鉻鐵礦（塊狀、等軸晶系）（Chromite massive Isometric）是巖漿作用的礦物，常產(chǎn)于超基性巖中，與橄欖石共生；也見于砂礦中。外表看來很像磁鐵礦，一般呈塊狀或粒狀的集合體。在冶金工業(yè)上，鉻鐵礦主要用來生產(chǎn)鉻鐵合金和金屬鉻。鉻鐵合金作為鋼的添加料生產(chǎn)多種高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐磨、耐高溫、耐氧化的特種鋼。金屬鉻主要用于與鈷、鎳、鎢等元素冶煉特種合金。鉻鐵礦是短缺礦種，儲量少，產(chǎn)量低。在工業(yè)上，經(jīng)常把鉻鐵、鉻尖晶石、富鉻尖晶石、硬鉻尖晶石等類似礦物，統(tǒng)稱為鉻鐵礦。

礦物資料

簡介

鉻鐵礦是一種礦物，主要成分為鐵、鎂和鉻的氧化物：(Fe，Mg)Cr2O4，是尖晶石的一種。它是唯一可開采的鉻礦石，礦物成分較復(fù)雜，鎂的含量不定，有時(shí)也含鋁和鐵元素。自然界含鉻礦物約30種,但具有工業(yè)價(jià)值的只有鉻鐵礦,中國常見的有鉻鐵礦、鋁鉻鐵礦和富鉻尖晶石。

鉻鐵礦難熔，用作耐火材料，也用于制取三氧化二鉻、重鉻酸鈉、重鉻酸鉀等鉻化合物。

礦石成份

鉻鐵礦是鉻和鐵的氧化物礦物。有高碳鉻鐵（含碳為4~8%）、中碳鉻鐵（含碳為0.5~4%）、低碳鉻鐵（含碳0.15~0.50%）、微碳鉻鐵（含碳為0.06%）、超微碳鉻鐵（含碳小于0.03%）、金屬鉻、硅鉻合金。它相當(dāng)堅(jiān)硬，黑色半金屬光澤。鉻鐵礦是金屬鉻的主要來源，也可用于高溫耐火材料。鉻鐵礦一般呈塊狀或粒狀的集合體。鉻鐵礦化學(xué)成分為FeCr2O4、晶體屬等軸晶系的氧化物礦物。成分中的鐵?？刹糠直绘V所置換，當(dāng)以Mg為主時(shí)，則名鎂鉻鐵礦（magnesiochromite）。具正常尖晶石型結(jié)構(gòu)。鉻鐵礦Cr2O3含量67.91%。是工業(yè)鉻的主要來源，也可用制高溫耐火材料，如鉻磚。摩斯硬度5.5～6，比重3.9～4.8。具弱磁性。鉻鐵礦僅產(chǎn)于超基性或基性巖中。大型鉻鐵礦礦床主要產(chǎn)于南非的德蘭士瓦、津巴布韋的圭洛附近，俄羅斯的斯維德洛夫斯克地區(qū)以及古巴等地。中國鉻鐵礦的產(chǎn)地有西藏、甘肅和陜西等地。

礦物分類

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Cr2O348%以上，Cr2O3/FeO比值大。

（2）高鐵鉻鐵礦（化工用），含Cr2O350%以上，含SiO2、Al2O3少。

（3）高鋁鉻鐵礦（耐火材料用），含Cr2O330%～35%，含Al2O3、MgO多。耐火材料用的鉻礦的礦物組成中含MgO•Cr2O3、MgO•Al2O3多，含F(xiàn)eO•Cr2O3及FeO•Fe2O3少者為好。輝綠巖鑄石用鉻礦含Cr2O310%～20%、SiO2<10%。

用途

在冶金、玻璃、水泥工業(yè)中使用鎂鉻磚及鉻鎂磚。由于在水泥回轉(zhuǎn)窯上使用含鉻制品會產(chǎn)生六價(jià)鉻化合物，基于環(huán)境保護(hù)的原因，逐漸被鎂鋁尖晶石制品或白云石制品取代。此外，用于提煉金屬鉻、生產(chǎn)鉻鐵合金、不銹鋼、制造重鉻酸鹽等。

