鉻鐵礦

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（含碳小於0.03%）、金屬鉻、硅鉻合金。它相當堅硬，黑色半金屬光澤。鉻鐵礦是金屬鉻的主要來源，也可用於高溫耐火材料。鉻鐵礦一般呈塊狀或粒狀的集合體。鉻鐵礦化學成分為FeCr2O4、晶體屬等軸晶系的氧化物礦物。成分中的鐵常可部分被鎂所置換，當以Mg為主時，則名鎂鉻鐵礦(magnesiochromite)。具正常尖晶石型結構。鉻鐵礦Cr2O3含量67.91％。是工業鉻的主要來源，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。鉻鐵礦僅產於超基性或基性岩中。大型鉻鐵礦礦床主要產於南非的德蘭士瓦、辛巴威的圭洛附近，俄羅斯的斯維德洛夫斯克地區以及古巴等地。中國鉻鐵礦的產地有西藏、甘肅和陝西等地。

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

化學通式

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

鑒定特徵

黑色，條痕深棕色，硬度大和產於超基性岩中為鑒定特徵；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。

成因產狀

岩漿作用的礦物，常產於超基性岩中，與橄欖石共生；也見於砂礦中

晶體形態

六八面體晶體

晶體結構

晶系和空間群：等軸晶系，Fd3m；晶胞參數：a0=8.325-8.344埃；粉晶數據：2.52(1)1.46(0.9)1.6(0.9)

物理性質

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

光學性質：質體；n=2.08

化學組成：(Mg,Fe)Cr2O4，成分比較複雜，廣泛存在Cr2O3、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO五種基本組分的類質同象置換。

鑒定特徵：以其黑色，條痕深棕色，硬度大和產於超基性岩中為鑒定特徵；鉻鐵礦，外表看來很像磁鐵礦，不同之處是磁性很弱，條痕為棕色，和磁鐵礦的黑色不同。

成因產狀：岩漿作用的礦物，常產於超基性岩中，與橄欖石共生；也見於砂礦中。

著名產地：世界著名產地有中國四川、甘肅、西藏、青海、俄羅斯、古巴、南太平洋法屬NewCaledonia、南非共和國、土耳其、菲律賓和Rhodesia等地。

名稱來源：鉻，Chromitim一字，來自希臘語Chroma，指顏色；這是因為一切含鉻的化合物，都具有顯著的顏色。

晶體形態：六八面體晶類。

晶體結構：晶系和空間群：等軸晶系，Fd3m；晶胞參數：a0=8.325-8.344埃；粉晶數據：2.52(1)1.46(0.9)1.6(0.9)。

物理性質：硬度：5.5-6.5比重：4.3-4.8g/cm3解理：無解理斷口：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。

二種主要特性

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佈。在表生帶強烈氧化條件下（鹼性介質），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。

已發現的類型

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於隕石中。

具有工業價值的鉻礦物都屬於鉻尖晶石類礦物，它們的化學通式為（Mg、Fe2+）（Cr、Al、Fe3+）2O4或（Mg、Fe2+）O（Cr、Al、Fe3+）2O3，其Cr2O3含量為18%～62%。

在自然界中目前已發現的含鉻礦物約有50餘種，分別屬於氧化物類、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於隕石中。具有工業價值的鉻礦物都屬於鉻尖晶石類礦物，它們的化學通式為（Mg、Fe2＋）（CR、Al、Fe3＋）2O4或（Mg、Fe2＋）O（Cr、Al、Fe3＋）2O3，其Cr2O3含量為18％～62％。

有工業價值的鉻礦物，其Cr2O3含量一般都在30％以上，其中常見的是：

1.鉻鐵礦：化學成分為（Mg、Fe）Cr2O4，介於亞鐵鉻鐵礦（FeCr2O4，含FeO32.09％、Cr2O367.91）與鎂鉻鐵礦（MgCr2O4，含MgO20.96％、Cr2O379.04％）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，晶體呈細小的八面體，通常呈粒狀和緻密塊狀集合體，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。鉻鐵礦是岩漿成因礦物，產於超基性岩中，當含礦岩石遭受風化破壞后，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。

