金属资源的概述

金属资源的概述金属资源的概述 据矿产储量统计分类 将金属矿产分为 黑色金属矿产 有色金属矿产 贵重金属矿产 稀有金属矿 产 稀土金属矿产 以及分散元素金属矿产 黑色金属矿产包括 铁矿 锰矿 铬矿 钒矿 钛矿 有色金属矿产包括 铜矿 铅矿 锌矿 铝土矿 镍矿 钨矿 镁矿 钴矿 锡矿 铋矿 钼矿 汞 矿和锑矿 贵重金属矿产包括 金矿 银矿和铂族金属 铂 钯 铱 铑 钌 锇 稀有金属矿产包括 铌矿 钽矿 铍矿 锂矿 锆矿 锶矿 铷矿和铯矿 稀土金属矿产包括 钪矿 轻稀土矿 镧 铈 镨 钕 钜 钐 铕 重稀土矿 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 钇 分散元素金属矿产包括 锗矿 镓矿 铟矿 铊矿 铪矿 铼矿 镉矿 硒矿和碲矿 一 铁矿一 铁矿 铁是世界上发现最早 利用最广 用量也是最多的一种金属 其消耗量约占金属总消耗量的 95 左 右 铁矿石主要用于钢铁工业 冶炼含碳量不同的生铁 含碳量一般在 2 以上 和钢 含碳量一般在 2 以 下 生铁通常按用途不同分为炼钢生铁 铸造生铁 合金生铁 钢按组成元素不同分为碳素钢 合金钢 合金钢是在碳素钢的基础上 为改善或获得某些性能而有意加入适量的一种或多种元素的钢 加入钢中的 元素种类很多 主要有铬 锰 钒 钛 镍 钼 硅 此外 铁矿石还用于作合成氨的催化剂 纯磁铁矿 天然矿物颜料 赤铁矿 镜铁矿 褐铁矿 饲料添加剂 磁铁矿 赤铁矿 褐铁矿 和名贵药石 磁 石 等 但用量很少 钢铁制品广泛用于国民经济各部门和人民生活各个方面 是社会生产和公众生活所 必需的基本材料 自从 19 世纪中期发明转炉炼钢法逐步形成钢铁工业大生产以来 钢铁一直是最重要的 结构材料 在国民经济中占有极重要的地位 是社会发展的重要支柱产业 是现代化工业最重要和应用最 多的金属材料 所以 人们常把钢 钢材的产量 品种 质量作为衡量一个国家工业 农业 国防和科学 技术发展水平的重要标志 一一 主要铁矿主要铁矿 物铁矿物种类繁多 目前已发现的铁矿物和含铁矿物约 300 余种 其中常见的有 170 余种 但在当前 技术条件下 具有工业利用价值的主要是磁铁矿 赤铁矿 磁赤铁矿 钛铁矿 褐铁矿和菱铁矿等 1 磁铁矿 FeO 31 03 Fe2O3 68 97 或含 Fe 72 2 O 27 6 等轴晶系 单晶体常呈八面体 较少呈 菱形十二面体 在菱形十二面体面上 长对角线方向常现条纹 集合体多呈致密块状和粒状 颜色为铁黑 色 条痕为黑色 半金属光泽 不透明 硬度 5 5 6 5 比重 4 9 5 2 具强磁性 磁铁矿中常有相当数量的 Ti4 以类质同象代替 Fe3 还伴随有 Mg2 和 V3 等相应地代替 Fe2 和 Fe3 因而形成一些矿物亚种 即 1 钛磁铁矿 Fe2 2 x Fe3 2 2x TixO4 0 x 1 含 TiO212 16 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 自然界中 Fe2O3的同质多象变种已知有两种 即 Fe2O3和 Fe2O3 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 Fe2O3稳定 处于亚稳定状态 称之为磁赤铁矿 赤铁矿 Fe 69 94 O 30 06 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 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 FeO OH 含 Fe 62 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 