鉻礦是發(fā)展冶金、國防、化工等工業(yè)不可缺少的礦產(chǎn)資源,主要用于冶金工業(yè)生產(chǎn)不銹鋼及各種合金鋼、合金,在玻璃、陶瓷、、耐火材料等方面也有廣泛用途。包括：

鑄造級：用于大型鑄鋼件、鑄造型砂、鋼包引流砂

冶金級：用于生產(chǎn)高碳鉻鐵和低微碳鉻鐵

耐火級/化工級：用于生產(chǎn)鎂鉻砂、鎂鉻磚等耐火材料

南非的草原高地復(fù)合構(gòu)造是世界上的鉻礦資源儲量最豐富的地區(qū)，占全世界已知鉻儲量的76.1%。其中西礦帶是以魯斯騰堡（RUSTENBUG）為中心，而東礦帶以斯蒂爾波特（STEELPOORT）和博格斯福德（BUGERSFORT）

著名產(chǎn)地

鉻鐵礦的產(chǎn)地主要為巴西和古巴，生產(chǎn)國則主要是印度、伊朗、巴基斯坦、阿曼、津巴布韋、土耳其和南非，共占世界產(chǎn)量的80%，其中南非一國的產(chǎn)量便占40%。鉻鐵礦主要存在于中國的四川、西藏、甘肅、青海等省份。

結(jié)構(gòu)特性

化學(xué)組成

(Mg,Fe)Cr2O4，成分比較復(fù)雜，廣泛存在Cr2O3、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO五種基本組分的類質(zhì)同象置換。

化學(xué)通式

（Mg、Fe2 ）（CR、Al、Fe3 ）2O4或（Mg、Fe2 ）O（Cr、Al、Fe3 ）2O3，其Cr2O3含量為18%～62%。

鑒定特征

黑色，條痕深棕色，硬度大和產(chǎn)于超基性巖中為鑒定特征；鉻鐵礦，外表很像磁鐵礦，不同之處是磁性很弱，條痕為棕色，和磁鐵礦的黑色不同。

成因產(chǎn)狀

巖漿作用的礦物，常產(chǎn)于超基性巖中，與橄欖石共生；也見于砂礦中

晶體形態(tài)

六八面體晶體

晶體結(jié)構(gòu)

晶系和空間群：等軸晶系，F(xiàn)d3m；晶胞參數(shù)：a0=8.325-8.344埃；粉晶數(shù)據(jù)：2.52(1)1.46(0.9)1.6(0.9)

物理性質(zhì)

斷口：參差到平坦

顏色：黑色

條痕：深棕色

透明度：不透明

光澤：金屬光澤

其他：具弱磁性，含鐵量高者磁性較強(qiáng)

光學(xué)性質(zhì)：質(zhì)體；n=2.08

原料特點(diǎn)

二種主要特性

鉻具有親氧性和親鐵性，以親氧性較強(qiáng)，只有在還原和硫的逸度較高的情況下才顯示親硫性。在內(nèi)生作用條件下鉻一般呈三價(jià)。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(zhì)同象。此外，可與鉻類質(zhì)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(qiáng)烈氧化條件下（堿性介質(zhì)），Cr3 氧化成Cr6 形式的鉻酸根離子，使不活動(dòng)的鉻離子變成易溶的鉻陰離子發(fā)生遷移。遇極化性很強(qiáng)的離子（如Cu、Pb等），則形成難溶的鉻酸性礦物。

已發(fā)現(xiàn)的類型

此外還有少數(shù)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(yè)價(jià)值的鉻礦物都屬于鉻尖晶石類礦物，它們的化學(xué)通式為（Mg、Fe2 ）（Cr、Al、Fe3 ）2O4或（Mg、Fe2 ）O（Cr、Al、Fe3 ）2O3，其Cr2O3含量為18%～62%。

價(jià)值礦物

有工業(yè)價(jià)值的鉻礦物，其Cr2O3含量一般都在30%以上，其中常見的是：

礦石成分

化學(xué)成分為（Mg、Fe）Cr2O4，介于亞鐵鉻鐵礦（FeCr2O4，含F(xiàn)eO32約9%，Cr2O367約91%）與鎂鉻鐵礦（MgCr2O4，含MgO20。96%、Cr2O3 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。鉻鐵礦為等軸晶系，晶體呈細(xì)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(chǎn)于超基性巖中，當(dāng)含礦巖石遭受風(fēng)化破壞后，鉻鐵礦常轉(zhuǎn)入砂礦中。

