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富铁矿

富铁矿

富铁矿（high-grade 铁矿石），是指含铁量至少在50%的铁矿石。这些富矿是世界上铁的来源，但是，它的储量正在日益减少。反之则为贫铁矿，贫铁矿的含铁量在20-40%。

全球铁矿质量差异大，南半球如澳大利亚、南非、印度等国富铁矿多且品位高；而北半球如中国、美国、俄罗斯等国储量虽大，但品位较低。南非、印度、澳大利亚、巴西铁矿石品位超55%，而加拿大、中国、乌克兰和美国则约为30%，中国仅为31.3%，低于全球平均的48.3%。全球超85%富铁矿源自沉积变质型铁矿，而中国富铁矿类型多样，涵盖矽卡岩型、沉积变质型、火山岩型（含陆相与海相）及岩浆型铁矿床。

铁矿石是生产钢铁的主要原料，钢铁在国防、工业、农业、交通运输、建筑等领域都有广泛的应用，是应用最广泛和用量最大的一种金属，是现代工业的基础产业。但铁矿的开采，对土地、空气和水资源都有一定的破坏。

历史

四大文明古国人是铁器时代初期最早发现和使用铁的文明之一。在公元前3000年，古埃及人就可以提炼石陨石中的铁来制造工具。公元前1200年后，亚西利亚人逐渐掌握了冶炼铁器的技术，并开始大规模的开采铁矿和生产铁制品。在人工炼铁技术发展之前，很多文明都曾使用过陨铁来制作铁器。古埃及、美洲、中国商代都曾有陨铁制作的铁器。

公元前6世纪，中国已炼出可供浇铸的液态生铁，铸成铁器，应用于生产，并发明了铸铁柔化术。人工炼铁技术的发展加快了铁器取代铜器等生产工具的历史进程。公元前1300~公元前1100年，冶铁术传入两河流域和古埃及。随着技术的传播和发展，欧洲的部分地区于公元前1000年左右也进入了铁器时代，到公元1400年左右，欧洲发明水力鼓风炉以后，欧洲才出现冶炼生铁。水力鼓风的出现加大了风量，提高了风压，使燃烧更充分，提高了冶炼的强度和温度，也促进了欧洲冶铁技术的发展。

20世纪60年代末，美国钢铁公司的一架直升机在亚马逊热带雨林执行探矿任务时，因需加油而寻找降落地点。最终，在一个区域成功降落，该区域地表缺乏植被覆盖，并呈现红色。直升机上的地质人员观察到这一特征后，采集了样本带回分析。分析结果显示，该地区的铁矿石品位高达66%。卡拉加斯铁矿位于太古代铁矿建造中，其矿层风化厚度介于100至150米之间，而条带状磁铁矿的氧化厚度最高可达500米。该铁矿80%的储量由地表松软的褐铁矿和下方约300米厚的赤铁矿层构成。至今，已探明的铁矿石储量达到180亿吨，平均品位为65.4%。

20世纪70年代，穆通铁矿被发现，它地处巴西、玻利维亚交界处，位于玻利维亚圣克鲁斯省遥远的日耳曼·布施(GermanBusch）地区，面积83万平方千米，区内分布一条延伸约15千米的矿脉，矿石矿物主要是赤铁矿和磁铁矿，由铁矿与斑纹大理石矿两种矿层叠积而成。已探明铁品位63%~66%的铁矿石800亿吨，其中玻利维亚570亿吨，铁品位低于63%的没有评估的含铁石英岩更加巨大。未估算资源量的含铁石英岩含铁量也达45%，该矿埋藏于近地表，可以露天开采，由于地处热带雨林，交通不方便，基本没有开采，是目前世界上尚未开发的最大高品位单体矿。

2024年10月，齐河县-禹城地区富铁矿勘查资源量评审认定，山东齐河—禹城地区的富铁矿储量达到惊人的1.04亿吨，成为我国首个亿吨级富铁矿。

主要特征

矿物组成

金属矿物主要为磁铁矿，少量是假像赤铁矿和黄铁矿；脉石矿物以石英为主，次为镁铁闪石及辉石，少量碳酸岩矿物。副矿物主要有磷灰石、锆石等。

结构特征

细粒富铁矿石，呈纹层状构造，中粗粒富铁矿石呈块状，局部可见重结晶加大呈变斑晶特征。显微镜下清楚显示，贫矿到富矿，矿石组构由条纹条带状逐步过渡演化为中细粒-粗粒变晶结构和致密团块状构造，原贫矿中的条纹条带特征几乎完全消失。

