铬铁金属矿.doc

概述铬是重要的战略物资之一，由于它具有质硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀等特性，在冶金工业、耐火材料和化学工业中得到了广泛的应用。 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，如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船，以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。 在耐火材料上，铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。 铬铁矿在化学工业上主要用来生产重铬酸钠，进而制取其他铬化合物，用于颜料、纺织、电镀、制革等工业，还可制作催化剂和触媒剂等。 铬铁矿是我国的短缺矿种，储量少，产量低，每年消费量的８０％以上依靠进口。 一、矿物原料特点 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％、Ｃｒ２Ｏ３ ６７.９１）与镁铬铁矿（ＭｇＣｒ２Ｏ４，含ＭｇＯ２０.９６％、Ｃｒ２Ｏ３ ７９.０４％）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Ｃｒ２Ｏ３ ３２％～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Ｃｒ２Ｏ３ ３２％～５０％。其形态、物理性质、成因、产状及用途也与铬铁矿相同。 二、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。用来冶炼铬铁合金的铬矿石又按不同的冶炼用途分为４个品级（表3.4.1）。 表3.4.1冶炼铬铁合金用富矿（或精矿）的工业指标 t3-4-1.jpg 除了上述成分要求外，用于高炉冶炼碳素铬铁的块度要求为４０～７５ｍｍ，电炉冶炼碳素铬铁的块度为４０～５０ｍｍ。 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Ｃｒ２Ｏ３≥３８％、Ｃｒ２Ｏ３／ＦｅＯ＞２、ＳｉＯ２＜１２％、Ａｌ２Ｏ３＜１０％，此外矿石粒度小于１８０目的应占８０％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Ｃｒ２Ｏ３≥３５％、ＳｉＯ２≤８％、ＣａＯ≤２％。二级品用作生产铬砖、铬镁砖，质量要求Ｃｒ２Ｏ３≥３０％～３２％、ＳｉＯ２≤１１％、ＣａＯ≤３％。 以上两个品级，矿石块度都要求在５０～３００ｍｍ之间，而且矿石中不允许有大于５～８ｍｍ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Ｃｒ２Ｏ３≥３０％、Ｃｒ２Ｏ３／ＦｅＯ≥２～２.５，ＳｉＯ２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Ｃｒ２Ｏ３≥１０％～２０％，ＳｉＯ２≤１０％。 三、矿业简史 铬元素是法国化学家福克林（Ｌ.Ｎ.Ｖａｕｑｕｌｉｎ）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。 我国虽然在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。５０年代初东北重工业部组队赴开山屯、地质部组队进入宁夏小松山及河北高寺台、大庙一带开展了工作。６０年代在北京密云、甘肃肃北进行了铬铁矿普查工作，最后发现了密云县放马峪铬铁矿和肃北的大道尔吉铬铁矿。但是我国铬铁矿资源的真正突破应该说是在新疆和西藏发现铬铁矿之后。