富鉻類晶石

又稱鉻鐵尖晶石或鋁鉻鐵礦?；瘜W(xué)成分為Fe（Cr，Al）2O4，含Cr2O332%～38%。其形態(tài)、物理性質(zhì)、成因、產(chǎn)狀及用途與鉻鐵礦相同。

硬鉻尖晶石

化學(xué)成分為（Mg、Fe）（Cr、Al）2O4，含Cr2O332%～50%。其形態(tài)、物理性質(zhì)、成因、產(chǎn)狀及用途也與鉻鐵礦相同。

地理分布

中國已查明的56個(gè)鉻鐵礦區(qū)分布于全國13個(gè)省、市、自治區(qū)。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(nèi)蒙古，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13.6%。以上4個(gè)?。▍^(qū)）保有儲量合計(jì)為914.3萬噸，占全國總保有儲量的84.8%。其余北京、青海、河北、吉林、湖北、陜西、山西、四川、云南等9個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）保有儲量合計(jì)只有163.6萬噸，僅占全國總保有儲量的15.2%。如按行政區(qū)看，主要集中在西南區(qū)（426.3萬噸，占39.6%）、西北區(qū)（370.6萬噸，占34.4%）、華北區(qū)（274.9萬t，占25.5%），而東北和中南兩行政區(qū)只占0.5%，華東區(qū)目前尚未查明有鉻鐵礦儲量。

冶煉過程

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Cr2O340～50%，鉻與鐵比值大于2.8。大量生產(chǎn)的含鉻50%的“裝料級鉻鐵”，用含Cr2O3和鉻與鐵比值較低的礦石。

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(chǎn)一度得到較大規(guī)模的發(fā)展。由于煉鋼工藝的改進(jìn)，用AOD法（見爐外精煉）等生產(chǎn)不銹鋼等鋼種時(shí)，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(diào)整成分，所以鉻鐵生產(chǎn)重點(diǎn)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，硅石或鋁土礦作熔劑。爐渣成分一般為SiO227～33%，MgO30～34%，Al2O326～30%，Cr2O3<9.0%。由于形成碳化鉻，產(chǎn)品含碳4～9%?，F(xiàn)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(shí)/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(jìn)行無渣法冶煉，冶煉過程大體與硅鐵生產(chǎn)相仿。冶煉電耗每噸3000～4000千瓦？時(shí)左右。

中、低、微碳鉻鐵一般以硅鉻合金、鉻鐵礦和石灰為原料，用1500～6000千伏安電爐精煉脫硅，采用高堿度爐渣操作（CaO/SiO2為1.6～1.8）。低、微碳鉻鐵還大規(guī)模地采用熱兌法進(jìn)行生產(chǎn)。生產(chǎn)時(shí)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(yīng)分兩個(gè)階段在兩個(gè)盛桶內(nèi)進(jìn)行：①熔渣爐的熔渣注入第一盛桶后，把另一盛桶中已經(jīng)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(dá)0.02%的微碳鉻鐵。②第一盛桶內(nèi)反應(yīng)后的熔渣（含Cr2O3約15%）移至第二個(gè)盛桶后，把硅鉻電爐煉就的硅鉻合金（含硅45%）熱兌入渣內(nèi)，反應(yīng)后得到初步脫硅的硅鉻合金（含硅約25%），兌入第一盛桶進(jìn)一步脫硅，熔渣含Cr2O3低于2～3%可拋棄。

吹氧法精煉中、低碳鉻鐵，用液態(tài)碳素鉻鐵做原料，吹煉時(shí)向熔池中加入少量石灰、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(tài)脫碳法精煉，用磨細(xì)的高碳鉻鐵為原料，其中磨細(xì)的高碳鉻鐵的一部分經(jīng)氧化焙燒作氧化劑，配加水玻璃或其他粘合劑，壓成團(tuán)塊，經(jīng)低溫干燥后，在車底式真空爐內(nèi)，于真空度0.5～10毫米汞柱、溫度1300～1400℃下加熱還原35～50小時(shí)，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(zhì)：鉻鐵合金的熔合進(jìn)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(zhì)上是鐵和鉻的一種合金并人為地加入相當(dāng)量的碳和硅。