FeO OH 含 Fe 62 9 含不定量的吸附水者 称水纤铁矿 FeO OH NH2O 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 FeTiO3 Fe 36 8 Ti 36 6 O 31 6 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 FeCO3 FeO 62 01 CO2 37 99 常含 Mg 和 Mn 三方晶系 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 二二 铁的化学和物理性质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 B 的元 素 它与钴和镍同属四周期 B 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 1cm 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 m 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 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 表 3 2 1 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 三三 铁矿石分类铁矿石分类 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 四四 一般工业质量要求一般工业质量要求 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 50 250 mm 电炉用铁矿石 50 100 mm 转炉用铁矿石 10 50 mm 直接用于炼钢的矿石质量要求见表 3 2 2 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 矿石入炉块度要求 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 直接用于高炉炼铁用铁矿石质量要求见表 3 2 3 适用于各种铁矿石类型块矿 高炉炼铁用铁矿石质量要求高炉炼铁用铁矿石质量要求 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 五 铁铁矿矿的的分分布布 世界铁矿资源集中在澳大利亚 巴西 俄罗斯 乌克兰 哈萨克斯坦 印度 美国 加拿大 南非等国 在现代工业中 锰及其化合物应用于国民经济的各个领域 其中钢铁工业是最重要的领域 用锰量占 90 95 主要作为炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂 以及用来制造合金 其余 10 5 的锰 用于其他工业领域 如化学工业 制造各种含锰盐类 轻工业 用于电池 火柴 印漆 制皂等 建 材工业 玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂 国防工业 电子工业 以及环境保护和农牧业 等等 总之 锰在国民经济中具有十分重要的战略地位 二 锰矿二 锰矿 锰是元素周期表中第四周期的第七族元素 在自然界中锰有 及 价态 其中以 和 价态 最为常见 锰在空气中非常容易氧化 在加热条件下 粉状的锰与氯 溴 磷 硫 硅及碳元素都可以化 合 锰在地球岩石圈中以及硅酸盐相的陨石中表现有强烈的亲石性质 但在岩石圈上部则有强烈的亲氧性 质 