新疆开展铬铁矿工作是在５０年代后期，１９５８年进行放射性测量时发现了萨尔托海铬铁矿，１９５９～１９６４年又用重力、磁力和钻探方法找到了鲸鱼铬铁矿。１９６４～１９６６年地质部在新疆组织了会战。１９７０年鲸鱼矿山建成投产，这是当时我国唯一正规建井开拓的铬铁矿矿山。西藏铬铁矿是在５０年代末、６０年代初发现的，经过多年工作，探明了我国最大的铬铁矿矿床罗布莎铬铁矿，并使西藏成了我国铬铁矿的主要产地。 冶金级铬矿石主要用于冶炼各种铬铁合金。用来冶炼铬铁合金的铬矿石又按不同的冶炼用途分为４个品级（表3.4.1）。 表3.4.1冶炼铬铁合金用富矿（或精矿）的工业指标 t3-4-1.jpg 除了上述成分要求外，用于高炉冶炼碳素铬铁的块度要求为４０～７５ｍｍ，电炉冶炼碳素铬铁的块度为４０～５０ｍｍ。 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Ｃｒ２Ｏ３≥３８％、Ｃｒ２Ｏ３／ＦｅＯ＞２、ＳｉＯ２＜１２％、Ａｌ２Ｏ３＜１０％，此外矿石粒度小于１８０目的应占８０％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Ｃｒ２Ｏ３≥３５％、ＳｉＯ２≤８％、ＣａＯ≤２％。二级品用作生产铬砖、铬镁砖，质量要求Ｃｒ２Ｏ３≥３０％～３２％、ＳｉＯ２≤１１％、ＣａＯ≤３％。 以上两个品级，矿石块度都要求在５０～３００ｍｍ之间，而且矿石中不允许有大于５～８ｍｍ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Ｃｒ２Ｏ３≥３０％、Cr2Ｏ3／ＦｅＯ≥２～２.５，SiＯ２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Ｃｒ２Ｏ３≥１０％～２０％，ＳｉＯ２≤１０％。 三、矿业简史 铬元素是法国化学家福克林（Ｌ.Ｎ.Ｖａｕｑｕｌｉｎ）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。 我国虽然在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。５０年代初东北重工业部组队赴开山屯、地质部组队进入宁夏小松山及河北高寺台、大庙一带开展了工作。６０年代在北京密云、甘肃肃北进行了铬铁矿普查工作，最后发现了密云县放马峪铬铁矿和肃北的大道尔吉铬铁矿。但是我国铬铁矿资源的真正突破应该说是在新疆和西藏发现铬铁矿之后。新疆开展铬铁矿工作是在５０年代后期，１９５８年进行放射性测量时发现了萨尔托海铬铁矿，１９５９～１９６４年又用重力、磁力和钻探方法找到了鲸鱼铬铁矿。１９６４～１９６６年地质部在新疆组织了会战。１９７０年鲸鱼矿山建成投产，这是当时我国唯一正规建井开拓的铬铁矿矿山。西藏铬铁矿是在５０年代末、６０年代初发现的，经过多年工作，探明了我国最大的铬铁矿矿床罗布莎铬铁矿，并使西藏成了我国铬铁矿的主要产地。 一、资源状况 截至１９９６年底，我国共探明铬铁矿矿区５６处，累计探明铬铁矿矿石储量１３１４.９万t，其中Ａ＋Ｂ＋Ｃ级占４３％，为５６５.２万t。扣除历年开采与损耗，保有铬铁矿矿石储量１０７７.９万t，其中Ａ＋Ｂ＋Ｃ级占３４％，为３６８.４万t。 我国铬铁矿的储量增长还是很快的，１９５７年累计探明储量只有１８.１万t，到１９６５年增长到２２３.３万t，１９８５年为１１９０.７万t，至１９９６年达到１３１４.９万t（图3.4.1）。 图3.4.1我国铬铁矿累计探明储量增长曲线 m3-4-1.jpg 据黎彤教授测算，我国铬铁矿资源总量为４４００万t，资源潜力为３１００万t。 据美国矿业局统计，１９９５年世界铬铁矿储量为３７亿t，储量基础为７４亿t，主要集中在南非（储量３０亿t、储量基础５５亿t）、津巴布韦（储量１.