形成原因

硅铁建造中有热液交代型四氧化三铁富矿、同生沉积型磁铁富矿以及震旦纪钓鱼台组底部的风化淋滤型赤铁矿富矿三种类型。风化淋滤型赤铁富矿规模小，分布局限，工业意不大；同生沉积型磁铁富矿在条带状磁铁石英岩中局部富集，矿体小而分散，一般不成工业富矿体，目前仅在歪头山铁矿中发现小型富矿；而硅铁建造中的热液交代型磁铁富矿则是本区的重要类型。矿田内的富矿储量，几乎全出自该类型。

富铁矿体地质

硅铁建造多分布在太古宙钾质花岗石中，成为花岗质岩系中大小不等的包体。富矿体赋存在条带状四氧化三铁石英岩的厚大贫矿层内。如弓长岭二矿区第六层铁矿为最大的矿层，矿体长4800m，厚5一110m。矿区138个富矿体中有65个赋存在该矿层内，占全矿区富矿储量的77.1%。其中最大的富矿体长2940m，厚2-30m，延深大于1000m。富矿与贫矿的规模成正比，一般表现为上部富矿体小而分散，下部大而集中的特点。

富矿体明显受构造控制。主要产于走向断层、横向断层及二者组成的断裂带中。分布在走向断层中的矿体呈层状、似层状、透镜状，矿体规模一般比较大，其产状和围岩基本一致。在走向断层和横向断层组成的断裂带中的富矿体为脉状、扁豆状、裹状、不规则树枝状。有的矿脉明显的穿切贫矿层进入蚀变围岩中。

富矿体的边部有较强的围岩蚀变，分带明显，如弓长岭矿区由富矿体向两侧可划分为磁铁矿铁铝榴石绿泥片岩带一镁铁闪石、铁铝榴石绿泥片岩带一蚀变斜长角闪岩带。樱桃园矿区则为石英云母绿泥片岩带一云母绿泥片岩带一绿泥片岩带。对上述蚀变岩中主要矿物绿泥石的研究表明，在不同蚀变带内，绿泥石类型变化为：蠕绿泥石一铁质蠕绿泥石一鳞绿泥石。其氧化系数f为0.11-0.17-0.24逐渐增加。绿泥石的这种标型特征指示了镁铁交代和铁交代的热液蚀变过程。从蚀变岩石化学成分的含量变化来看，在富矿形成过程中，蚀变围岩的某些主要造岩组分有带出带人现象。带入围岩的组分有K、Na、Fe3+、Fe2+，而从围岩带出的组分是Ca、Mg、Al、Si。说明富矿是与富含K、Na的碱性介质溶液有关。这类富铁矿石中的微量元素S、Cu、K、Na、Pb、Zn、Ni要比条带状贫铁矿中的含量显著增高，同样表明富矿的形成与碱性介质有关。

富矿的矿石类型以四氧化三铁富矿为主，当绿泥石含量高则为绿泥石富铁矿。在鞍山市一带，磁铁富矿的上部还有假像赤铁富矿，其中含有少量的磁赤铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿。脉石矿物主要为石英、磷绿泥石，其次有镁铁闪石、铁铝榴石、石墨、透闪石及文石，矿物成分较复杂。

热液的来源

在富矿体的周围大面积出露钾质花岗石。经研究，它们与围岩蚀变、富矿石的物质成分等方面都有密切的关系。弓长岭富铁矿石和贫铁矿石的包体研究表明*爆裂法测定富矿石中磁铁矿的形成温度为325-355℃压力及盐度校正后为535℃；气体包体成分分析为Na、Mg、Cl、H2、H2S、CO2、CH4等。高温高压实验查明，在2000×105pa，500-580℃，H=6-12，fO2=10-25-10-29x105pa条件下，能形成含铁铝榴石、镁铁闪石、绿泥石和磁铁矿，说明富铁是在高温（500-600℃）、弱碱性（pH=8-10）强还原条件下形成。

各种不同类型矿石中石英包体的盐度测定得知，贫铁矿中平均含盐度为6.9-13%，富矿中为17.2-19.8%，而钾质花岗石中为18.8%。由此可见，四氧化三铁富矿与贫矿具有明显差别，而与钾质花岗岩近于一致。蚀变岩中Sn含量的增高与硅铁建造周围钾质花岗岩中Sn的含量近于一致。钾质花岗岩和富铁矿石中黄铁矿的S均富含重硫且值相近。此外，钾质花岗岩和富铁蚀变岩的同位素年龄十分相近，皆为2500Ma。