礦業(yè)簡史

鉻元素是法國化學(xué)家?？肆钟?798年發(fā)現(xiàn)的。鉻鐵礦石于1799年首次發(fā)現(xiàn)于俄羅斯的烏拉爾山區(qū)，該礦的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)成為18世紀(jì)世界鉻鐵礦的主要供應(yīng)來源，那時(shí)鉻主要用在化學(xué)工業(yè)上。1827年在美國的馬里蘭州發(fā)現(xiàn)鉻鐵礦之后，在賓夕法尼亞州和弗吉尼亞州又相繼發(fā)現(xiàn)了鉻鐵礦，從而使美國成了當(dāng)時(shí)世界鉻鐵礦有限的供給國之一。1860年土耳其發(fā)現(xiàn)了一個(gè)大礦床，供給國際市場。直到1906年印度和羅得西亞發(fā)現(xiàn)鉻礦為止，土耳其一直是鉻鐵礦供應(yīng)的主要來源。到目前為止，世界上已有40余個(gè)國家和地區(qū)發(fā)現(xiàn)了鉻鐵礦，總儲量達(dá)37億t，產(chǎn)量達(dá)1000萬t以上。

中國雖然在1949年以前在吉林、寧夏、河北等地發(fā)現(xiàn)過一些鉻鐵礦的線索，但并沒有做過深入的調(diào)查和研究，全國僅知有2個(gè)礦點(diǎn)，一為吉林開山屯，一為寧夏小松山，前者已被日本侵略者掠奪殆盡。新中國成立以后，由于工業(yè)發(fā)展的需要，開始了鉻鐵礦的尋找與勘查工作。50年代初東北重工業(yè)部組隊(duì)赴開山屯、地質(zhì)部組隊(duì)進(jìn)入寧夏小松山及河北高寺臺、大廟一帶開展了工作。60年代在北京密云、甘肅肅北進(jìn)行了鉻鐵礦普查工作，最后發(fā)現(xiàn)了密云縣放馬峪鉻鐵礦和肅北的大道爾吉鉻鐵礦。但是我國鉻鐵礦資源的真正突破應(yīng)該說是在新疆和西藏發(fā)現(xiàn)鉻鐵礦之后。新疆開展鉻鐵礦工作是在50年代后期，1958年進(jìn)行放射性測量時(shí)發(fā)現(xiàn)了薩爾托海鉻鐵礦，1959-1964年又用重力、磁力和鉆探方法找到了鯨魚鉻鐵礦。1964-1966年地質(zhì)部在新疆組織了會戰(zhàn)。1970年鯨魚礦山建成投產(chǎn)，這是當(dāng)時(shí)唯一正規(guī)建井開拓的鉻鐵礦礦山。西藏鉻鐵礦是在50年代末、60年代初發(fā)現(xiàn)的，經(jīng)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(chǎn)地。

資源狀況

截至1996年底，中國共探明鉻鐵礦礦區(qū)56處，累計(jì)探明鉻鐵礦礦石儲量1314.9萬t，其中A B C級占43%，為565.2萬t?？鄢龤v年開采與損耗，保有鉻鐵礦礦石儲量1077.9萬t，其中A B C級占34%，為368.4萬t。鉻鐵礦的儲量增長還是很快的，1957年累計(jì)探明儲量只有18.1萬t，到1965年增長到223.3萬t，1985年為1190.7萬t，至19996年達(dá)到1314.9萬t。鉻鐵礦資源總量為4400萬t，資源潛力為3100萬t。1995年世界鉻鐵礦儲量為37億t，儲量基礎(chǔ)為74億t，主要集中在南非（儲量30億t、儲量基礎(chǔ)55億t）、津巴布韋（儲量1.4億t、儲量基礎(chǔ)9.3億t）、哈薩克斯坦（儲量3.2億t、儲量基礎(chǔ)3.2億t）、俄羅斯（儲量400萬t、儲量基礎(chǔ)4.6億t），其他儲量比較多的國家還有芬蘭、印度、巴西、土耳其等（表3.4.2）。若以A B C級儲量與這些國家的儲量基礎(chǔ)相比，中國遠(yuǎn)在它們之后。