４亿t、储量基础９.３亿t）、哈萨克斯坦（储量３.２亿t、储量基础３.２亿t）、俄罗斯（储量４００万t、储量基础４.６亿t），其他储量比较多的国家还有芬兰、印度、巴西、土耳其等（表3.4.2）。若以我国Ａ＋Ｂ＋Ｃ级储量与这些国家的储量基础相比，我国远在它们之后。 表3.4.2 我国铬铁矿累计探明储量增长曲线 t3-4-2.jpg 二、地理分布 我国已查明的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１３.９％。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％（图3.4.2、表3.4.3）。 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。 图3.4.2 中国铬铁矿分布图 m3-4-2.jpg 表3.4.3中国主要铬铁矿矿床 m3-4-3.jpg 三、资源特点 １.矿床规模小，分布零散 我国目前尚未发现有储量大于５００万t的大型铬铁矿床，就是储量超过１００万t的中型矿床也只有４个，它们是西藏的罗布莎、甘肃的大道尔吉、新疆的萨尔托海、内蒙古的贺根山（３７５６矿）。其余均为储量在１００万t以下的小型矿床。就是储量最大的罗布莎矿床，３９６万t储量分布在７个矿群１００多个矿体中，最大的矿体长只有３２５m。 ２.分布区域不均衡，开发利用条件差 如上所述，我国铬铁矿矿床保有储量的８４.８％分布在西藏、新疆、甘肃、内蒙古这些边远省（区），运输线长，交通不便。 ３.贫矿与富矿储量大体各占一半 现保有储量中，贫矿储量占４６.３％（４９９.３万t）、富矿占５３.７％（５７８.６万t）。富矿主要分布在西藏和新疆，分别占富矿总量的７３.５％和１３.８％。从用途来看，冶金级储量占总储量的３７.４％、化工级储量占３８.４％，耐火级储量占２４.２％。 ４.露采矿少，小而易采的富铬铁矿都已采完 我国铬铁矿储量中适合单独露采的只有６％左右，绝大部分需要坑采。一些小而富且开采容易的铬铁矿都已采完，像新疆的鲸鱼和西藏的东巧铬铁矿，分别在１９８３年和１９８２年闭坑，前者采出铬铁矿３１万t，后者采出了１７.６３万t。 ５.矿床成因类型单一 我国目前已知的铬铁矿矿床主要为岩浆晚期矿床。而世界上一些著名的具有层状特征的大型、特大型岩浆早期分凝矿床在我国尚未发现。 一、矿床时空分布及成矿规律 国内外的资料表明，所有的内生铬铁矿矿床均直接产于超基性岩体或基性超基性杂岩体中。 据统计，我国已发现的基性、超基性岩体总数约１１４４３个，出露面积１１１４７km２，其中超基性岩体８６３５个，面积４５１６km2，基性超基性杂岩体４６４个，面积３２８km２；基性岩体２３４４个，面积约６３０３km２。以上基性－超基性杂岩体及超基性岩体中含铬铁矿的岩体共２８个。 我国含铬铁矿基性超基性岩形成时间，几乎从前寒武纪直到第三纪，但其中构成有工业价值的含铬基性超基性岩体主要为海西期和阿尔卑斯期，其次是前寒武纪和加里东期。 海西期的基性超基性岩体主要分布于我国北方，从天山经内蒙古到大、小兴安岭一线。已知有１９个岩带，其岩体大多侵位于泥盆纪、石炭纪地层中，以镁质超基性岩为主，个别岩体为铁质超基性岩。其中西准噶尔、大道尔吉－窑街和内蒙古北三个岩带，是我国重要铬铁矿分布区。该时期铬铁矿的保有储量合计为４９４.８万t，占全国铬铁矿储量的４５.９０％。 阿尔卑斯期的铬铁矿主要分布于我国西南地区，已知有１案鲅掖溲姨宕蠖嗍治挥谏先场⒅邢沦尥澈蜕习综淹持校姨逡悦局食匝椅鳎糠治食匝摇Ｆ渲醒怕巢夭冀ㄈ友掖筒乇毖掖俏夜钪匾母跆蠓植记８檬逼诟跆蟊Ｓ写⒘亢霞莆矗玻３万t，占全国铬铁矿总储量的３９.５６％。 