上述表明富矿形成的热液是由钾质花岗岩提供的，热液具有高盐特点，并且富含Na、Mg、Fe、Cu、Zn、Pb、K、Cl、S、CO2、H2、CH4等组分，其性质为碱性溶液。

富铁矿的成矿过程

早太古宙硅铁建造在沉积之后，遭受了角闪岩相区域变质作用的改造。在强期形变过程中，紧闭倒转褶皱的翼部出现了走向断裂和横向断裂。随着钾质花岗石的侵位，富含钠的碱性热溶液沿着这些断裂动移，在高温高压条件下对围岩首先进行镁铁交代，形成了镁铁闪石、铁铝榴石、磷绿泥石及各种蚀变岩。在铁矿层中，铁交代及去硅形成四氧化三铁富矿。富铁矿形成的最后阶段是硫化物阶段，使富矿中出现了细脉状黄铁矿、黄铜矿。

在富矿体形成的过程中，由于富钠、钾的碱性介质的参与，使硅铁建造中的铁再次活化、迁移聚集。这种富矿的形成过程又称之为化学重就位作用。

分布区域

作为冶金工业最主要的原材料，铁矿石在自然界储量十分丰富。根据美国地质调查局（United States Geological Survey，USGS）《矿产品概要2019》公布的数据，2018年世界铁矿石资源总量估计为8000亿吨，其中铁含量超过2300亿吨。已探明可开采铁矿石储量约为1700亿吨，其中铁含量约840亿吨。全球主要铁矿石生产国铁矿资源储量见表1-1。可以看出，全球铁矿资源分布广泛，但不均衡，主要集中在少数几个国家和地区。位列前10位的国家依次是澳大利亚、加拿大、俄罗斯、巴西、中国、玻利维亚、几内亚、印度、乌克兰和智利，这10个国家铁矿资源量达到6650亿t，占到全球铁矿资源总量的81.3%。

全球铁矿质量差别较大，整体呈现“南多北少”，即：南半球国家富铁矿多，品位高，开采价值大，如澳大利亚、南非、印度、委内瑞拉等；而中国、美国、俄罗斯、乌克兰等北半球国家虽总体储量较大，但矿石整体品位低，开采和使用成本高。南非、印度、澳大利亚、巴西等国铁矿石平均品位均在55%以上，加拿大、中国、乌克兰和美国铁矿石平均品位约为30%，中国仅为31.3%，低于全球铁矿石平均含量（48.3%）。

全球铁矿石生产能力布局和资源分布不相匹配，部分国家铁矿资源丰富，但受经济发展水平、技术能力限制，生产能力不足，无法提供足量、稳定的铁矿石输出。全球铁矿石供给与需求地区差异明显，目前铁矿石运输主要以海运为主，铁矿石运输占到世界干散货运输量的1/3，对铁矿石价格产生较大影响。

世界三大富铁矿

穆通大铁矿

世界最大的铁矿是巴西和玻利维亚交界的穆通大铁矿，面积83万平方公里。63-66%的铁矿石800亿吨，其中玻利维亚570亿，低于63%的没有评估含铁石英岩更加巨大，玻利维亚甚至对于自己的富铁矿石都没有认真评估。未计算的含铁石英岩含铁量45%。该矿也在地表，可以露天开采，因为，地处热带雨林，交通不方便，基本没有开采。　　

据悉，已有六家公司就穆通铁矿项目的投资事宜与玻利维亚国有ESM公司展开接触，投资额可能高达16亿美元。穆通铁矿的总储量约为400亿吨，ESM公司拥有半数资源开采权，另外50%资源归印度京德勒钢和能源公司（JSPL）所有。 2007年JSPL和玻利维亚府达成一项协议，计划在40年内投资21亿美元，共同开发穆通铁矿，并建设一个年产能为170万吨的长材厂、一个年产能600万吨的海绵铁厂和一个年产能1000万吨的球团厂。2010年钢厂建设工程还未展开，铁矿开采已经开始。　

玻利维亚府对JSPL不断施压，威胁取消该项目，并没收该项目1800万美元的保证金。JSPL计划最初每年铁矿石产量为1000万吨，今后6年产量将提高到2000万吨。委内瑞拉、中国、俄罗斯和澳大利亚的一些公司也对投资穆通铁矿项目怀有兴趣。