锰与铁在岩石圈中以及陨石中虽有许多相似的化学性质 但锰并不亲铁 在自然界中已知的含锰矿物约有 150 多种 分别属氧化物类 碳酸盐类 硅酸盐类 硫化物类 硼酸 盐类 钨酸盐类 磷酸盐类等 但含锰量较高的矿物则不多 表 3 3 1 现就几种常见的锰矿物叙述如 下 表表 3 3 1 常见的含锰矿物常见的含锰矿物 1 软锰矿 四方晶系 晶体呈细柱状或针状 通常呈块状 粉末状集合体 颜色和条痕均为黑色 光泽和硬度视其结晶粗细和形态而异 结晶好者呈半金属光泽 硬度较高 而隐晶质块体和粉末状者 光 泽暗淡 硬度低 极易污手 比重在 5 左右 软锰矿主要由沉积作用形成 为沉积锰矿的主要成分之一 在锰矿床的氧化带部分 所有原生低价锰矿物也可氧化成软锰矿 软锰矿在锰矿石中是很常见的矿物 是 炼锰的重要矿物原料 2 硬锰矿 单斜晶系 晶体少见 通常呈钟乳状 肾状和葡萄状集合体 亦有呈致密块状和树枝状 颜色和条痕均为黑色 半金属光泽 硬度 4 6 比重 4 4 4 7 硬锰矿主要是外生成因 见于锰矿床的 氧化带和沉积锰矿床中 亦是锰矿石中很常见的锰矿物 是炼锰的重要矿物原料 3 水锰矿 单斜晶系 晶体呈柱状 柱面具纵纹 在某些含锰热液矿脉的晶洞中常呈晶簇产出 在 沉积锰矿床中多呈隐晶块体 或呈鲕状 钟乳状集合体等 矿物颜色为黑色 条痕呈褐色 半金属光泽 硬度 3 4 比重 4 2 4 3 水锰矿既见于内生成因的某些热液矿床 也见于外生成因的沉积锰矿床 是 炼锰的矿物原料之一 4 黑锰矿 四方晶系 晶体呈四方双锥 通常为粒状集合体 颜色为黑色 条痕呈棕橙或红褐 半 金属光泽 硬度 5 5 比重 4 84 黑锰矿由内生作用或变质作用而形成 见于某些接触交代矿床 热液 矿床和沉积变质锰矿床中 与褐锰矿等共生 亦是炼锰的矿物原料之一 5 褐锰矿 四方晶系 晶体呈双锥状 也呈粒状和块状集合体产出 矿物呈黑色 条痕为褐黑色 半金属光泽 硬度 6 比重 4 7 5 0 其他特征与黑锰矿相同 6 菱锰矿 三方晶系 晶体呈菱面体 通常为粒状 块状或结核状 矿物呈玫瑰色 容易氧化而转 变成褐黑色 玻璃光泽 硬度 3 5 4 5 比重 3 6 3 7 由内生作用形成的菱锰矿多见于某些热液矿床 和接触交代矿床 由外生作用形成的菱锰矿大量分布于沉积锰矿床中 菱锰矿是炼锰的重要矿物原料 7 硫锰矿 等轴晶系 常见单形有立方体 八面体 菱形十二面体等 集合体为粒状或块状 颜色 钢灰至铁黑色 风化后变为褐色 条痕呈暗绿色 半金属光泽 硬度 3 5 4 比重 3 9 4 1 硫锰矿大 量出现在沉积变质锰矿床中 是炼锰的矿物原料之一 二 用途与技术经济指标二 用途与技术经济指标 锰矿产品包括冶金锰矿 碳酸锰矿粉 化工用二氧化锰矿粉和电池用二氧化锰矿粉等 使用锰矿产品 的冶金部门 轻工部门和化工部门根据不同的用途对锰矿产品有不同的质量要求 一 冶金工业对锰矿石的质量要求 一 冶金工业对锰矿石的质量要求 用于炼钢生铁 含锰生铁 镜铁的矿石 铁含量不受限制 矿石中锰和铁的总含量最好能达到 40 50 在冶炼各种牌号的锰系合金中 对矿石的含锰量和锰铁比值有一定的要求 冶炼中 低碳锰铁 矿石 含锰量 36 40 锰铁比 6 8 5 磷锰比 0 002 0 0036 冶炼碳素锰铁 矿石含锰量 33 40 锰铁比 3 8 7 8 磷锰比 0 002 0 005 冶炼锰硅合金 矿石含锰量 29 35 锰 铁比 3 3 7 5 磷锰比 0 0016 0 0048 高炉锰铁 矿石含锰量 30 锰铁比 2 7 磷锰比 0 005 表 3 3 2 是冶金工业部 1965 年颁发的冶金锰矿石产品技术标准 表中一级品一般用于电炉生产中 低碳锰铁 二级品一般用于电炉生产碳素锰铁或锰硅合金 但二级品配富锰渣可用以生产中 低碳锰铁 