前寒武纪已知有１８个岩带，主要分布于中朝和扬子准地台区。其岩体主要侵位于太古宙、元古宙变质岩系中，以铁质超基性岩为主。该时期的铬铁矿目前主要分布在燕山岩带，其次为湖北黄陵岩区，合计保有储量１０３.５万t，占全国铬铁矿总储量的９.６０％。 加里东期已知有８个岩体，主要分布于祁连地槽区，侵位于中寒武世和早奥陶世地层中，为镁质超基性岩。该时期的铬铁矿合计保有储量５３.３万t，占全国铬铁矿总储量的４.９４％。 表３.４.４列出了我国各个时期铬铁矿的保有储量及主要产地。 表3.4.4我国铬铁矿各成矿期储量及主要矿区 t3-4-4.jpg 二、矿床类型 在１９８７年全国矿床储量委员会颁布的铬铁矿地质勘探规范中，将铬铁矿矿床划分为内生铬铁矿床和外生铬铁矿床两大类，内生铬铁矿床又分为岩浆早期（分凝）矿床和岩浆晚期矿床；外生铬铁矿分为残坡积矿床和海滨砂矿等。由于岩浆早期（分凝）矿床和外生矿床在我国尚无工业矿床，现仅就岩浆晚期矿床介绍如下。 岩浆晚期矿床形成于岩浆晚期阶段，按其地质特征可分为两类 一类主要产于前寒武纪地台区内以纯橄榄岩为主的纯橄榄岩单斜辉石岩型岩体中。矿体多赋存在纯橄榄岩岩相内的粗粒伟晶纯橄榄岩中，与围岩呈渐变过渡关系，矿体边界需靠分析化验圈定。矿体形态复杂，多呈扁豆状、透镜状、脉状和不规则团块状。已知矿床规模均属小型，矿体长一般几十米，最大２００m左右，厚０.５～７m。金属矿物主要为铬铁矿，其次为少量磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿。矿石结构主要为自形、半自形、他形细粒中粒结构。矿石构造主要为不同类型的浸染状、块状、条带状构造，还常见有显微环状、斑点状构造。矿石含Ｃｒ２Ｏ３５％～２０％，Ｃｒ２Ｏ３／ＦｅＯ小于２，基本上为贫矿。这类矿床有河北的高寺台、毛家厂；北京的放马峪、平顶山等矿床。 另一类主要产于古生代以来的地槽区内以斜辉辉橄岩为主的纯橄榄斜辉辉橄岩型镁质岩体中。矿体多赋存于斜辉辉橄岩相或该岩相与纯橄榄岩相接触带附近的纯橄榄岩异离体中，常成群、成带、分段集中分布。矿体与围岩界线清楚。矿体多呈不规则的豆荚状、似脉状、囊状和柱状等。矿石矿物成分中除铬尖晶石和蛇纹石、绿泥石外，尚有橄榄石、斜方辉石、铬绿泥石、钙铬榴石、铬云母、针镍矿、镍黄铁矿、硫砷钴矿及铂族元素矿物等。矿石结构主要为他形中粗粒结构和自形、半自形细中粒结构，还见有斑状压碎结构及交代细脉结构。矿石构造主要为致密块状、浸染状构造，还有条带状和角砾状构造。该类矿床有一部分矿石，Ｃｒ２Ｏ３含量在４５％以上，Ｃｒ２Ｏ３／ＦｅＯ大于３.５；另一部分矿石，Ｃｒ２Ｏ３含量为２０％－３５％，Ｃｒ２Ｏ３／ＦｅＯ为２～２.７。矿床规模有中型，也有小型。这类矿床是我国铬铁矿的主要类型，像西藏的罗布莎、东巧；新疆的萨尔托海；内蒙古的贺根山等矿床均属于这种类型。 三、典型矿床 １.西藏罗布莎铬铁矿床 罗布莎矿床位于西藏自治区曲松县罗布莎乡，是我国已知的最大铬铁矿矿床。矿床产于喜马拉雅地槽褶皱带藏南雅鲁藏布江基性－超基性岩带之东段。该东段见有秀章、鲁见沟、罗布莎、藏卡、泽当５个岩体，以罗布莎岩体为最大，东西长４１km，南北宽０.２５～３.７km，面积为７０km２。岩体侵位于上三叠统与上白垩统之间，呈一向南倾斜的单斜状岩体。 图３.４.３Ⅱ矿群Ｃｒ３１号矿体Ｅ４勘探线剖面图① Ｑ.第四系残坡积层；φ.斜辉辉橄岩；φ１.纯橄榄岩；１.铬矿体；２.浅井；３.钻孔 ①据西藏地质二大队，1986 m3-4-3.jpg 岩体划分为３个岩相带；纯橄榄岩岩相带、含纯橄榄岩异离体的斜辉辉橄岩岩相带、异剥橄榄岩－辉长岩杂岩岩相带。工业矿体赋存于斜辉辉橄岩岩相带中，在地表形成７个相对集中的矿体群，已知大小矿体２１６个，较大矿体共有１２３个。