鉻鐵礦(英文名:Chromite),是提煉鉻的主要礦物原料,立方晶系,是六八面體晶類,單晶體為八面體,呈粒狀或塊狀集合體。其化學成分為FeCr?O?。在工業上,通常把鉻鐵、鉻尖晶石、富鉻尖晶石、硬鉻尖晶石等類似礦物,統稱為鉻鐵礦。世界上主要的鉻鐵礦產地有南非、哈薩克斯坦、土耳其、印度、菲律賓、津巴布韋、馬達加斯加、巴基斯坦、俄羅斯等。鉻鐵礦常產在超基性巖的橄欖巖中,與橄欖石、蛇紋石、輝石共生。由于鉻鐵礦化學性質穩定,比重較大,也常成碎塊分布在山坡上和河流中。
1799年,鉻鐵礦石首次發現于俄羅斯的烏拉爾山區。從20世紀50年代起,鑒于國家對鉻礦資源的迫切需求,中國開展了大規模的地質勘查和科學研究工作。1958年,新疆在進行放射性測量時發現了薩爾托海鉻鐵礦。1959至1964年,勘探人員又用重力、磁力和鉆探方法找到了鯨目鉻鐵礦。到2011年,世界上已有40余個國家和地區發現了鉻鐵礦,總儲量達37億噸,產量達1000萬噸以上。2026年1月,中國地質調查局聯合新疆維吾爾自治區自然資源廳在新疆薩爾托海南礦帶覆蓋區發現“薩爾托海27礦群”,共圈定鉻鐵礦體20個,平均品位達30.73%。
鉻鐵礦顏色為暗褐色到黑色,褐色條痕,半金屬光澤、不透明,無解理,參差斷口或平坦斷口,硬度5.5~6.5,相對密度4.3~4.8,性脆,具弱磁性,含鐵量高者磁性較強。由于廣泛存在類質同象置換,它的分子式和分子量常不固定。根據產出形態的不同主要分為層狀鉻鐵礦和豆莢狀鉻鐵礦;按使用要求一般分為高鉻鉻鐵礦、高鐵鉻鐵礦、高鋁鉻鐵礦。鉻鐵礦是戰略性關鍵金屬礦產資源,在冶金工業、耐火材料和化學工業等領域中得到了廣泛的應用。
主要特性
化學組成
鉻的特性
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Cr??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。
化學成分
鉻鐵礦化學成分為FeCr?O?,廣泛存在Cr?O?、Al?O?、Fe?O?、FeO、MgO五種基本組分的類質同象置換。其中三氧化二鉻(Cr?O?)含量18%~62%。但鉻鐵礦內的Cr3?,常被Al3?偶而被Fe3?所置換,部分Fe2?又會被Mg2?所置換。因此,鉻鐵礦的分子式和分子量常不固定。
物理特性
鉻鐵礦顏色為暗褐色到黑色,褐色條痕,半金屬光澤、不透明,無解理,參差斷口或平坦斷口,硬度5.5~6.5,相對密度4.3~4.8,性脆,具弱磁性,含鐵量高者磁性較強。
鉻鐵礦在顯微鏡下特征光學性質為均質體;N=2.08,暗棕色。在氧化焰黃綠色、還原焰翠綠色。
結構特性
立方晶系,O??-Fd3m;晶胞參數:a?=0.8325~0.8344nm;Z=8。玫瑰晶譜線:2.52(1)、1.46(0.9)、1.6(0.9)。正尖晶石型結構。
晶體形態
六八面體晶類,O?-m3m(3L?4L36L29PC)。單晶體為八面體。呈粒狀或塊狀集合體。
形成環境
鉻鐵礦常產在超基性巖的橄欖巖中,與橄欖石、蛇紋石、輝石共生。由于鉻鐵礦化學性質穩定,比重較大,也常成碎塊分布在山坡上和河流中。
分布區域
據美國地質調查局(2020)數據,全球鉻鐵礦資源量達到120億噸,但分布相對集中,主要在南非、津巴布韋、哈薩克斯坦、俄羅斯、芬蘭、阿爾巴尼亞、印度、土耳其等國,是全球鉻鐵礦的主要供應國。其中南非資源量最大,為55億噸,約占全球鉻資源總量的近一半。中國鉻鐵礦資源量匱乏,且主要分布在西藏自治區、新疆、內蒙古自治區等地,較為出名的為西藏羅布莎鉻鐵礦、新疆薩爾托海鉻鐵礦。