三级品配富锰渣可用于电炉碳素锰铁和锰硅合金的生产 三四级品用于高炉锰铁冶炼 但四级品需配优质 矿石或富锰渣 二三级品还可用于平炉或转炉炼钢的添加剂 五级品作炼铁配料 四五级品还可用于富锰 渣的生产 锰硅合金的生产多配用富锰渣进行冶炼 表表 3 3 2 冶金锰矿石产品质量要求冶金锰矿石产品质量要求 二 化工及轻工部门对锰矿石的质量要求 二 化工及轻工部门对锰矿石的质量要求 化学工业上主要用锰矿石制取二氧化锰 硫酸锰 高锰酸钾 其次用于制取碳酸锰 硝酸锰和氯化锰 等 化工级二氧化锰矿粉要求 含量大于 50 表 3 3 3 制硫酸锰时 3 3 0 5 0 1 制高锰酸钾时 5 5 4 表表 3 3 3 化工级二氧化锰矿粉标准化工级二氧化锰矿粉标准 表表 3 3 4 放电锰粉技术标准放电锰粉技术标准 天然二氧化锰是制造干电池的原料 要求 含量越高越好 对 等有害元 素一般厂定标准为 0 01 0 03 0 02 0 02 矿粉的粒度要小于 0 12mm 表 3 3 4 是冶金工业部 轻工业部两系统有关企业沿用的标准 冶金用锰矿石的质量要求冶金用锰矿石的质量要求 矿石类型 边界品位 平均品位 Fe Mn Mn FeSiO2 每 1 Mn 中 含 P 氧化锰矿石 25 30 2 4 3520 25 2 4 2515 3510 15 18 358 10 15 30 35 0 2 冶金用锰矿石化学成分冶金用锰矿石化学成分 化学成分 MnMn FeP Mn 品级 不小于不大于 一级 4070 004 二级 3550 005 三级 3030 006 四级 2520 006 五级 20 不限制不限制 注 1 各级产品化学成分中的三个指标应同时考核 其中若有一个指标不合规定时 应降级处理 2 广西木圭 大新的锰铁比 矿石含水量由供需双方协议规定 交货粒度要求如下 电炉用锰矿石粒度 3 7mm 其中 允许 3mm 以下的不大于 5 大于 75 200mm 的不大于 20 高炉和平炉用锰矿烧结品粒度 10 200mm 允许交货小于 10mm 的锰矿石不大于 6 堆积锰矿粒度小于 5mm 的 其数量不大于 8 冶炼各种锰质铁合金对锰矿石的技术要求冶炼各种锰质铁合金对锰矿石的技术要求 锰质合金主要成分 对锰矿石要求 MnSiP 合金类别 合金牌 号 不小于不小于不小于 MnMn FeP Mn 低碳锰铁 Mn0802 00 30403 40 00325 Mn1782 00 30407 70 00335 中碳锰铁 Mn2752 50 30407 00 00345 Mn3782 50 33359 20 00370 Mn4752 50 38357 20 00455 Mn5703 00 45355 20 00586 碳素锰铁 Mn6654 00 45354 00 00632 Mn7752 00 60307 00 00580 Mn870 752 00 60305 70 00625 Mn965 702 00 60303 70 00666 Mn1060 652 00 60303 00 00725 Mn1155 602 50 70302 30 00930 高炉锰铁 Mn1250 552 50 70302 00 01110 MnSi2065200 2358 80 00244 MnSi1765170 2357 30 00244 MnSi1460140 3354 60 00435 硅锰合金 MnSi1250120 3353 00 00520 三 铜矿简介三 铜矿简介 1 铜矿的自然属性 铜矿是人类最早发现的古老金属之一 早在三千多年前人类就开始使用铜 自然界中的铜分为自然铜 氧化铜矿和硫化铜矿 自然铜及氧化铜的储量少 现在世界上 80 