铬铁矿

铬铁矿铬铁矿（图1）铬铁矿（块状、等轴晶系）（Chromite massive Isometric）是岩浆作用的矿物，常产于超基性岩中，与橄榄石共生；也见于砂矿中。

外表看来很像磁铁矿，一般呈块状或粒状的集合体。

在冶金工业上，铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。

铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢。

金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。

铬铁矿是短缺矿种，储量少，产量低。

目录超微碳铬铁（含碳小于0.03%）、金属铬、硅铬合金。

它相当坚硬，黑色半金属光泽。

铬铁矿是金属铬的主要来源，也可用于高温耐火材料。

铬铁矿一般呈块状或粒状的集合体。

铬铁矿化学成分为FeCr2O4、晶体属等轴晶系的氧化物矿物。

成分中的铁常可部分被镁所置换，当以Mg为主时，则名镁铬铁矿（magnesiochromite）。

具正常尖晶石型结构。

铬铁矿Cr2O3含量67.91％。

是工业铬的主要来源，也可用制高温耐火材料，如铬砖。

摩斯硬度5.5～6，比重3.9～4.8。

具弱磁性。

铬铁矿仅产于超基性或基性岩中。

大型铬铁矿矿床主要产于南非的德兰士瓦、津巴布韦的圭洛附近，俄罗斯的斯维德洛夫斯克地区以及古巴等地。

中国铬铁矿的产地有西藏、甘肃和陕西等地。

在冶金、玻璃、水泥工业中使用镁铬砖及铬镁砖。

由于在水泥回转窑上使用含铬制品会产生6价铬化合物，基于环境保护的原因，逐渐被镁铝尖晶石制品或白云石制品取代。

此外，用于提炼金属铬、生产铬铁合金、不锈钢、制造重铬酸盐等。

编辑本段结构特性铬铁矿化学组成：(Mg,Fe)Cr2O4，成分比较复杂，广泛存在Cr2O3、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO五种基本组分的类质同象置换。

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

鉴定特征：以其黑色，条痕深棕色，硬度大和产于超基性岩中为鉴定特征；铬铁矿，外表看来很像磁铁矿，不同之处是磁性很弱，条痕为棕色，和磁铁矿的黑色不同。

成因产状：岩浆作用的矿物，常产于超基性岩中，与橄榄石共生；也见于砂矿中著名产地：世界著名产地有中国四川、甘肃、西藏、青海、俄罗斯、古巴、南太平洋法属NewCaledonia、南非共和国、土耳其、菲律宾和Rhodesia 等地。

名称来源：铬，Chromitim一字，来自希腊语Chroma，指颜色；这是因为一切含铬的化合物，都具有显著的颜色。

晶体形态：六八面体晶体晶体结构：晶系和空间群：等轴晶系，Fd3m；晶胞参数：a0=8.325-8.344埃；粉晶数据：2.52(1)1.46(0.9)1.6(0.9)物理性质：铬铁矿(图3)硬度：5.5-6.5比重：4.3-4.8g/cm3解理：无解理断口：参差到平坦颜色：黑色条痕：深棕色透明度：不透明光泽：金属光泽其他：具弱磁性，含铁量高者磁性较强光学性质：质体；n=2.08编辑本段原料特点铬铁矿(图4)铬具有亲氧性和亲铁性，以亲氧性较强，只有在还原和硫的逸度较高的情况下才显示亲硫性。

在内生作用条件下铬一般呈三价。

六次酸位的Ｃｒ３＋和Ａｌ３＋Ｆｅ３＋的离子半径相接近，故它们之间可以呈广泛的类质同象。

此外，可与铬类质同象代替的元素还有Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ等，所以在镁铁硅酸盐矿物和副矿物中有铬的广泛分布。

在表生带强烈氧化条件下（碱性介质），Ｃｒ３＋氧化成Ｃｒ６＋形式的铬酸根离子，使不活动的铬离子变成易溶的铬阴离子发生迁移。

遇极化性很强的离子（如Ｃｕ、Ｐｂ等），则形成难溶的铬酸性矿物。

在自然界中目前已发现的含铬矿物约有５０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（Ｍｇ、Ｆｅ２＋）（Ｃｒ、Ａｌ、Ｆｅ３＋）２Ｏ４或（Ｍｇ、Ｆｅ２＋）Ｏ（Ｃｒ、Ａｌ、Ｆｅ３＋）２Ｏ３，其Ｃｒ２Ｏ３含量为１８％～６２％。