米纳斯吉斯铁矿

世界第二大铁矿在巴西的铁四边形地区，其中主体是米纳斯吉斯铁矿面积是7000平方公里，富铁矿分两种含铁量平均分别是60%和68.5%的铁矿石，达300亿吨。

未风化的含铁石英岩含铁量45%，未计算储量，该铁四边形地区对于米纳斯吉斯铁矿以外的地区也未做勘探。米纳斯吉斯铁矿是巴西主要开采的铁矿，是丹参河谷的基地。

澳大利亚铁矿

世界第三大铁矿在澳大利亚，面积8万平方公里，富铁矿达250亿吨，含铁量是50-66%。可以露天开采，夹杂的贫矿品位为45%，达70亿吨。未认真勘探的品位为30-50%的含铁石英岩达64000亿吨。这里是澳大利亚的几个巨大的世界级的铁矿开采公司的开采基地。这三个铁矿，就是对于富矿都没有认真评估过，澳大利亚也仅仅是对于地表的富矿做了比较认真的评估。

中国三大富铁矿

中国富铁矿资源大多数零散的分布在约300个矿区中，能构成单独开采的大型富铁矿只有辽宁省辽阳市弓长岭铁矿二矿区、海南省石碌铁矿、山东省莱芜市张家洼街道铁矿等几处。

弓长岭铁矿二矿区

辽宁省辽阳市弓长岭铁矿二矿区的富铁矿矿石量已达1.64亿吨，为大型规模，富铁矿石中有用铁矿物主要为磁铁矿，属于磁铁富矿石，矿石中铁元素平均含量达50%以上，最高达65%，另外还有大量的贫铁矿石正在开采利用。

海南省石碌铁矿

海南省石碌铁矿的富铁矿矿石量已超过4亿吨，为大型规模，富铁矿石中有用铁矿物主要为赤铁矿，属于赤铁富矿石，矿石中铁元素平均含量达50%以上，最高达69%。

张家洼铁矿

山东省莱芜市张家洼街道铁矿的富铁矿矿石量已达6600多万吨，达大型规模，富铁矿石中有用铁矿物主要为磁铁矿，属于磁铁富矿石，矿石中铁元素平均含量达58%；另外还有约2亿吨贫铁矿石。

青藏高原的富矿点

中国地质调查局对青藏高原空白区的地质调查，新发现三处潜在资源储量超过5000万吨规模的富铁矿点，其中一个潜在资源量超过1亿吨。此次进行的青藏高原空白区1：25万区域地质调查新发现了3个富铁矿点，每个矿点的潜在资源量都超过了5000万吨，都达到了中型矿的规模，其中一个矿点的潜在资源量甚至超过1亿吨，属于罕见的大型富铁矿。

它们的发现对建设中国新矿产资源基地，缓解国家战略性矿产资源紧张的压力，促进西部大开发和东西部协调发展都具有重大意义。

应用领域

钢铁生产

富铁矿是钢铁制造的重要原料，全球98％以上的铁矿石用于钢铁冶炼，冶炼成含碳量不同的生铁和钢。生铁一般含碳量在2%以上，按用途不同分为炼钢生铁、铸造生铁、合金生铁。钢的含碳量一般在2%以下，通常钢的品种按合金元素组成不同分为碳钢和合金钢。钢铁是国防、工业、农业、交通运输、建筑等国民经济各个领域中应用最广泛和用量最大的一种金属，是现代工业的基础产业。

建筑行业

房屋建筑和基础设施是钢铁消费的重要领域。铁矿的主要用途之一是为钢铁行业提供原料，满足大量的钢材需求，用于建造房屋、道路、隧道、桥梁和高速铁路等基础设施。随着社会的发展，现代社会对钢材的要求也会越来越高，高速铁路的发展就对开发高强度、高韧性以及高耐腐蚀的钢材提出了新的要求。

机械制造

由铁矿冶炼而成的钢材在机械制造行业有着广泛的应用。钢材具有较高的强度、耐磨性、耐腐蚀性和可塑性等特点，同时可以通过热处理和表面处理等加工工艺进一步提升和优化性能，大到各种机床、工程机械、操作平台和工具，小到各种机械零件，都和钢材有关，因此钢材成为制造各种机械部件的理想选择。另外，在汽车制造方面，钢材用于制造车身、底盘、发动机零件等。在航空航天方面，可以用来制造航母飞行甲板。