以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的 这 种矿石含铜量极低 一般在 2 3 左右 金属铜 元素符号 CU 原子量 63 54 比重 8 92 熔点 1083Co 2 铜矿的种类及分布 铜矿的种类及分布 世界铜成矿类型多样 按其地质 工业类型可分为 1 斑岩型 2 砂页岩型 3 铜镍硫化物型 4 黄铁矿型 5 铜 铀 金型 6 自然铜型 7 脉型 8 碳酸岩型 9 矽卡岩型 斑岩型 班岩型铜矿是一种储量大品位低可用大规模机械化露采的铜矿床矿石储量往往达几亿吨铜品位常常小于 1 分布 斑岩铜矿多分布在 1 环太平洋带 包括南 北美洲大陆边缘狭长的斑岩铜矿带 2 特提斯斑岩铜矿 带 包括匈牙利的雷克斯克 南斯拉夫的麦丹佩克 伊朗的萨尔切什梅黑和马基斯坦的查盖地区矿床等 3 中 亚 蒙古 砂页岩型 砂页岩型铜矿是泛指不同时代沉积岩中的层控铜矿 矿床产在一套沉积岩或沉积变质岩中 占世界铜储量 30 左右 矿床以其规模大 品位高 伴生组分丰富为特点 分布 该类矿床在世界上分布很广 除上述铜带外 还有原苏联乌多坎 杰兹卡兹甘铜矿 美国怀特潘 美国蒙 大拿州西部一直延伸到加拿大西南部的贝尔特铜带 以及玻利维亚的科多铜带等 近年在阿富汗发现的巨 大艾纳克铜矿和在巴西发现的萨洛博铜矿均属于此型 黄铁矿型铜矿 黄铁矿型铜矿是指与海底火山作用有一定联系的含大量黄铁矿和一定数量铜 铅 锌的矿床 西方多 称该类矿床为 块状硫化物矿床 目前世界上至少发现了 420 个这种类型的矿床 加拿大 美国 原苏联 西班牙 葡萄牙 塞浦 路斯 南非和日本等都是该类矿床的重要产地 块状硫化物矿 这种现代矿床是 1978 年在北纬 21 度附近的东太平洋脊上首次发现的 虽然铜锌品位很高 铜 6 锌 29 但脊上发现了一个长 970 米 宽 200 米 高 35 米 拥有 2500 万吨矿量的多金属块状硫化物矿床 第一次达到了具工业矿床的要求 其矿石含铜最高为 11 含锌 0 8 还含少量的银 PPM 钼 0 03 和锡 0 03 分布 这种类型的重要矿床有 加拿大的萨德伯里 汤普逊 林累克 美国德卢斯杂岩 原苏联的贝辰加 诺里尔 斯克 塔尔纳赫 十月 澳大利亚的卡姆巴尔德杂岩 芬兰的哥达拉赫带 当然还有我国金川白家咀子的特 大型 其它类型 除上述几类外 还有脉型 自然铜型 碳酸岩型矽卡岩型等 它们总共才占世界铜总储量的 3 6 全球性和区域性的一些铜成矿区带 1 环太平洋中新生代铜金带 尤其是东太平洋智利 秘鲁安第斯山 美国西南部 加拿大西南部斑岩 铜矿集中区以及西南太平洋地区菲律宾 印度尼西亚 巴布亚新几内亚等斑岩铜金矿集中区 2 阿尔卑斯 喜马拉雅中生代斑岩铜矿带 包括前南斯拉夫 伊朗 巴基斯坦和我国西藏等巨大的斑岩 铜矿集中区 3 中亚 蒙古带的古生代斑岩铜矿带 包括乌兹别克 哈萨克斯坦 蒙古和我国华北 东北等巨大铜矿 集中区 4 中非赞比亚 扎伊尔砂页岩型铜矿带 5 美国 加拿大五湖地区 6 加拿大黄铁矿型铜矿集中区 7 中欧波兰 德国页岩铜矿区 8 西班牙 葡萄牙黄铁矿型铜矿带 9 俄罗斯西伯利亚铜镍硫化物矿区 10 俄罗斯西伯利亚乌多坎砂页岩铜矿区 11 俄罗斯乌拉尔和哈萨克斯坦阿尔泰黄铁矿铜多金属矿带 12 印度马兰杰坎德铜矿区 13 阿富汗艾纳克砂页岩型铜矿区 14 南澳奥林区克坝铜 铀 金矿区 15 巴西卡腊贾斯萨洛博砂页岩型铜矿区等 3 二 矿石工业要求二 矿石工业要求 从铜矿石中提炼的铜金属 根据采 选 冶技术工艺水平 对铜矿物原料提出一定的工业要求 见表 3 7 1 表 表 铜矿石工业要求 铜矿石工业要求 当铜矿床的伴生组分达到表 3 7 2 所列的含量要求时 则要求取样分析做出综合评价 表 表 铜矿床伴生有益组分评价要求 