國際
世界上主要的鉻鐵礦產地有南非、哈薩克斯坦、土耳其、印度、菲律賓、津巴布韋、馬達加斯加、巴基斯坦、芬蘭、古巴、俄羅斯、希臘、南斯拉夫社會主義聯邦共和國、阿爾巴尼亞等地。各地鉻鐵礦質量并不相同,南非德蘭士瓦省、印度、土耳其、俄羅斯和南斯拉夫所產鉻鐵礦的含量較高,而希臘、古巴、菲律賓所產鉻鐵礦的含量稍低,波動在30%~40%之間。到2011年,世界上已有40余個國家和地區發現了鉻鐵礦,總儲量達37億噸,產量達1000萬噸以上。
中國
鉻鐵礦在中國的西藏自治區、甘肅省、陜西省、新疆、吉林省等地有產。截至2008年,中國已查明的56個鉻鐵礦區分布于13個省、市、自治區。其中以西藏為最多,保有儲量425.1萬噸,占全國總保有儲量的39.4%。其次是內蒙古自治區,保有儲量174.4萬噸,占16.5%;新疆,保有儲量165.2萬噸,占15.3%;甘肅,保有儲量149.6萬噸,占13.9%。以上4個省(區)保有儲量合計為914.3萬噸,占全國總保有儲量的84.8%。其余北京、青海省、河北省、吉林、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163.6萬噸,僅占全國總保有儲量的15.2%。按行政區看,主要集中在西南區(426.3萬噸,占39.6%)、西北區(370.6萬噸,占34.4%)、華北區(274.9萬噸,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。
應用領域
鉻鐵礦是戰略性關鍵金屬礦產資源,是關鍵鉻的主要來源。它是提取鉻、鐵的礦物原料。由于鉻具有質硬、耐磨、耐高溫、抗腐蝕等特性,在冶金工業、耐火材料和化學工業等領域中得到了廣泛的應用。
冶金工業
鉻鐵礦主要用來生產鉻鐵合金和金屬鉻。鉻鐵合金作為鋼的添加料加入,可生產多種高強度、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。金屬鉻主要用于與鈷、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。
耐火材料
鉻鐵礦用來制造鉻磚、鉻鎂磚和其他特殊耐火材料。
化學工業
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。
陶瓷行業
鉻鐵礦主要應用于陶瓷坯體黑色料的生產。陶瓷坯用色料主要使用黑、黃、咖啡三種中色調,陶瓷坯用黑色料占坯體色料市場的35%以上。
冶煉
鉻鐵是鉻和鐵組成的鐵合金,是煉鋼的重要合金添加劑。冶煉鉻鐵用的鉻鐵礦一般要求含Cr?O?在40~50%,鉻與鐵比值大于2.8。大量生產的含鉻50%的“裝料級鉻鐵”,用含Cr?O?和鉻與鐵比值較低的礦石。
粗煉
鉻鐵按不同含碳量分為碳素鉻鐵(包括裝料級鉻鐵)、中碳鉻鐵、低碳鉻鐵、微碳鉻鐵等。常用的還有硅鉻合金、氮化鉻鐵等。鉻鐵主要用作煉鋼的合金添加劑,過去都在煉鋼的精煉后期加入。冶煉不銹鋼等低碳鋼種,必須使用低、微碳鉻鐵,因而精煉鉻鐵生產一度得到較大規模的發展。由于煉鋼工藝的改進,用AOD法等生產不銹鋼等鋼種時,用碳素鉻鐵(主要是裝料級鉻鐵)裝爐,因而只需在后期加低、微碳鉻鐵調整成分,所以鉻鐵生產重點是煉制碳素鉻鐵。
