬铁尖晶石或铝铬铁矿。化学成分为Fe（Cr，Al）2O4，含Cr2O332%～38%。其形态、物理性质、成因、产状及用途与铬铁矿相同。

硬铬尖晶石化学成分为（Mg、Fe）（Cr、Al）2O4，含Cr2O3 32%～50%。其形态、物理性质、成因、产状及用途也与铬铁矿相同。2

地理分布中国已查明的56个铬铁矿区分布于全国13个省、市、自治区。其中以西藏为最多，保有储量425.1万吨，占全国总保有储量的39.4%。其次是内蒙古，保有储量174.4万吨，占16.5%；新疆，保有储量165.2万吨，占15.3%；甘肃，保有储量149.6万吨，占13.6%。以上4个省（区）保有储量合计为914.3万吨，占全国总保有储量的84.8%。其余北京、青海、河北、吉林、湖北、陕西、山西、四川、云南等9个省（市、自治区）保有储量合计只有163.6万吨，仅占全国总保有储量的15.2%。如按行政区看，主要集中在西南区（426.3万吨，占39.6%）、西北区（370.6万吨，占34.4%）、华北区（274.9万t，占25.5%），而东北和中南两行政区只占0.5%，华东区目前尚未查明有铬铁矿储量。

冶炼过程铬铁是铬和铁组成的铁合金，是炼钢的重要合金添加剂。冶炼铬铁用的铬铁矿一般要求含Cr2O340～50%，铬与铁比值大于2.8。大量生产的含铬50%的“装料级铬铁”，用含Cr2O3和铬与铁比值较低的矿石。

铬铁按不同含碳量分为碳素铬铁（包括装料级铬铁）、中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁等。常用的还有硅铬合金、氮化铬铁等。铬铁主要用作炼钢的合金添加剂，过去都在炼钢的精炼后期加入。冶炼不锈钢等低碳钢种，必须使用低、微碳铬铁，因而精炼铬铁生产一度得到较大规模的发展。由于炼钢工艺的改进，用AOD法（见炉外精炼）等生产不锈钢等钢种时，用碳素铬铁（主要是装料级铬铁）装炉，因而只需在后期加低、微碳铬铁调整成分，所以铬铁生产重点是炼制碳素铬铁。

碳素铬铁用还原电炉冶炼，采用焦炭作还原剂，硅石或铝土矿作熔剂。炉渣成分一般为SiO227～33%，MgO30～34%，Al2O326～30%，Cr2O33

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