铁矿

铁矿，是一种可提炼出铁化合物的岩石或沉积物。根据其矿物组成和化学成分，可以分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。每种类型铁矿的组成、物理特性都不相同。

铁矿物种类繁多，目前可以经济利用的铁矿物种类并不多，根据其矿物组成和化学成分，可以分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。

磁铁矿（Magnetite）是一种氧化铁矿石，主要成分为Fe₃O₄，是Fe₂O₃和FeO的复合物，比重大约5.15，含Fe：72.4%，O：27.6%。磁铁矿一般呈铁黑色，有的具暗蓝靛色。条痕色为黑色。相对密度（比重）为4.8~5.3g/cm³； 硬度为5.5～6。等轴晶系。晶体呈八面体、菱形十二面体。晶面有条纹。通常为粒状、块状集合体。磁铁矿具有强磁性，可为永久磁铁所吸引。

磁铁矿

赤铁矿（Hematite）是一种氧化铁矿石，主要成分为Fe₂O₃，比重大约为5.26，含Fe：70%，O：30%。赤铁矿颜色多变，从铁黑色、钢灰色到暗红色，条痕色呈樱红色。金属光泽到半金属光泽，且不透明。晶体为菱面体或者板状，集合体常呈片状、鳞片状、致密块状等出现。有一种成花形的晶质集合体，被称作“铁玫瑰”。折射率为2.94~3.22；相对密度为5.20；摩氏硬度为5~6。

赤铁矿

褐铁矿（Limoniie）是含有氢氧化铁的矿石，是针铁矿HFeO₂和鳞铁矿FeO(OH)两种不同结构矿石的统称，主要成分的化学式为mFe₂O₃·nH₂O，含有Fe约62%，O约27%，H₂O约11%，比重为3.6~4.0，多半附存在其他铁矿石之中。褐铁矿常呈块状、土状、钟乳状或葡萄状，黄褐色或深褐色，条痕黄褐色，光泽暗淡。

褐铁矿

菱铁矿（Siderite）是含有碳酸亚铁的矿石，主要成分为FeCO₃，比重在3.8左右。这种矿石多半含有相当多数量的钙盐和镁盐。菱铁矿呈白色或黄白色，风化后可变成褐色或褐黑色，条痕为白色；透明至半透明，具有玻璃、珍珠或丝绢光泽。三方晶系，晶体呈菱面体，晶面往往弯曲，集合体呈粒状、块状或结核状。

菱铁矿

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素钢和合金钢。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。

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。

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。

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。

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。

按照铁矿不同的成因，将其分为BIF相关型、火山成因型、岩浆型、接触交代-热液型、沉积型铁矿床和风化淋滤型铁矿床，其中BIF相关型铁矿床最为重要，约占全球铁矿资源量的60%~70%。火山成因型铁矿床是指成矿物质全部或部分来源于火山作用，与火山岩、次火山岩有成因联系的铁矿床，约占全球铁矿资源量的10%，该类型铁矿常与铜、金、稀土等多种组分共生，故可以综合利用。

BIF相关型铁矿床也称为含铁硅质岩建造的沉积铁矿床、含铁石英岩型铁矿床，硅铁呈交替的条带状（banded iron formation，BIF）出现。主要矿物组成是富铁矿物（以磁铁矿或赤铁矿为主）和脉石矿物（以石英为主）。该条带状铁建造仅在前寒武纪的地层中广泛分布，是地球演化特定阶段的产物。形成大型条带状铁建造需要满足三个条件：①物质基础：大型海底热液供给系统；②沉积场所：发育宽广的大陆架；③必要条件：存在成层海洋，蕴含大量Fe的海水能够从海底热液系统运移至沉积中心。根据条带状铁建造规模、岩性组合及沉积环境与火山活动的关系将其划分为苏必利尔型（Superior）和阿尔戈马型（Algoma）两种基本类型。

火山成因型铁矿床的成因模式主要有以下两种：一种是火山喷发沉积作用成矿；另一种是次火山岩作用成矿，由早期火山沉积成矿与晚期的次火山岩成矿共同作用进而形成矿体。关于火山成因型铁矿床的划分，全球尚未形成统一认识。根据该类铁矿床形成的大地构造环境、成矿作用等因素，中国学者将其分为海相火山成因型和陆相火山成因型两类。

岩浆型铁矿床的成矿母岩为超镁铁质岩，来自下地壳或上地幔的岩浆靠着深大断裂上侵到地壳浅部分，进一步冷却和固化，岩浆中的铁元素富集形成铁矿石，因此该类型的铁矿床绝大多数产于隆起区边缘的深断裂带及其附近，往往在区域上呈线状分布。

接触交代型铁矿床又称矽卡岩型铁矿床。该类型铁矿床主要是由于侵入岩体与围岩接触发生热交代作用，从围岩中提取出来的元素与侵入岩体中的铁结合，生成铁矿石。热液型铁矿为呈热液脉状充填于各类围岩裂隙中的铁矿。两者统称为接触交代-热液型铁矿床。

沉积型铁矿是指主要与沉积作用（不包括火山沉积作用）有成因关系的铁矿床。含铁的岩石、矿物或铁矿体，在风化作用下，被破碎、分解、搬运到低洼盆地中，然后经过机械沉积或沉积分异作用沉积下来，进一步形成沉积型铁矿床。根据铁矿床形成的沉积环境分为海相和湖相两类。

富铁岩石、含铁多金属及其它铁矿在湿热的气候和适当的地形 、构造条件下，经风化淋滤作用堆积形成，因此矿床多产于各类原生铁矿及其它含铁岩石的风化淋滤带上。

全球铁矿资源丰富且分布广泛，各大洲都有分布，且大洋中也蕴藏着丰富的铁锰结核。全球铁矿资源分布位列前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，占全球资源总量的81.3%，但很多国家和地区铁矿资源又相对缺乏。巴西、澳大利亚、南非、印度等国生产的铁矿石多为赤铁矿，且大型、超大型铁矿数量较多，不仅品位高、杂质少，品质也比较稳定。