碳素鉻鐵用還原電爐冶煉,采用焦炭作還原劑,硅石或鋁礬土作熔劑。爐渣成分一般為SiO?27~33%,MgO30~34%,Al?O?26~30%,Cr?O?<9.0%。由于形成碳化鉻,產品含碳4~9%。現代冶煉鉻鐵的還原電爐容量為10000~48000千伏安,一般采用封閉固定式,冶煉電耗3000~4000千瓦時/噸。冶煉硅鉻合金的電爐與鉻鐵還原電爐相似,冶煉方法有一步法和二步法兩種。一步法用鉻鐵礦、硅石、焦炭配加熔劑冶煉。二步法采用碳素鉻鐵、硅石、焦炭作原料進行無渣法冶煉,冶煉過程大體與硅鐵生產相仿。冶煉電耗每噸3000~4000千瓦時左右。
精煉
中、低、微碳鉻鐵一般以硅鉻合金、鉻鐵礦和生石灰為原料,用1500~6000千伏安電爐精煉脫硅,采用高堿度爐渣操作(CaO/SiO?為1.6~1.8)。低、微碳鉻鐵還大規模地采用熱兌法進行生產。生產時用兩臺電爐,一爐冶煉硅鉻合金,一爐熔化由鉻礦和石灰組成的熔渣。精煉反應分兩個階段在兩個盛桶內進行:①熔渣爐的熔渣注入第一盛桶后,把另一盛桶中已經初步脫硅的硅鉻合金兌入,由于熔渣氧化劑過剩量很大,脫硅充分,可獲得含硅低于0.8%、含碳低達0.02%的微碳鉻鐵。②第一盛桶內反應后的熔渣(含Cr?O?約15%)移至第二個盛桶后,把硅鉻電爐煉就的硅鉻合金(含硅45%)熱兌入渣內,反應后得到初步脫硅的硅鉻合金(含硅約25%),兌入第一盛桶進一步脫硅,熔渣含Cr?O?低于2~3%可拋棄。
吹氧法精煉中、低碳鉻鐵,用液態碳素鉻鐵做原料,吹煉時向熔池中加入少量生石灰、螢石造渣,出鐵前加硅鉻合金或硅鐵以回收渣中的鉻。微碳鉻鐵的吹煉則在一定真空度下才有可能。
真空固態脫碳法精煉,用磨細的高碳鉻鐵為原料,其中磨細的高碳鉻鐵的一部分經氧化焙燒作氧化劑,配加水玻璃或其他粘合劑,壓成團塊,經低溫干燥后,在車底式真空爐內,于真空度0.5~10毫米汞柱、溫度1300~1400℃下加熱還原35~50小時,可得到含碳低于0.03%甚至低于0.01%的微碳鉻鐵。
鉻通過中間介質:鉻鐵合金的熔合進入鐵,鋼材和許多超合金里。方法是用碳和/或硅在高溫的電弧熔爐里通過火法冶金還原鉻鐵礦石。鉻鐵合金本質上是鐵和鉻的一種合金并人為地加入相當量的碳和硅。
歷史
國際
1798年,法國化學家福克林發現了鉻。1799年,鉻鐵礦石首次發現于俄羅斯的烏拉爾山區,該礦的發現與開發成為18世紀世界鉻鐵礦的主要供應來源,那時鉻主要應用在化學工業上。
1827年,在美國的馬里蘭州發現鉻鐵礦之后,在賓夕法尼亞州和弗吉尼亞又相繼發現了鉻鐵礦,從而使美國成了當時世界鉻鐵礦有限的供給國之一。1860年,土耳其發現了一個大礦床,供給國際市場。直到1906年印度和羅得西亞發現鉻礦為止,土耳其一直是鉻鐵礦供應的主要來源。
中國
1949年以前,中國雖然在吉林市、寧夏回族自治區、河北省等地發現過一些鉻鐵礦的線索,但并沒有做過深入的調查和研究,全國僅知有2個礦點,一為吉林開山屯鎮,一為寧夏小松山。從20世紀50年代起,鑒于國家對鉻礦資源的迫切需求,中國開展了大規模的地質勘查和科學研究工作。1958年,新疆在進行放射性測量時發現了薩爾托海鉻鐵礦。1959至1964年,勘探人員又用重力、磁力和鉆探方法找到了鯨目鉻鐵礦。西藏自治區鉻鐵礦是在20世紀50年代末、60年代初發現的,經過多年工作,探明了最大的鉻鐵礦礦床——羅布莎鉻鐵礦,并使西藏成了鉻鐵礦的主要產地。