矿体长度大于１００m的有３２个，最长３２５m；长度在５０～１００m之间的有３０个，其余均小于５０m。矿体厚度以１－３m居多，最厚１４m。Ⅱ号矿群中的３１号矿体是矿区的主要矿体之一，长３２５m，厚２～１４.７m，宽４０～１９０m，呈似脉状，向南东倾斜，倾角３５～４５（图３.４.３）。该矿体储量占全矿区储量的１６.７％。 矿石中，金属矿物主要是铬尖晶石，并有少量赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、镍黄铁矿、钛铁矿等。矿石中普遍伴生有铂族元素。矿石结构构造以致密块状为主。致密状矿石中铬尖晶石呈他形晶，粒径２～５mm，浸染状矿石中铬尖晶石主要呈半自形他形晶，粒径１mm左右。 该矿床保有铬铁矿储量３３７.７万t，其中Ａ＋Ｂ＋Ｃ级９１.１万t。矿石平均品位Ｃｒ２Ｏ３ ５２.６３％，铬铁比４.３５，ＳｉＯ２ ４.６６％，ＭｇＯ １７.６％，Ａｌ２Ｏ３ ９.７％，Ｓ ０.００５％，Ｐ ０.００２％。伴生铂族金属储量１.５６t，平均品位ΣＰｔ０.４９７ｇ／ｔ。 该矿１９９３年建成，１９９４年投产，年产矿石５万t。 ２.新疆萨尔托海铬铁矿床 该矿床位于克拉玛依市北约５０km处，产于西准噶尔海西地槽褶皱带中。岩体侵位于中上石炭统的一套变质浅海相碎屑沉积岩和中基性海底火山喷发岩系中。岩体长２２.５km，地表宽０.１～１.６km，出露面积１９.４km２，呈北东向展布，总体向北西倾斜（图３.４.４）。 图３.４.４萨尔托海岩体Ⅲ－Ⅲ１剖面图① ①据新疆地质局三队 m3-4-4.jpg 岩体主要由斜辉辉橄岩组成，据其辉石含量可分为一号（５％～１５％）和二号（１５％～２５％）斜辉辉橄岩。前者多分布于岩体中部和矿带附近，占岩体总面积的２３.６％，其中含有透镜状、条带状纯榄岩异离体，规模一般长数米至数十米，宽数十厘米到数米，约占岩体的１.５％，向深部有增加趋势，局部可达２６％。二号斜辉辉橄岩多分布于岩体中轴部位的两侧和上部，约占岩体的６４.３６％，局部辉石含量增加，构成斜辉橄榄岩或二辉橄榄岩异离体，显示出岩体中部偏基两则偏酸的特点。 岩体中已发现大小矿体５００余个，成带成群、分段集中分布，构成南、中、北三个矿带。单个矿体规模小者如拳，大者长１５０余m，厚１０余m，储量达２２.５万t。矿体形态，小者多呈囊状，形似土豆，大者多为不规则的透镜体和豆荚体。部分矿体以致密块状矿石为主，围岩多为斜辉辉橄岩，接触界线截然清楚。部分矿体以浸染状矿石为主，围岩多为纯橄岩，接触界线呈迅速过渡关系，个别矿体贯入到岩体围岩中。矿体外缘常见包裹有数厘米厚的绿泥石壳。该矿床已探明储量２２９.８万t，其中一半为中富矿，Ｃｒ２Ｏ３含量平均为３５.１２％，Ａｌ２Ｏ３２２.１１％，Ｃｒ２Ｏ３／ＦｅＯ为２.６７；一半为贫矿，Ｃｒ２Ｏ３含量平均为２６.３３％，Ａｌ２Ｏ３１７.３３％，Ｃｒ２Ｏ３／ＦｅＯ为２.２３。 该矿到目前为止已有国营、地方企业４家建井生产，１９９６年产铬矿石原矿约５万余t。 ３.北京平顶山铬铁矿床 该矿床位于北京市密云县城北东１２km处。含矿超基性岩产于燕山超基性南岩带西段的密云岩区中，岩体在平面上呈舌状，地表长３３５m，宽一般１０５～１１０m，侵位于太古宙密云群片麻岩和中元古代长城系石英岩中。 图３.４.５平顶山铬铁矿床７６线剖面图 Ｑ.第四纪；Ａｒｍ.密云群石榴石黑云角闪斜长片麻岩；φ１.橄辉辉石岩相；φ２.橄榄岩相；φ３.辉橄纯橄榄岩相；επ.正长斑岩；１.矿体及编号；２.岩相界线；３.地质界线；４.钻孔 m3-4-5.jpg 岩体内从上往下分为辉橄岩纯橄榄岩相带；橄榄岩相带；橄辉岩辉石岩相带。各岩相之间呈渐变关系。 矿区内共有１１个矿体，矿体主要呈脉状、扁豆状和似层状，倾角５０～８０（图３.４.５）。矿体走向长一般为４５～１９０m，厚０.５～７m，其中主要矿体长１１０～１００m，平均厚１.