有工业价值的铬矿物，其Ｃｒ２Ｏ３含量一般都在３０％以上，其中常见的是：１、铬铁矿化学成分为（Ｍｇ、Ｆｅ）Ｃｒ２Ｏ４，介于亚铁铬铁矿（ＦｅＣｒ２Ｏ４，含ＦｅＯ３２。

０９％、Ｃｒ２Ｏ３６７。

９１）与镁铬铁矿（ＭｇＣｒ２Ｏ４，含ＭｇＯ２０。

９６％、Ｃｒ２Ｏ３７９。

０４％）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５。

５，比重４。

２～４。

８，具弱磁性。

铬铁矿是岩浆成因矿物，产于超基性岩中，当含矿岩石遭受风化破坏后，铬铁矿常转入砂矿中。

铬铁矿是炼铬的最主要的矿物原料，富含铁的劣质矿石可作高级耐火材料。

２、富铬类晶石又称铬铁尖晶石或铝铬铁矿。

化学成分为Ｆｅ（Ｃｒ，Ａｌ）２Ｏ４，含Ｃｒ２Ｏ３３２％～３８％。

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（Ｍｇ、Ｆｅ）（Ｃｒ、Ａｌ）２Ｏ４，含Ｃｒ２Ｏ３３２％～５０％。

其形态、物理性质、成因、产状及用途也与铬铁矿相同。

[1]编辑本段地理分布中国已查明的56个铬铁矿区分布于全国13个省、市、自治区。

其中以西藏为最多，保有储量425.1万t，占全国总保有储量的39.4%。

其次是内蒙古，保有储量174.4万t，占16.5％；新疆，保有储量165.2万t，占15.3％；甘肃，保有储量149.6万t，占13.6％。

以上4个省（区）保有储量合计为914.3万t，占全国总保有储量的84.8％。

其余北京、青海、河北、吉林、湖北、陕西、山西、四川、云南等9个省（市、自治区）保有储量合计只有163.6万t，仅占全国总保有储量的15.2％。

如按行政区看，主要集中在西南区（426.3万t，占39.6％）、西北区（370.6万t，占34.4％）、华北区（274.9万t，占25.5％），而东北和中南两行政区只占0.5％，华东区目前尚未查明有铬铁矿储量。

编辑本段矿物分类铬铁矿(图5)铬铁矿在市场上按使用要求一般分为3类：（1）高铬铬铁矿（冶金用），含Cr2O348％以上，Cr2O3／FeO比值大。

（2）高铁铬铁矿（化工用），含Cr2O350％以上，含SiO2、Al2O3少。

（3）高铝铬铁矿（耐火材料用），含Cr2O330％～35％，含Al2O3、MgO多。

耐火材料用的铬矿的矿物组成中含MgO%26bull;Cr2O3、MgO%26bull;Al2O3多，含FeO%26bull;Cr2O3及FeO%26bull;Fe2O3少者为好。

辉绿岩铸石用铬矿含Cr2O310％～20％、SiO2%26lt;10％。

编辑本段冶炼过程铬铁是铬和铁组成的铁合金，是炼钢的重要合金添加剂。

冶炼铬铁用的铬铁矿一般要求含Cr2O340～50％，铬与铁比值大于2.8。

近年大量生产的含铬50％的“装料级铬铁”，用含Cr2O3和铬与铁比值较低的矿石。

铬铁按不同含碳量分为碳素铬铁（包括装料级铬铁）、中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁等。

常用的还有硅铬合金、氮化铬铁等。

铬铁主要用作炼钢的合金添加剂，过去都在炼钢的精炼后期加入。

冶炼不锈钢等低碳钢种，必须使用低、微碳铬铁，因而精炼铬铁生产一度得到较大规模的发展。

由于炼钢工艺的改进，现在用AOD法（见炉外精炼）等生产不锈钢等钢种时，用碳素铬铁（主要是装料级铬铁）装炉，因而只需在后期加低、微碳铬铁调整成分，所以现在铬铁生产重点是炼制碳素铬铁。