1970年,鯨魚礦山建成投產,這是當時唯一正規建井開拓的鉻鐵礦礦山。截止1980年底,探明鉻資源量1053.1萬噸,涵蓋勘查區49處,結束了中國無鉻鐵礦的歷史。
20世紀80年代后,鉻鐵礦勘查資金逐年減少,找礦規模不斷縮小,資源量增加緩慢。隨著國民經濟的快速發展,尤其是鋼鐵工業發展進入“快車道”,鉻鋼消耗量劇增,中國每年需要進口大量的鉻鐵礦,進口逐年增加,對外依存度高達90%以上。根據2012年《中國礦產資源報告》,2011年全國探明鉻鐵礦資源儲量1161.1萬噸,比1980年僅增加108萬噸,剛好相當于中國鉻鐵礦年消耗量,資源緊缺程度更加突出。
2026年1月,中國地質調查局聯合新疆維吾爾自治區自然資源廳,在新疆薩爾托海南礦帶覆蓋區發現“薩爾托海27礦群”,共圈定礦體20個,平均品位達30.73%。項目團隊首次建立“巖相分帶+蝕變分帶+構造”三位一體的綜合找礦標志組合,并創新應用“物探多方法多尺度微弱異常信號提取”技術,提升了深部隱伏礦體的識別能力;并首次確認底部碳酸根化超基性巖也是重要的賦礦巖相,拓展了區域找礦空間,為后續勘查部署提供了新方向。
分類及等級
分類
按產出形態
根據產出形態的不同,鉻鐵礦主要分為兩大類:“層狀鉻鐵礦”與“豆莢狀鉻鐵礦”。
層狀鉻鐵礦:表現為鉻鐵礦層與圍巖巖層的規律性互層堆疊。這類礦床礦石類型以塊狀和浸染狀為主,品位較高。層狀鉻鐵礦的巖體規模通常非常巨大,如南非的布什維爾德雜巖體、津巴布韋的大巖墻、芬蘭的凱米雜巖體等。總體而言,層狀鉻鐵礦的資源量非常巨大,約占全球鉻鐵礦總資源量的75%。
豆莢狀鉻鐵礦:以不規則的形態(如豆莢狀、透鏡狀等)產于顯生宙蛇綠巖型鎂鐵—超鎂鐵質巖帶中。豆莢狀鉻鐵礦體的規模通常較小,礦石結構多樣,圍巖多為純橄巖,部分可直接與二輝橄欖巖或方輝橄欖巖接觸。豆莢狀鉻鐵礦是中國鉻鐵礦找礦的主攻礦床。
按使用要求
鉻鐵礦在市場上按使用要求一般分為3類:
(1)高鉻鉻鐵礦(冶金用),含Cr?O?48%以上,Cr?O?/FeO比值大。
(2)高鐵鉻鐵礦(化工用),含Cr?O?50%以上,含SiO?、Al?O?少。
(3)高鋁鉻鐵礦(耐火材料用),含Cr?O?30%~35%,含Al?O?、MgO多。耐火材料用的鉻礦的礦物組成中含MgO?Cr?O?、MgO?Al?O?多,含FeO?Cr?O?及FeO?Fe?O?少者為好。輝綠巖鑄石用鉻礦含Cr?O?10%~20%、SiO?<10%。
等級劃分
根據不同的工業用途,鉻礦石可以劃分為冶金級、耐火級、化工級及鑄石級4種工業類型,各種類型工業標準也有所不同:
冶金級鉻礦石
主要用于冶煉各種鉻鐵合金,進而作為冶煉鉻鋼、鉻合金鋼及不銹鋼的重要原料。冶金級鉻礦石,還可用來冶煉鉻,金屬鉻含鉻可達98%以上,工業指標如下:
耐火級工業要求
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。此外,還可用來制造各種不定型的耐火材料。制造方法,主要有燒結法和電熔法兩種。此種礦石可分兩個品級:
一級品:Cr?O?含量≥35%,SiO?≤8%,CaO≤2%。可用作天然耐火材料。
二級品:Cr?O?含量≥30%,SiO?≤11%,CaO≤3%。可用來制造鉻磚、鉻鎂磚等。
化工級鉻礦石