０３～７.１６m，其储量占矿床储量的２１.５％。 矿石中金属矿物主要为铬尖晶石，另有少量磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿和辉钼矿。矿石结构为自形、半自形、他形细粒结构，粒度为０.２５～１mm。矿石构造为块状、浸染状及显微网环状等。 该矿保有储量７１.７万t，平均品位Ｃｒ２Ｏ３ ７.１％、Ｃｏ ０.０１３％、Ｍｏ ０.１１４％、ＭｇＯ ３３.１３％，Ｓ ０.１６％～０.２％，ＳｉＯ２４.７％。铬铁比低，只有１.３８。 该矿质量不佳，更重要的是，紧靠密云水库，为保护水库水质不受污染，故未加开采。 一、地质勘查 新中国成立以来，全国用于找铬的钻探工程量达到１９０万m左右，浅井大于２３万m，坑探工程量在１４万m以上，并投入了大量地质测量、物化探和科研工作，累计探明了１３１４.９万t铬铁矿储量，基本查明了我国基性超基性岩分布状况和铬铁矿资源分布的总体格局。 １.勘查阶段 铬铁矿勘查基本上分为普查、详查和勘探三个阶段，这三个阶段互有区别，但又是逐渐过渡，不能截然分开。 普查阶段是对已发现的含铬岩体、矿点和物化探异常等，查明有否进一步工作的价值，为详查提供依据。这一阶段要求大致查明普查区内地质、构造情况，对矿体的规模、形态、矿石质量、物质成分、结构构造、自然类型的研究应达到探求相应储量级别的要求，对矿石加工选冶性能进行对比研究，做出是否可作工业原料的评价；大致了解矿床水文地质和开采技术条件。 详查阶段对有进一步工作价值的矿床作出有否工业价值的评价。这一阶段要求基本查明矿区内地质、构造情况，对矿体规模、形态和产状、矿石质量、物质成分、结构构造、工业类型和品级等的控制和研究程度应达到探求相应工业储量级别的要求；对矿石的加工选冶性能进行对比研究，基本查明矿床的开采技术条件，对矿床还要做出初步的技术经济评价，为是否进行勘探提供依据。 勘探阶段是对详查证实有工业价值，并拟开发利用的矿床按铬铁矿地质勘探规范的要求，探求各级工业储量。其要求是详细查明矿区的地质和构造情况，对矿体的形态、规模和产状、矿石质量、结构构造、工业类型和品级的控制和研究程度应达到探求相应工业储量级别的要求，对矿石选冶性能进行试验研究，详细查明矿床的开采技术条件，并对矿床进行详细的技术经济评价，为矿山建设利用提供设计依据。 ２.勘探类型和工程间距 铬矿在详查和勘探之前，通常先划分矿床勘探类型，以便合理地选择勘探方法、手段和确定勘探工程间距，从而经济、有效地探明各级储量。 （１）勘探类型 勘探类型的确定主要是依据矿床或矿体的地质特征，如矿体规模、形态及其变化等因素。 ①矿体规模勘探时，对每一个矿床都要有一定数量的工程控制，提高对矿体的控制程度。矿体规模大小，直接影响到矿体勘探的难易程度，关系到勘探工程的间距。矿体规模越大，为控制矿体而布置一定数量的工程越容易安排，间距也大些，并能根据不同储量级别的需要逐步加密，以提高勘探程度。我国已查明的铬矿体，规模一般都很小，长度小于５０m的矿体约占矿体总数的８３.８％，而长度大于１５０m的矿体仅占２.９％。西藏罗布莎铬矿床最长矿体只有３２４m。这些规模不大的矿体，都被列入较复杂复杂的勘探类型之列。 ②矿体形态是影响勘探难易程度的又一基本因素。矿体形态一般分为规则、较规则、不规则和很不规则４种。产状稳定，较规则的脉状、透镜状矿体属规则的；产状较稳定，具分支复合的似脉状、透镜状、豆荚状矿体属较规则的；产状变化大，夹石和分支复合现象较多的不规则透镜状，豆荚状矿体为不规则的；夹石和分支复合现象频繁，产状变化大的囊状、串珠状、巢状和很不规则的透镜状矿体为很不规则的矿体。我国的铬矿体绝大多数是不规则的透镜状、豆荚状矿体等，不少矿体厚度变化较大，使矿床勘探工作极其复杂。 １９８７年颁布的铬铁矿地质勘探规范，虽将铬铁矿床分为５种勘探类型，但我国的铬矿床缺乏Ⅰ、Ⅱ类型，只有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ勘探类型，这是我国铬矿勘探工作实践的总结，基本上反映了目前我国铬矿地质的特征。 第Ⅲ勘探类型矿体规模中等，长２００～５００m，厚度变化稳定到不稳定，形态规则或较规则，品位均匀或较均匀，断层、脉岩对矿体基本无破坏。以罗布莎Ⅱ矿群３１号矿体和贺根山３７５６矿床的７３号矿体为代表。 第Ⅳ勘探类型矿体规模小，长５０～２００m，厚度变化较稳定至不稳定，形态较规则至很不规则，品位均匀或较均匀，断层对矿体破坏不大，偶有脉岩穿切，如鲸鱼、东巧的１７号矿体等。 第Ⅴ勘探类型矿体规模最小，形态最为复杂，厚度、品位变化最大，如萨尔托海４矿群等属此类。 （２）勘探工程间距 在勘探工作中，勘探工程间距依勘探类型不同，大致可按表３.４.５确定。 几十年的地质勘探工作表明，在实际工作中，虽然很难机械地套用表上所规定的间距，成矿条件的复杂性常可导致同一矿床的不同矿体、甚至同一矿体的不同矿段采用不同的工程间距，但通过实践和探采对比，正确运用这种类型划分法和工程间距，所取得的储量基本上是可靠的。 表3.4.5铬矿勘探工程间距表 t3-4-5.jpg 二、矿山开采 据统计，到１９９６年底，我国共有３５处矿床（矿点）进行过不同程度的开采，除已有１４处先后闭坑外，正在开采的矿山有２１处。其中多为地表手工、半机械化进行小规模开采。 露天开采矿山主要有罗布莎、香卡山和东巧。其中东巧铬矿建于１９６７年，１９８３年闭坑，开采深度８０m，开采台阶高为１２m，开采方式为机械化开采与人工露天开采相结合，采用风力凿岩机打眼、爆破，用０.５m３的掘岩机装入４t自卸矿车运矿。罗布莎铬矿于１９９０年５月正式开始建设，１９９３年建成投产，根据矿体的开采条件，设计生产剥采比按１５.３t/t计算，采场最终边坡角上、下盘以及端部均取４５左右。矿床采用公路开拓，油铲装车，８t自卸汽车运输。目前罗布莎的开发仅限于Ⅰ、Ⅱ号矿群，宜露天开采的部分，随着生产进一步发展，将进入地下开采阶段。 地下开采矿山主要有贺根山、索伦山、鲸鱼和萨尔托海等铬矿。其中鲸鱼铬矿１９７０年建成投产，１９８２年闭坑，采用竖井开拓，井深达１４０m，主要矿体以充填法为主，卫星矿体采用留矿法和空场法，经爆破后坑道人力运输，竖井机械化提升。贺根山铬矿于１９５８年开始小规模露天开采，１９７１年设计竖井，井深４００m，已施工７０m，后因各种原因停建，１９９５年初，地方自筹资金另行设计新竖井，井深８３.５m，开采富矿石。 三、选矿与加工技术 我国对贫铬矿的选矿，曾采用跳汰机、摇床、螺旋选矿机、离心选矿机和皮带溜槽选别过各地的贫铬矿（Ｃｒ２Ｏ３＜２０％），也用水力分选管选别过摇床中矿。在实验室研究了干式强磁选、湿式强磁选、浮选和各种化学选矿法。但在生产实际中主要采用重选法，个别矿山采用强磁选。 １９６７年以来，我国先后建起河北遵化、北京密云、陕西商南、内蒙古索伦山、新疆萨尔托海５个小选矿厂，采用重选选别，前３个随着开采的结束相继停产。现有索伦山选厂，是１９８５年筹建的，设计规模年产精矿粉３０００～４０００t，入选矿石品位２５％，重选后精矿品位４０％，但尾矿品位达１０％，后改为强磁选流程，于１９８６年投产。 图３.４.６和３.４.７是甘肃大道尔吉铬矿跳汰－摇床选别流程图和内蒙古锡盟３号矿样磁选试验流程图。 目前我国铬矿石的冶炼主要为火法冶炼中的电炉法，其次为金属热还原法和真空碳还原法及转炉法。电炉法又分为矿热法和精炼电炉法。前者用碳作还原剂，以铬矿石、焦炭、硅石为原料生产高碳铬铁，或以硅石、焦炭、高碳铬铁为原料生产硅铬合金；后者用硅石作还原剂，以铬矿石、硅铬合金、石灰为原料生产中、低碳铬铁和微碳铬铁。