1、礦床規(guī)模小，分布零散

目前尚未發(fā)現(xiàn)有儲量大于500萬t的大型鉻鐵礦床，就是儲量超過100萬t的中型礦床也只有4個(gè)，它們是西藏的羅布莎、甘肅的大道爾吉、新疆的薩爾托海、內(nèi)蒙古的賀根山（3756礦）。其余均為儲量在100萬t以下的小型礦床。就是儲量最大的羅布莎礦床，396萬t儲量分布在7個(gè)礦群100多個(gè)礦體中，最大的礦體長只有325m。

2、分布區(qū)域不均衡，開發(fā)利用條件差

如上所述，鉻鐵礦礦床保有儲量的84.8%分布在西藏、新疆、甘肅、內(nèi)蒙古這些邊遠(yuǎn)?。▍^(qū)），運(yùn)輸線長，交通不便。

3、貧礦與富礦儲量大體各占一半

現(xiàn)保有儲量中，貧礦儲量占46.3%（499.3萬t）、富礦占53.7%（578.6萬t）。富礦主要分布在西藏和新疆，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

鉻鐵礦儲量中適合單獨(dú)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，像新疆的鯨魚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t，后者采出了17.63萬t。

5、礦床成因類型單一

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我國尚未開發(fā)。

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

冶金工業(yè)要求

冶金級鉻礦石主要用于冶煉各種鉻鐵合金。用來冶煉鉻鐵合金的鉻礦石又按不同的冶煉用途分為4個(gè)品級：

品級 Cr2O3 Cr2O3 P（%） S（%） SiO2（%） 塊度mm 用途

（%） /FeO

Ⅰ ≥50 >3 － － <1.2 氮化鉻鐵

Ⅱ ≥45 ≥2.5~3 <0.03 <0.05 <6 中低微碳鉻鐵

Ⅲ ≥40 ≥2.5 <0.07 <0.05 <6 40~50 電爐碳素鉻鐵

Ⅳ ≥32 ≥2.5 <0.07 <0.05 <6 40~75 高爐碳素鉻鐵

除了上述成分要求外，用于高爐冶煉碳素鉻鐵的塊度要求為40～75mm，電爐冶煉碳素鉻鐵的塊度為40～50mm。

冶金級鉻鐵礦石還可用來冶煉金屬鉻，目前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Cr2O3≥38%、Cr2O3/FeO>2、SiO2<12%、Al2O3<10%，此外礦石粒度小于180目的應(yīng)占80%以上。

耐火級工業(yè)要求

在耐火材料工業(yè)中，鉻礦石主要用來制造鎂鉻磚、鉻磚和鉻鋁磚等。

用于生產(chǎn)耐火材料的鉻礦石分為兩個(gè)品級。一級品用作天然耐火材料，質(zhì)量要求：Cr2O3≥35%、SiO2≤8%、CaO≤2%。二級品用作生產(chǎn)鉻磚、鉻鎂磚，質(zhì)量要求：Cr2O3≥30%～32%、SiO2≤11%、CaO≤3%。

以上兩個(gè)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。

化工級工業(yè)要求

在化學(xué)工業(yè)上，鉻礦石主要用來生產(chǎn)重鉻酸鹽（鉻鹽），再用它作原料生產(chǎn)其他鉻化合物產(chǎn)品。鉻鹽用鉻礦石工業(yè)要求：Cr2O3≥30%、Cr2O3/FeO≥2～2。5，SiO2少量。

鑄石級工業(yè)要求

用以生產(chǎn)輝綠巖鑄石的鉻礦石，其質(zhì)量要求：Cr2O3≥10%～20%，SiO2≤10%。

其他鉻礦石的工業(yè)要求

品級 Cr2O3（%） Cr2O3/FeO SiO2% CaO% 塊度mm 用途

耐火級 Ⅰ ≥35 ≤8 ≤2 50~300 天然耐火材料

Ⅱ ≥30~32 ≤11 ≤3 50~300 鉻磚鉻鎂（鋁）磚

化工級≥30 ≥2~2.5 少量重鉻酸鹽（鉻鹽）

鑄石級≥10~20≤1   輝綠巖鑄石

耐火級兩個(gè)品級，礦石中不允許有大于5~8mm的夾石。