在冶金工業上,鉻鐵礦主要用來生產鉻鐵合金和鉻。鉻礦鉻鐵合金作為鋼的添加料生產多種高強度、抗腐蝕、耐磨、耐高溫、耐氧化的特種鋼,如不銹鋼、耐酸鋼、耐熱鋼、滾珠軸承鋼、彈簧鋼、工具鋼等。
簡介
概述
中國鉻礦資源比較貧乏,按可滿足需求的程度看,屬短缺資源。總保有儲量礦石1078萬噸,其中富礦占53.6%。鉻礦產地有56處,分布于西藏自治區、新疆、內蒙古自治區、甘肅省等13個省(區),以西藏為最主要,保有儲量約占全國的一半。中國鉻礦床是典型的與超基性巖有關的巖漿型礦床,絕大多數屬蛇綠巖型,礦床賦存于蛇綠巖帶中。西藏羅布莎鉻礦和新疆薩爾托海鉻礦等皆屬此類。從成礦時代來看,中國鉻礦形成時代以中生代、新生代為主。
鉻主要用于與鈷、鎳、鎢等元素冶煉特種合金。這些特種鋼和特種合金是航空、宇航、汽車、造船,以及國防工業生產槍炮、導彈、火箭、艦艇等不可缺少的材料。
在耐火材料上,鉻鐵礦用來制造鉻磚、鉻鎂磚和其他特殊耐火材料。
鉻鐵礦在化學工業上主要用來生產重鉻酸鈉,進而制取其他鉻化合物,用于顏料、紡織、電鍍、制革等工業,還可制作催化劑和觸媒劑等。鉻鐵礦是中國的短缺礦種,儲量少,產量低,每年消費量的80%以上依靠進口。
地理分布
中國已查明的56個鉻鐵礦區分布于全國13個省、市、自治區。其中以西藏自治區為最多,保有儲量425.1萬t,占全國總保有儲量的39.4%。其次是內蒙古自治區,保有儲量174.4萬t,占16。5%;新疆,保有儲量165.2萬t,占15。3%;甘肅省,保有儲量149.6萬t,占13。9%。以上4個省(區)保有儲量合計為914.3萬t,占全國總保有儲量的84.8%。其余北京、青海省、河北省、吉林省、湖北、陜西省、山西省、四川省、云南省等9個省(市、自治區)保有儲量合計只有163.6萬t,僅占全國總保有儲量的15.2%。如按行政區看,主要集中在西南區(426.3萬t,占39.6%)、西北區(370.6萬t,占34.4%)、華北區(274.9萬t,占25.5%),而東北和中南兩行政區只占0.5%,華東區尚未查明有鉻鐵礦儲量。
據美國地質調查局統計,世界鉻鐵礦資源儲量約56億噸,但由于自然界不存在游離狀態的鉻,因此鉻鐵礦是鉻主要來源。其中南非、哈薩克斯坦的鉻礦儲量占世界已探明鉻鐵礦總儲量的75%以上。世界主要鉻礦床位于南非共和國(布什維爾德雜巖)、津巴布韋(大堤和塞魯圭)、土耳其(古勒曼和其他地方)等地。
雖然哈薩克斯坦坐擁較大的鉻礦儲量,但國內產業鏈完整,能夠消耗自己的鉻礦,而且其鉻礦鉻鐵的質量均屬上乘,其生產的鉻鐵多應用于高端領域且能夠產生較高的附加值,出口鉻礦的性價比不高故而鉻礦出口資源較少,其產量只需滿足國內鉻鐵生產即可。
國家政策在某些方面也會成為阻礙其資源產量增長的重要因素,以印度礦為例,考慮到其目前的國策是提高個人鋼鐵消費量以促進鋼鐵產業發展;并且近些年也有鉻鐵擴產的趨勢,考慮到保護本國資源的目的,其鉻礦開發規模相較于其儲量也相對較小。而南非則作為自古以來的礦產大國,成為全球鉻鐵礦的最大生產國與出口國便也理所應當了,哈薩克斯坦以及土耳其等地則屈居其后。
鉻鉍礦
鉻鉍礦是在洛南縣駕鹿金礦床中發現一種新礦,該礦物通常規則狀微細晶微集合體,柱狀小晶體大小在0.005mm×0.002mm~0.05mm×0.025mm之間,集合體大小約0.01~0.5mm。呈桔黃色或黃棕色,性脆,半透明,條痕棕黃色,金剛光澤,具不完全解理;一軸晶,正光性,實測密度為9.80g/cm,計算密度9.85(I)g/cm。
礦物原料
鉻具有親氧性和親鐵性,以親氧性較強,只有在還原和硫的逸度較高的情況下才顯示親硫性。在內生作用條件下鉻一般呈三價。六次酸位的Cr3+和Al3+、Fe3+的離子半徑相接近,故它們之間可以呈廣泛的類質同象。此外,可與鉻類質同象代替的元素還有Mn、Mg、Ni、Co、Zn等,所以在鎂鐵硅酸鹽礦物和副礦物中有鉻的廣泛分布。在表生帶強烈氧化條件下(堿性介質),Cr3+氧化成Cr6+形式的鉻酸根離子,使不活動的鉻離子變成易溶的鉻陰離子發生遷移。遇極化性很強的離子(如Cu、Pb等),則形成難溶的鉻酸性礦物。在自然界中已發現的含鉻礦物約有50余種,分別屬于氧化物類、鉻酸鹽類和硅酸鹽類。此外還有少數氫氧化物、碘酸鹽、氮化物和硫化物。其中氮化鉻和硫化鉻礦物只見于隕石中。