铜矿床伴生有益组分评价要求 对于铜品位低于 的矿石要用选矿方法富集成铜精矿 年国家颁布的有色金属行业标准 将铜精矿产品分为四个品级 一级品 含量不小于 杂质含量 不大于 二级品 含量不小于 杂质含量 不大于 三级品 含量不小于 杂质含量 不大于 四级品 含量不小于 杂质含量 不大于 四 钴矿四 钴矿 钴是具有钢灰色和金属光泽的硬质金属 钴 Co 原子序数为 27 位于元素周期表第八族 原子量 58 93 它的主要物理 化学参数与铁 镍接近 属铁族元素 钴是一种高熔点和稳定性良好的磁性硬金属 它的居里点 失去磁性的临界温度点 为 1150 具永 磁性 熔点为 1495 沸点为 2900 具耐高温性 它是制造耐热合金 硬质合金 防腐合金 磁性 合金和各种钴盐的重要原料 广泛用于航空 航天 电器 机械制造 化学和陶瓷工业 因此 它是一种 重要的战略物资 我国钴金属资源量约为 140 万 t 绝大多数为伴生资源 单独的钴矿床极少 我国钴矿品位较低 均 作为矿山副产品回收 生产过程中由于品位低 生产工艺复杂 因此金属回收率低 生产成本高 1996 年我国钴金属产量 钴含量 229t 钴硫精矿产量 钴含量 192t 氧化钴 638t 近几年我国钴的年 消费量稳定在 1200t 左右 国内钴产量包括氧化钴折算为钴每年总计约 600 700t 国内钴产量尚不能 满足国内需求 每年约有半数需进口 一 矿石矿物原料特点 一 矿石矿物原料特点 目前 自然界中已发现的钴矿物和含钴矿物共百余种 分属于单质 碳化物 氮化物 磷化物和硅磷 化物 砷化物和硫砷化物 锑化物和硫锑化物 碲化物和硒碲化物 硫化物 硒化物 氧化物 氢氧化物 和含水氧化物氢氧化物 砷酸盐 碳酸盐以及硅酸盐等 14 大类 其中以硫化物 砷化物和硫砷化物最多 常见的用于提取钴的矿物原料见表 3 11 1 表表 3 11 1 主要钴矿物主要钴矿物 自然界中钴的存在形式有三种 独立钴矿物 呈类质同象或包裹体存在于某一矿物中 呈吸附 形式存在于某些矿物表面 其中以第二种存在形式最为普遍 以类质同象或显微包裹体存在于辉石 橄榄 石 磁铁矿和铬铁矿中的钴不能利用 而赋存于黄铁矿和磁黄铁矿中者则可以利用 铁矿石中以类质同象 或显微包裹体存在于硫化物和硫砷化物矿物中的钴 需加设浮选流程才能加以回收 而在铜镍矿中则无需 为它们加设另外的选矿流程 它们是和镍一同选出来并从冶炼镍的炉渣中回收的 所以从炉渣中提取钴的 生产成本较低 呈吸附形式存在的钴 目前不能为工业所利用 世界大洋底锰结核中含钴比较丰富 或许 成为下个世纪生产钴的主要矿物原料 二 用途与技术经济指标 二 用途与技术经济指标 钴的物理 化学性质决定了它是生产耐热合金 硬质合金 防腐合金 磁性合金和各种钴盐的重要原 料 钴基合金或含钴合金钢用作燃汽轮机的叶片 叶轮 导管 喷气发动机 火箭发动机 导弹的部件和 化工设备中各种高负荷的耐热部件以及原子能工业的重要金属材料 钴作为粉末冶金中的粘结剂能保证硬 质合金有一定的韧性 磁性合金是现代化电子和机电工业中不可缺少的材料 用来制造声 光 电和磁等 器材的各种元件 钴也是永久磁性合金的重要组成部分 在化学工业中 钴除用于高温合金和防腐合金外 还用于有色玻璃 颜料 珐琅及催化剂 干燥剂等 据英国 金属导报 报道 近期来自硬质金属部门和 超合金方面对钴的需求较为强劲 另外 钴在电池部门消费量增长率最高 国内有关报道讲 钴在蓄电池 行业 金刚石工具行业和催化剂行业的应用也将进一步扩大 从而对金属钴的需求呈上升趋势 单独钴矿床一般分为砷化钴矿床 硫化钴矿床和钴土矿矿床三类 它们的工业性能和工业要求见表 3 11 2 表表 3 11 2 钴矿工业要求钴矿工业要求 钴除单独矿床外 大量分散在夕卡岩型铁矿 钒钛磁铁矿 