铬铁矿(图6)碳素铬铁用还原电炉冶炼，采用焦炭作还原剂，硅石或铝土矿作熔剂。

炉渣成分一般为SiO227～33％，MgO30～34％，Al2O326～30％，Cr2O3＜9.0％。

由于形成碳化铬，产品含碳4～9％。

现代冶炼铬铁的还原电炉容量为10000～48000千伏安，一般采用封闭固定式，冶炼电耗3000～4000千瓦？时／吨。

冶炼硅铬合金的电炉与铬铁还原电炉相似，冶炼方法有一步法和二步法两种。

一步法用铬铁矿、硅石、焦炭配加熔剂冶炼。

二步法采用碳素铬铁、硅石、焦炭作原料进行无渣法冶炼，冶炼过程大体与硅铁生产相仿。

冶炼电耗每吨3000～4000千瓦？时左右。

中、低、微碳铬铁一般以硅铬合金、铬铁矿和石灰为原料，用1500～6000千伏安电炉精炼脱硅，采用高碱度炉渣操作（CaO/SiO2为1.6～1.8）。

低、微碳铬铁还大规模地采用热兑法进行生产。

生产时用两台电炉，一炉冶炼硅铬合金，一炉熔化由铬矿和石灰组成的熔渣。

精炼反应分两个阶段在两个盛桶内进行：①熔渣炉的熔渣注入第一盛桶后，把另一盛桶中已经初步脱硅的硅铬合金兑入，由于熔渣氧化剂过剩量很大，脱硅充分，可获得含硅低于0.8％、含碳低达0.02％的微碳铬铁。

②第一盛桶内反应后的熔渣（含Cr2O3约15％）移至第二个盛桶后，把硅铬电炉炼就的硅铬合金（含硅45％）热兑入渣内，反应后得到初步脱硅的硅铬合金（含硅约25％），兑入第一盛桶进一步脱硅，熔渣含Cr2O3低于2～3％可抛弃。

吹氧法精炼中、低碳铬铁，用液态碳素铬铁做原料，吹炼时向熔池中加入少量石灰、萤石造渣，出铁前加硅铬合金或硅铁以回收渣中的铬。

微碳铬铁的吹炼则在一定真空度下才有可能。

真空固态脱碳法精炼，用磨细的高碳铬铁为原料，其中磨细的高碳铬铁的一部分经氧化焙烧作氧化剂，配加水玻璃或其他粘合剂，压成团块，经低温干燥后，在车底式真空炉内，于真空度0.5～10毫米汞柱、温度1300～1400℃下加热还原35～50小时，可得到含碳低于0.03％甚至低于0.01％的微碳铬铁。

铬通过中间介质：铬铁合金的熔合进入铁，钢材和许多超合金里。

方法是用碳和/或硅在高温的电弧熔炉里通过火法冶金还原铬铁矿石。

铬铁合金本质上是铁和铬的一种合金并人为地加入相当量的碳和硅。

编辑本段矿业简史铬铁矿(图7)铬元素是法国化学家福克林于1798年发现的。

铬铁矿石于1799年首次发现于俄罗斯的乌拉尔山区，该矿的发现与开发成为18世纪世界铬铁矿的主要供应来源，那时铬主要用在化学工业上。

1827年在美国的马里兰州发现铬铁矿之后，在宾夕法尼亚州和弗吉尼亚州又相继发现了铬铁矿，从而使美国成了当时世界铬铁矿有限的供给国之一。

1860年土耳其发现了一个大矿床，供给国际市场。

直到1906年印度和罗得西亚发现铬矿为止，土耳其一直是铬铁矿供应的主要来源。

到目前为止，世界上已有40余个国家和地区发现了铬铁矿，总储量达37亿t，产量达1000万t以上。

中国虽然在1949年以前在吉林、宁夏、河北等地发现过一些铬铁矿的线索，但并没有做过深入的调查和研究，全国仅知有2个矿点，一为吉林开山屯，一为宁夏小松山，前者已被日本侵略者掠夺殆尽。

新中国成立以后，由于工业发展的需要，开始了铬铁矿的寻找与勘查工作。