2.富鉻類晶石：又稱鉻鐵尖晶石或鋁鉻鐵礦。化學成分為Fe（Cr，Al）2O4，含Cr2O332％～38％。其形態、物理性質、成因、產狀及用途與鉻鐵礦相同。

3.硬鉻尖晶石：化學成分為（Mg、Fe）（Cr、Al）2O4，含Cr2O332％～50％。其形態、物理性質、成因、產狀及用途也與鉻鐵礦相同。

中國已查明的56個鉻鐵礦區分佈於全國13個省、市、自治區。其中以西藏為最多，保有儲量425.1萬t，佔全國總保有儲量的39.4%。其次是內蒙古，保有儲量174.4萬t，佔16.5％；新疆，保有儲量165.2萬t，佔15.3％；甘肅，保有儲量149.6萬t，佔13.6％。以上4個省（區）保有儲量合計為914.3萬t，佔全國總保有儲量的84.8％。其餘北京、青海、河北、吉林、湖北、陝西、山西、四川、雲南等9個省（市、自治區）保有儲量合計只有163.6萬t，僅佔全國總保有儲量的15.2％。如按行政區看，主要集中在西南區（426.3萬t，佔39.6％）、西北區（370.6萬t，佔34.4％）、華北區（274.9萬t，佔25.5％），而東北和中南兩行政區只佔0.5％，華東區目前尚未查明有鉻鐵礦儲量。

鉻鐵是鉻和鐵組成的鐵合金，是鍊鋼的重要合金添加劑。冶鍊鉻鐵用的鉻鐵礦一般要求含Cr2O340～50％，鉻與鐵比值大於2.8。近年大量生產的含鉻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。鉻鐵主要用作鍊鋼的合金添加劑，過去都在鍊鋼的精鍊後期加入。冶鍊不鏽鋼等低碳鋼種，必須使用低、微碳鉻鐵，因而精鍊鉻鐵生產一度得到較大規模的發展。由於鍊鋼工藝的改進，現在用AOD法（見爐外精鍊）等生產不鏽鋼等鋼種時，用碳素鉻鐵（主要是裝料級鉻鐵）裝爐，因而只需在後期加低、微碳鉻鐵調整成分，所以現在鉻鐵生產重點是煉製碳素鉻鐵。

碳素鉻鐵用還原電爐冶鍊，採用焦炭作還原劑，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％。由於形成碳化鉻，產品含碳4～9％。現代冶鍊鉻鐵的還原電爐容量為10000～48000千伏安，一般採用封閉固定式，冶鍊電耗3000～4000千瓦•時／噸。冶鍊硅鉻合金的電爐與鉻鐵還原電爐相似，冶鍊方法有一步法和二步法兩種。一步法用鉻鐵礦、硅石、焦炭配加熔劑冶鍊。二步法採用碳素鉻鐵、硅石、焦炭作原料進行無渣法冶鍊，冶鍊過程大體與硅鐵生產相仿。冶鍊電耗每噸3000～4000千瓦•時左右。

中、低、微碳鉻鐵一般以硅鉻合金、鉻鐵礦和石灰為原料，用1500～6000千伏安電爐精鍊脫硅，採用高鹼度爐渣操作(CaO/SiO2為1.6～1.8)。低、微碳鉻鐵還大規模地採用熱兌法進行生產。生產時用兩台電爐，一爐冶鍊硅鉻合金，一爐熔化由鉻礦和石灰組成的熔渣。精鍊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，由於熔渣氧化劑過剩量很大，脫硅充分，可獲得含硅低於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Cr2O3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Cr2O3低於2～3％可拋棄。

吹氧法精鍊中、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。

真空固態脫碳法精鍊，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，經低溫乾燥后，在車底式真空爐內，於真空度0.5～10毫米汞柱、溫度1300～1400℃下加熱還原35～50小時，可得到含碳低於0.03％甚至低於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並人為地加入相當量的碳和硅。

鉻元素是法國化學家福克林於1798年發現的。鉻鐵礦石於1799年首次發現於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，那時鉻主要用在化學工業上。1827年在美國的馬里蘭州發現鉻鐵礦之後，在賓夕法尼亞州和弗吉尼亞州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。到目前為止，世界上已有40餘個國家和地區發現了鉻鐵礦，總儲量達37億t，產量達1000萬t以上。

中國雖然在1949年以前在吉林、寧夏、河北等地發現過一些鉻鐵礦的線索，但並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，一為寧夏小松山，前者已被日本侵略者掠奪殆盡。新中國成立以後，由於工業發展的需要，開始了鉻鐵礦的尋找與勘查工作。50年代初東北重工業部組隊赴開山屯、地質部組隊進入寧夏小松山及河北高寺台、大廟一帶開展了工作。60年代在北京密雲、甘肅肅北進行了鉻鐵礦普查工作，最後發現了密雲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該說是在新疆和西藏發現鉻鐵礦之後。新疆開展鉻鐵礦工作是在50年代後期，1958年進行放射性測量時發現了薩爾托海鉻鐵礦，1959-1964年又用重力、磁力和鑽探方法找到了鯨魚鉻鐵礦。1964-1966年地質部在新疆組織了會戰。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。西藏鉻鐵礦是在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，並使西藏成了鉻鐵礦的主要產地。