鉻礦石主要用來生產重鉻酸鹽,并以此為原料生產其他鉻化合物產品,常用方法為硫酸法和碳化法。此種用途的鉻礦石,其化學成分要求Cr?O?≥30%,Cr?O?/FeO≥2~2.5,SiO?少量。
鑄石級鉻礦石
可用來制造輝綠巖鑄石及鉻菱鎂礦制品。其化學成分要求Cr?O?≥10%~20%,SiO?≤10%。
相關知識
中國礦產資源特點
(1)礦床規模小,分布零散。中國尚未發現有儲量大于500萬噸的大型鉻鐵礦床,儲量超過100萬噸的中型礦床也只有4個,它們是西藏自治區的羅布莎、甘肅省的大道爾吉、新疆的薩爾托海、內蒙古自治區的賀根山礦。其余均為儲量在100萬噸以下的小型礦床。就是儲量最大的羅布莎礦床,396萬噸,儲量分布在7個礦群100多個礦體中,最大的礦體長只有325米。
(2)分布區域不均衡,開發利用條件差。中國鉻鐵礦礦床保有儲量的84.8%分布在西藏、新疆、甘肅、內蒙古這些邊遠省(區),運輸線長,交通不便。
(3)貧礦與富礦儲量大體各占一半。現保有儲量中,貧礦占46.3%(499.3萬噸)、富礦占53.7%(578.6萬噸)。富礦主要分布在西藏自治區和新疆,分別占富礦總量的73.5%和13.8%。從用途來看,冶金級儲量占總儲量的37.4%、化工級儲量占38.4%,耐火級儲量占24.2%。
(4)露采礦少,小而易采的富鉻鐵礦都已采完。中國鉻鐵礦儲量中適合單獨露采的只有6%左右,絕大部分需要坑采。一些小而富且開采容易的鉻鐵礦都已采完,像新疆的鯨目和西藏的東巧鉻鐵礦,分別在1983年和1982年閉坑,前者采出鉻鐵礦31萬噸,后者采出了17.63萬噸。
(5)礦床成因類型單一。中國已知的鉻鐵礦礦床主要為巖漿晚期礦床。而世界上一些著名的具有層狀特征的大型、特大型巖漿早期分凝礦床在中國尚未發現。
市場供求情況
截至2008年,全球85%的鉻鐵礦用于冶金工業、8%用于化學工業、7%用于耐火材料工業。鉻鐵礦最大的消費領域是生產鉻鐵合金。受全球不銹鋼需求快速增長的影響,世界鉻鐵市場也出現了供不應求的局面。2003年世界鉻鐵消費量540萬噸,鉻鐵供應量525萬噸,供應缺口15萬噸。2004年鉻鐵需求量為560萬噸,鉻鐵供應量為545萬噸,供應缺口仍然是15萬噸。
亞洲是全球不銹鋼需求快速增長最快的地區,中國在亞洲不銹鋼市場扮演十分重要的需求角色,中國自1999年以來一直是不銹鋼及鉻鐵礦需求大戶。1999年,中國需求量為153萬噸,2003年到達420萬噸,2004年突破500萬噸,這期間年表觀消費量平均增長率為34.6%。自2000年以來,中國每年從印度、伊朗、巴基斯坦、越南等國進口鉻鐵礦100萬噸以上。受國際鉻鐵市場需求的影響,從2005年開始,中國最大的鉻鐵礦供應商印度大幅削減了對華出口。
其他鉻礦石
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,其Cr?O?含量一般都在30%以上,除鉻鐵礦外,常見的還有:
富鉻類晶石
又稱鉻鐵尖晶石或鋁鉻鐵礦。化學成分為,含32%~38%。其形態、物理性質、成因、產狀及用途與鉻鐵礦相同。
硬鉻尖晶石
化學成分為,含32%~50%。其形態、物理性質、成因、產狀及用途也與鉻鐵礦相同。
參考資料 >
鉻鐵礦:隱藏在地球深處的“工業脊梁”.中國地質調查局烏魯木齊自然資源綜合調查中心.2026-01-17
我國鉻鐵礦找礦有新突破,平均品味超30%.光明科技.2026-01-17