电力能源

钢铁制造的管道可以用于超长石油和天然气输送，这种方式是现有方式中安全性较高、损耗和运费较低的模式。同时，钢铁在发电站、输电线路等电力行业中也有广泛应用，它能够承受高温和压力，并保持结构的稳定性，也可以制作电子元件、电表电阀等。

其他领域

铁矿石还用作合成氨的催化剂(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)及水泥工业等，但用量很少。

矿石开采

铁矿的开采主要分为露天和地下两种方式。露天开采是在地表开阔场地进行，通过穿孔爆破、采装、运输和排土等步骤获取铁矿石，这是全球主流的采矿方法。而地下开采则是从铁矿矿床内部提取矿石，采用的方法有崩落采矿法、空场采矿法和填充采矿法等，具体步骤包括矿床的开拓、采准、切割和回采。

铁矿冶炼

炼铁过程实质上是铁矿石在还原物质（CO、H2、C）和适宜温度等条件下通过物化反应得到还原后的生铁。按工艺分为高炉炼铁和非高炉炼铁两种。

高炉炼铁是指在高炉中以冶金焦做燃料和还原剂，将铁矿石中的铁进行还原，得到温度和成分符合要求的液态生铁。高炉生产时，将铁矿石、焦炭、造渣用熔剂从炉顶装入，从炉子下部的风口吹入经预热的空气。在炉内生成的CO在上升过程中与含铁矿物发生还原反应得到液态生铁，然后从铁口放出。副产品是高炉渣和高炉煤气，高炉渣从渣口排出。高炉煤气从炉顶排出，经除尘后可以做燃料。高炉反应过程示意图如下

非高炉炼铁法是除高炉炼铁以外的其他炼铁工艺方法的总称，按工艺特征、产品类型及用途可归纳为两大类，即直接还原法和熔融还原法。直接还原(direct 还原)法是指在低于熔化温度下，铁矿石未经熔化而保持外形还原成金属铁。由于还原失去氧形成大量气孔，在显微镜下观察形似海绵，故也称海绵铁。这种方法不能大规模用于转炉炼钢，只适用于代替废钢作为电炉炼钢的原料。熔融还原(冶炼 reduction)法是指在熔融状态下将铁矿石还原成高碳生铁。这种方法适合于各种炼钢用途。

尾矿处理

铁矿尾矿是铁矿石选矿后剩余的废料。处理尾矿的方法包括再选和回收其中的有价金属。由于原矿性质各异，尾矿中的金属含量和形态不同，因此回收时需采用重选、弱磁选、强磁选、浮选或联合选别等工艺。尾矿主要由砂石构成，可作为混凝土骨料、制砖材料、水泥填充料等建筑材料。将其用于生产微晶玻璃则是一种高价值的利用方式。此外，尾矿可直接填充采空区作为井下填料，且因其富含微量元素，还能用于制造微量元素化肥，改良土壤。

环境影响

铁矿开采活动，特别是露天采场和矿渣、尾矿堆放，不仅大量占用土地，破坏基础设施和农田，还通过地表污染扩散至周边区域，其实际危害远超堆放地点本身。地下开采导致的采空区和地表开挖，易引发地质灾害如开裂、崩塌和滑坡，严重威胁人员安全和造成经济损失。开采过程中产生的废水废渣未经妥善处理即排放，严重污染地下水和地表水，导致泉水干涸、河流断流，破坏水均衡系统。同时，采矿产生的废气、粉尘和废渣排放加剧大气污染，可能引发酸雨。此外，铁矿开采还导致严重的水土流失和土地沙化，因地表物质被剥离、扰动，植被和土壤结构受损，废石废渣等松散物质加速这一过程。值得注意的是，采矿活动还可能诱发地震，进一步增加环境风险。

参考资料

海南“亚洲第一富铁矿”将建成矿物博物馆和公园.凤凰网.2024-11-04

Large high-grade iron ore deposit found in east China.english.news.cn.2024-11-04

齐河地下藏着一座“国家级大宝矿”!省里刚刚认证!.德州大众网.2024-11-04

张招崇等:我国铁矿成矿背景与富铁矿成矿机制.腾讯网.2024-11-04

山东探获亿吨级富铁矿.新华社.2024-11-04

1.04亿吨!齐河-禹城地区探获亿吨级富铁矿，成为全国首个亿吨级富铁矿资源基地。.闪电新闻.2024-11-04

我国铁矿的六种类型.湖南省地质院.2024-11-04

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