截至1996年底，中國共探明鉻鐵礦礦區56處，累計探明鉻鐵礦礦石儲量1314.9萬t，其中A＋B＋C級佔43％，為565.2萬t。扣除歷年開採與損耗，保有鉻鐵礦礦石儲量1077.9萬t，其中A＋B＋C級佔34％，為368.4萬t。鉻鐵礦的儲量增長還是很快的，1957年累計探明儲量只有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，儲量基礎為74億t，主要集中在南非（儲量30億t、儲量基礎55億t）、辛巴威（儲量1.4億t、儲量基礎9.3億t）、哈薩克（儲量3.2億t、儲量基礎3.2億t）、俄羅斯（儲量400萬t、儲量基礎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相比，中國遠在它們之後。１.礦床規模小，分佈零散目前尚未發現有儲量大於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，它們是西藏的羅布莎、甘肅的大道爾吉、新疆的薩爾托海、內蒙古的賀根山（3756礦）。其餘均為儲量在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儲量分佈在7個礦群100多個礦體中，最大的礦體長只有325m。２.分佈區域不均衡，開發利用條件差

如上所述，鉻鐵礦礦床保有儲量的84.8％分佈在西藏、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佔一半

現保有儲量中，貧礦儲量佔46.3％（499.3萬t）、富礦佔53.7％（578.6萬t）。富礦主要分佈在西藏和新疆，分別占富礦總量的73.5％和13.8％。從用途來看，冶金級儲量佔總儲量的37.4％、化工級儲量佔38.4％，耐火級儲量佔24.2％。４.露採礦少，小而易採的富鉻鐵礦都已采完

鉻鐵礦儲量中適合單獨露採的只有6％左右，絕大部分需要坑采。一些小而富且開採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，後者采出了17.63萬t。５.礦床成因類型單一

目前已知的鉻鐵礦礦床主要為岩漿晚期礦床。而世界上一些著名的具有層狀特徵的大型、特大型岩漿早期分凝礦床在我國尚未開發。

鉻是重要的戰略物資之一，由於它具有質硬、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中得到了廣泛的應用。在冶金工業上，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生產多種高強度、抗腐蝕、耐磨、耐高溫、耐氧化的特種鋼，如不鏽鋼、耐酸鋼、耐熱鋼、滾珠軸承鋼、彈簧鋼、工具鋼等。金屬鉻主要用於與鈷、鎳、鎢等元素冶鍊特種合金。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，鉻鐵礦用來製造鉻磚、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，進而製取其他鉻化合物，用於顏料、紡織、電鍍、製革等工業，還可製作催化劑和觸媒劑等。鉻鐵礦是我國的短缺礦種，儲量少，產量低，每年消費量的80%以上依靠進口。鉻礦是發展冶金、國防、化工等工業不可缺少的礦產資源，主要用於冶金工業生產不鏽鋼及各種合金鋼、合金、在玻璃、陶瓷、耐火材料等方面也有廣泛用途。

冶金級鉻礦石主要用於冶鍊各種鉻鐵合金。用來冶鍊鉻鐵合金的鉻礦石又按不同的冶鍊用途分為4個品級：

除了上述成分要求外，用於高爐冶鍊碳素鉻鐵的塊度要求為40～75mm，電爐冶鍊碳素鉻鐵的塊度為40～50mm。

冶金級鉻鐵礦石還可用來冶鍊金屬鉻，目前我國冶鍊金屬鉻的方法有火法和濕法兩種。採用濕法冶鍊金屬鉻要求：鉻礦石或精礦含Cr2O3≥38%、Cr2O3/FeO>2、SiO2<12%、Al2O3<10%，此外礦石粒度小於180目的應佔80%以上。

在耐火材料工業中，鉻礦石主要用來製造鎂鉻磚、鉻磚和鉻鋁磚等。

用於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：Cr2O3≥35%、SiO2≤8%、CaO≤2%。二級品用作生產鉻磚、鉻鎂磚，質量要求：Cr2O3≥30%～32%、SiO2≤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於5～8mm的夾石。

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：Cr2O3≥30%、Cr2O3/FeO≥2～2。5，SiO2少量。