具有工業價值的鉻礦物都屬于鉻尖晶石類礦物,它們的化學通式為(Mg2+、Fe2+)(Cr3+、Al3+、Fe3+)?O?或(Mg2+、Fe2+)O·(Cr3+、Al3+、Fe3+)?O?,其Cr?O?含量為18%~62%。
有工業價值的鉻礦物,其CrO含量一般都在30%以上,其中常見的是:
鉻鐵礦
化學成分為(Mg、Fe)Cr?O?,介于亞鐵鉻鐵礦(FeCr?O?,含FeO 32.09%、Cr?O? 67.91%)與鎂鉻鐵礦(MgCr?O?,含MgO 0.96%、Cr?O? 79.04%)之間,通常有人將亞鐵鉻鐵礦和鎂鉻鐵礦也都稱為鉻鐵礦。鉻鐵礦為立方晶系,晶體呈細小的八面體,通常呈粒狀和致密塊狀集合體,顏色黑色,條痕褐色,半金屬光澤,硬度5.5,比重4.2~4.8,具弱磁性。鉻鐵礦是巖漿成因礦物,產于超基性巖中,當含礦巖石遭受風化破壞后,鉻鐵礦常轉入砂礦中。鉻鐵礦是煉鉻的最主要的礦物原料,富含鐵的劣質礦石可作高級耐火材料。
富鉻類
又稱鉻鐵尖晶石或鋁鉻鐵礦。化學成分為Fe(Cr,Al)O,含CrO32%~38%。其形態、物理性質、成因、產狀及用途與鉻鐵礦相同。
硬鉻尖
化學成分為(Mg、Fe)(Cr、Al)?O?,含Cr?O? 32%~50%。其形態、物理性質、成因、產狀及用途也與鉻鐵礦相同。
鉻礦的開采方式
鉻鐵礦采礦方式則主要是露天開采和深井開采。
①露天開采
露天采礦,也稱為露天開采,視其開采環境也可被稱為大型采礦,是一種露天采礦技術,從露天礦坑中提取巖石或礦物。露天開采也是目前主流的鉻礦開采模式。
這種采礦形式不同于需要在地下開鑿隧道的采掘方法,取而代之的是當在地表附近發現具有商業價值的礦石或巖石礦床時,使用露天采礦的開采方式。它適用于在地表發現的礦石或巖石,因為覆蓋層相對較薄,或者相關開采材料在結構上不適合隧道掘進(如煤渣、沙子和礫石的情況)。相比之下,在地下發現但由于堅硬的巖石而難以回收的礦物可以使用地下采礦形式開發采集。
②深井開采
深井開采,又稱之為地下采礦。深井采礦包括在地下挖掘隧道或豎井以到達埋藏的礦床。用于加工的礦石和用于處置的廢石通過隧道和豎井輸送到地面。深井采礦可以根據所使用的豎井類型以及用于到達礦床的提取方法或技術進行分類。
鉻礦石具有重要意義的一些關鍵行業
冶金級
冶金級鉻礦石主要用于冶煉各種鉻鐵合金。
冶金用鉻礦石按加工方式不同(選礦和天然礦)分為精礦(G)和塊礦(K兩類)。
精礦按Cr?O?%含量的不同,分為7個牌號。
物理狀態:冶金用鉻礦石中水分不允許大于10%;冶金用鉻礦石粒度不允許大于300mm;冶金用鉻礦石中不允許混入外來雜質。
冶金級鉻鐵礦石還可用來冶煉鉻,我國冶煉金屬鉻的方法有火法和濕法兩種。采用濕法冶煉金屬鉻要求:鉻礦石或精礦含Cr?O?(三氧化二鉻)≥38%、Cr?O?/FeO>2%、SiO?(二氧化硅)<12%、Al?O?(三氧化二鋁)<10%,此外礦石粒度小于180目的應占80%以上。
耐火級
在耐火材料工業中,鉻礦石主要用來制造鎂鉻磚、鉻磚和鉻鋁磚等。
用于生產耐火材料的鉻礦石分為兩個品級。一級品用作天然耐火材料,質量要求:Cr?O?≥35%、SiO?≤8%、CaO≤2%。二級品用作生產鉻磚、鉻鎂磚,質量要求:Cr?O?≥30%~32%、SiO?≤11%、CaO≤3%。
以上兩個品級,礦石塊度都要求在50~300mm之間,而且礦石中不允許有大于5~8mm的夾石。
化工級
在化學工業上,鉻礦石主要用來生產重鉻酸鹽(鉻鹽),再用它作原料生產其他鉻化合物產品。鉻鹽用鉻礦石工業要求:Cr?O?≥30%、Cr?O?/FeO≥2~2.5,SiO?少量。
鑄石級
用以生產輝綠巖鑄石的鉻礦石,其質量要求:Cr?O?≥10%~20%,SiO?≤10%。
參考資料 >
鉻產業鏈之鉻礦石詳解.Mysteel.2024-08-18
鉻(Cr)礦石.GEOLOGYSCIENCISE.2024-08-18