热液多金属矿 各种类型铜矿 沉积钴锰 矿 硫化铜镍矿 硅酸镍矿等矿床中 其品位虽低 但规模往往较大 是提取钴的主要来源 综合矿床伴 生钴的评价指标尚无统一规定 一般选冶性能好的矿石 含钴品位大于 0 01 钴精矿的品位 0 2 便 有价值 如果金属矿床规模大 矿石综合回收效果好 钴有多少算多少 钴硫精矿按化学成分 精矿分为六个等级 均按干矿品位计算 应符合以下规定 见表 3 11 3 表表 3 11 3 钴硫精矿精矿等级分类标准钴硫精矿精矿等级分类标准 五 铬矿简介五 铬矿简介 一 矿物原料特点 在自然界中目前已发现的含铬矿物约有 余种 分别属于氧化物类 铬酸盐类和硅酸盐类 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 或 其 含量为 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 或 其 含量为 二 铬矿的分类 有工业价值的铬矿物 其 含量一般都在 以上 其中常见的是 1 铬铁矿 化学成分为 介于亚铁铬铁矿 含 与镁铬铁矿 含 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 比重 具弱磁性 2 富铬类晶石 又称铬铁尖晶石或铝铬铁矿 化学成分为 含 其形态 物理性质 成因 产状及用途与铬铁矿相同 3 硬铬尖晶石 化学成分为 含 其形态 物理性 质 成因 产状及用途也与铬铁矿相同 三 铬矿用途与技术经济指标 铬铁矿石按工业用途划分为冶金级 化工级 耐火级和铸石级 1 冶金级铬矿石的工业要求 冶金级铬矿石主要用于冶炼各种铬铁合金 冶金用铬矿石按加工方式不同 选矿和天然矿 分为精矿 G 和块矿 K 两类 精矿按 含量的不同 分为 7 个牌号 其化学成分应符合表 1 的规定 表 1 精矿化学成分 化学成分 质量分数 Cr2O3 Cr2O3 FeOSiO2 MgO S P 牌号 不小于不大于 G 50A3 24 0 G 50B3 06 0 G 50C 50 0 2 56 0 14 00 0200 008 牌号化学成分 质量分数 Cr2O3 Cr2O3 FeOSiO2 MgO S P 不小于不大于 G 4848 02 58 014 00 0200 008 G 4545 01 78 018 00 0200 010 块矿按 Cr2O3 含量的不同 分为 3 个牌号 其化学成分应符合表 2 的规定 表 2 块矿化学成分 化学成分 质量分数 Cr2O3 Cr2O3 FeOAl2O3 S P 牌号 不小于不大于 K 4545 03 010 00 0200 008 K 4242 02 812 00 0200 008 K 3838 02 515 00 0200 010 物理状态 冶金用铬矿石中水分不允许大于 10 冶金用铬矿石粒度不允许大于 300mm 冶金用 铬矿石中不允许混入外来杂质 冶金级铬铁矿石还可用来冶炼金属铬 目前我国冶炼金属铬的方法有火法和湿法两种 采用湿法冶炼 金属铬要求 铬矿石或精矿含 此外矿石粒 度小于 目的应占 以上 2 耐火级铬矿石的工业要求 在耐火材料工业中 铬矿石主要用来制造镁铬砖 铬砖和铬铝砖等 用于生产耐火材料的铬矿石分为两个品级 一级品用作天然耐火材料 质量要求 二级品用作生产铬砖 铬镁砖 质量要求 以上两个品级 矿石块度都要求在 之间 而且矿石中不允许有大于 的夹 石 3 化工级铬矿石的工业要求 在化学工业上 铬矿石主要用来生产重铬酸盐 铬盐 再用它作原料生产其他铬化合物产品 铬盐 用铬矿石工业要求 Cr2 3 Si 少量 4 铸石级铬矿石的工业要求 用以生产辉绿岩铸石的铬矿石 其质量要求 六 镍矿六 镍矿 镍是一种银白色金属 首先是 1751 年