也有用转炉生产中、低碳铬铁的。 金属热还原法通常用铝粒作还原剂，使铬的氧化物在短时间内剧烈反应，放出大量热，熔炼出金属铬。 真空碳还原法用高品位铬矿石（目前多用氧化焙烧后的高碳铬铁）作氧化剂，与高碳铬铁粉作成团块，放入真空炉中，在低于金属熔点的温度下脱碳，生产微碳、超微碳铬铁；或脱碳后通入氮气，生产含氮的铬铁合金。 湿法冶炼目前是用铬矿石和纯碱及白云石或石灰石放入回转窑内氧化焙烧生成铬酸钠，经水浸后加硫化钠或硫磺，使之还原成氢氧化铬沉淀，脱水煅烧获得氧化铬，再用金属热还原法或真空碳还原法及电解法生产金属铬。 除上述冶炼方法外，近年来我国研究了从甘肃金川铜镍尾矿中回收铬的方法，其采用氧化焙烧法制取氢氧化铬，再制成铬铵矾，最后电解出金属铬。中国科学院还研制了一种伯胺萃取提铬新工艺，铬萃取率９８％，反萃取率为１００％。Ｃｒ２Ｏ３产品纯度９５％～９８％，为综合利用攀枝花西昌地区红格铁矿石中的伴生铬提供了依据。 图3.4.6 大道尔吉铬矿跳汰摇床选别流程图 据崔金英、王兴林、张万镒、铬铁矿，1989 m3-4-6.jpg 图3.4.7 锡盟3号矿样磁选试验流程图 （据崔金英、王兴林、张万镒、铬铁矿，1989） m3-4-7.jpg 一、生产现状 我国自１９５８年开采铬铁矿以来，铬铁矿生产一直处于低水平。据统计，铬铁矿原矿产量１９５８年为１.６万t，１９９５年产量最高，达１９.８万t，１９９６年降至１３.０万t。表３.４.６列出了我国历年铬铁矿原矿产量。 据Ｍｅｔａｌｓ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ａｎｎｕａｌ Ｒｅｖｉｅｗ１９９６报道，１９９５年世界铬铁矿产量（块矿和精矿）为１２０８.９万t，其中南非居世界首位，达５１０.４万t，其次是哈萨克斯坦，２８０.０万t；土耳其，１０５.０万t；印度，１００.０万t；芬兰，６０.０万t；津巴布韦５５.０万t；巴西，４０万t。我国铬铁矿产量与这些国家相比，相差甚远。 表3.5.6我国历年铬铁矿原矿产量（万t） t3-4-6.jpg 铬铁矿石主要用来冶炼铬系合金，铬系合金包括碳素铬铁、中低碳铬铁、微碳铬铁、真空铬铁、硅铬合金、氮化铬、金属铬等。根据冶金工业部全国铁合金主要技术经济指标（１９９７）统计，１９９６年我国共产铬系合金５４.８２万t，其中铬铁４２.６０万t、硅铬合金１１.７２万t、氮化铬０.１７万t、金属铬０.３３万t。４２.６０万t铬铁中包括碳素铬铁２７.６６万t、中低碳铬铁７.１３万t、微碳铬铁７.６２万t、真空铬铁０.１９万t。 二、生产布局 １９９５年开采铬矿石的有河北、内蒙古、山东、陕西、甘肃、新疆、西藏等７个省、区。而１９９６年有内蒙古、甘肃、新疆、西藏、青海等５个省、区，增加了青海，减少了河北、山东、陕西等省。各省、区的产量变化也很大（表３.４.７）。 生产铬系合金的有１５个省、区。开采铬铁矿的省区中，除了甘肃、青海、内蒙古有铬系合金冶炼加工企业生产少量碳素铬铁和中低碳铬铁外，其他省区均无冶炼加工铬系合金企业。铬系合金产量超过１０万t的有吉林（１７.９２万t）、上海（１２.４７万t）。产量在１０万t～１万t的有浙江（６.９８万t）、四川（３.８７万t）、辽宁（３.８６万t）、湖南（３.８２万t）、江苏（１.３０万t）、山西（２.２２万t）。产量在万吨以下的有青海（５８３４t）、贵州（５７８３t）、甘肃（３９３２t）、陕西（２７５０t）、北京（２６１９t）、福建（２５１９t）、内蒙古（１７２t）。 西藏是我国铬铁矿的主要产区，目前全自治区从事铬矿开采的企业达２６家，其中有国营企业１０家、集体企业１３家、乡镇及其他企业３家，年产铬铁矿能力已达１０万t左右。主要生产矿山有 １罗布莎铬矿 年５月正式开始建设。设计年产