用以生產輝綠岩鑄石的鉻礦石，其質量要求：Cr2O3≥10%～20%，SiO2≤10%。

耐火級兩個品級，礦石中不允許有大於5~8mm的夾石。

鉻是冶鍊不鏽鋼的重要原料，近幾年，隨著汽車、建築、家電等產業的快速發展，我國不鏽鋼的消費正以每年25%以上的速度增長，有人認為，到2007年中國不鏽鋼表觀消費量將達到500萬噸，相當於整個歐洲的消費量。據中國特鋼協會不鏽鋼分會公布，2003年我國不鏽鋼鍊鋼量達177.7萬噸，較上年增長60%以上，但人均不鏽鋼的消費量僅為3千克，相當於發達國家的1/3，世界平均消費水平的2/3。顯然不鏽鋼工業在我國將有巨大的發展潛力，同時對鉻鐵礦的消費需求將持續增長，然而國內鉻鐵礦儲量和生產量有限，因此未來供需差距將不斷擴大。

全國鉻鐵礦產量無精確統計，大致估計10多年來，我國鉻鐵礦礦山產量一直在十幾到二十萬噸的水平上徘徊。至於消費，我國從1990～2003年共消費鉻鐵礦1516萬噸（年均消費108萬噸），而國內的年產量僅在20萬噸左右。由於供需嚴重失衡，近幾年鉻鐵礦進口量增長顯著，1990年我國進口鉻鐵礦80.68萬噸，2000年、2001年、2002年我國進口鉻礦數量分別為111.79萬噸、109.04萬噸和114.27萬噸，到2003年進口量已達到177.91萬噸，比上年同期增長55.69%，相應的進口依存度由88.3%上升到2003年的94.7%。我國鉻鐵礦資源短缺，找礦不可能有大的突破。現有的幾個礦山的狀況是，西藏的羅布莎鉻礦經過擴建，開採規模可達10萬噸左右，新疆薩爾托海鉻礦可能減產到年產成品礦2萬噸左右，內蒙古的鉻礦生產可維持年產2000-3000噸精礦生產水平，甘肅大道爾吉鉻礦年產成品礦可達2萬噸左右，青海鉻礦產量不易穩定。由此可見，估計到2010年鉻鐵礦成品礦的產量不會超過15萬噸。

另據有關部門預測，到2020年，我國鉻鐵礦產量將為10萬噸左右，屆時需求量將為440萬噸，供需缺口則將上升到430萬噸，進口依存度也將分別升達98%。

據國際鉻發展協會（ICDA）數據，2003年世界鉻鐵消費量為540萬噸，鉻鐵供應量為525萬噸，供應缺口為15萬噸。預計2004年世界不鏽鋼粗鋼產量為2400萬噸，鉻鐵需求量預計為560萬噸，鉻鐵供應量僅為545萬噸，供應缺口仍為15萬噸。預計2005年世界鉻鐵市場將繼續呈現供不應求的局面，供應缺口將達到20萬噸；隨著新產能投產，2006年供應將改善。

南非Kermas集團Samancor鉻業公司預計2010年全球高碳鉻鐵開始短缺，2015年每年缺少210萬噸。

Hernic公司對未來幾年國際鉻鐵新增產能進行了如下預期：2004年產能增加20萬噸（ASAMetals公司5萬噸，哈薩克Kazchrome公司10萬噸，印度、中國及其他生產商增長5萬噸）；2005年增長20萬噸（ASAMetals公司2萬噸，哈薩克Kazchrome公司10萬噸，其他生產商[包括Hernic]8萬噸）。

世界高碳鉻鐵供需平衡表單位：萬噸。

有工業價值的鉻礦物，其Cr2O3含量一般都在30%以上，其中常見的是：

礦石成分

化學成分為（Mg、Fe）Cr2O4，介於亞鐵鉻鐵礦（FeCr2O4，含FeO32 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，晶體呈細小的八面體，通常呈粒狀和緻密塊狀集合體，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。鉻鐵礦是岩漿成因礦物，產於超基性岩中，當含礦岩石遭受風化破壞后，鉻鐵礦常轉入砂礦中。

富鉻類晶石

又稱鉻鐵尖晶石或鋁鉻鐵礦。化學成分為Fe（Cr，Al）2O4，含Cr2O332%～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（Mg、Fe）（Cr、Al）2O4，含Cr2O3 32%～50%。其形態、物理性質、成因、產狀及用途也與鉻鐵礦相同。