澳大利亚铁矿资源丰富，储量和产量均位居世界前列。已探明的90％铁矿石资源都集中在西澳州皮尔巴拉地块的哈默斯利铁成矿省和伊尔岗地块的中西铁矿区。前者的铁矿石产量约占全澳铁矿石总产量的95％左右，但由于大量开采，资源日益枯竭，中西铁矿区已逐渐成为西澳的新兴铁矿区。

中国铁矿山多以中小型为主，大型、超大型矿山少，贫矿多，富矿少。此外，中国的铁矿石又多为含铁品位较低的磁铁矿石，矿石成分复杂，共生组分多，生产成本相对较高。

欧洲曾是世界铁矿石的消费重心，但从20世纪90年代后，全球范围内的铁矿石消费主要集中在亚洲地区，尤其是中国。中国是世界上最大的钢铁生产国，也是全球最大的铁矿消费国。全球铁矿石贸易量中有60%的铁矿石被中国引进，同时，中国钢铁产业中使用的铁矿石有70%左右来自于海外供应，故对外依存度较高。除南极洲外，中国铁矿石的来源地遍布六大洲。作为亚洲第二大经济体，日本也是重要的铁矿石消费国之一，主要从澳大利亚和巴西进口。根据国际铁矿石协会（International Iron and Steel Institute）的数据，2021年世界各地区铁矿石贸易量如下图所示。

2021年世界各地区铁矿石贸易量；百万吨； * 不包括有颜色标记的地区内贸易量    

铁矿山开采方式分为露天开采和地下开采两种方式。从敞露地表的采矿场开采出铁矿物的方式为露天开采，它是世界范围内最主要的采矿方法，包括穿孔爆破、采装、运输和排土四个环节。从地下铁矿矿床的矿块中采出矿石的工艺为地下开采，主要采用崩落采矿法、空场采矿法和填充采矿法等，包括矿床开拓、采准、切割、回采四个具体步骤。

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焦炭做燃料和还原剂，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

高炉反应过程示意图

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 reduction)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(smelting 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。

铁矿尾矿是指铁矿石经过处理，选别出铁精矿后剩余废料的总称。对于尾矿的处理，可采用铁尾矿再选和有价金属综合回收的方法。由于原矿性质不同，尾矿中主要金属元素的含量和存在形式也不同，故回收不同尾矿中的金属会采用重选、弱磁选、强磁选以及浮选或者联合选别等流程来回收有价金属。另外，尾矿的主体部分为砂石，故可作为混凝土骨料、制砖材料、水泥填充料等建筑材料使用。利用尾矿生产微晶玻璃是一种高附加值的尾矿利用。尾矿还可以直接填充采空区，充当井下填料。除此之外，尾矿中往往含有许多微量元素，可以维持植物生长和发育，因此用尾矿可以生产微量元素化肥，改良土地。

古埃及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。

铁矿业的露天采场及各类矿渣、尾矿垃圾的堆置，会占用大量土地，对当地的基础设施和农田造成破坏。固体废物中含有的有毒成分通过地表污染周围的土地，实际的危害远远超过废弃物堆置场的地域和空间。铁矿的开采涉及到地下采空、地面及边坡开挖，可能诱发开裂、崩塌和滑坡等地质灾害，进而造成大量人员伤亡和经济损失。铁矿开采过程中产生的废水废渣，肆意排放，不仅破坏和影响了地下水和地表水，而且产生泉水枯竭、河水断流等各种水环境问题，严重破坏了水均衡系统。采矿产生了大量废气、废渣、废水，废气、粉尘及废渣的排放同样会引起大气污染和酸雨。铁矿的开采也会出现水土流失和土地沙化。由于地表物质的剥离、扰动、搬运和堆积，大量破坏了植被和山坡土体，产生的废石、废渣等松散物质极易促使矿山地区水土流失及土地沙化。采矿工作也可能诱发地震。

展开[1]杨卉芃，冯安生主编. 国外非能源矿产[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2017: 10-12.

[2]赵宏军，陈秀法，何学洲，张新元，张潮，王靓靓，陈玉明，陈喜峰，卢民杰，周尚国，黄费新，姚春彦，杨言辰. 全球铁矿床主要成因类型特征与重要分布区带研究[J]. 中国地质, 2018, 45(5): 890-919.

[3] 程春艳 文博杰. 中国房屋建筑钢铁存量的历史演变分析：以长三角地区为例[J]. 中国矿业, 2019, 28(6): 18-22.

[4]张亮，杨卉芃，冯安生，谭秀民. 全球铁矿资源开发利用现状及供需分析[J]. 矿产保护与利用, 2016, (6): 57-63.

[5]和段琪，蒋兴明，梁双陆等著. 云南金属材料产业发展研究[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2015: 81-83.

[6]《中国矿产地质志·云南卷》编撰委员会编著. 中国矿产地质志 云南卷 普及本 云南矿产地质[M]. 北京: 地质出版社, 2019: 67.

[7]张耿城著. 超委托精细化采矿工程管理模式[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2020: 222-229.

[8]本钢板材股份有限公司检化验中心. 钢铁质量检验技术[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2021: 98-100.

[9]冯文钦主编. 神奇的矿晶宝石[M]. 北京: 地质出版社, 2015: 114.

[10]（法）布封著. 自然史[M]. 高牧译. 天津: 天津科学技术出版社, 2020: 201.

[11]沈雄，沈力力编著. 彩色宝石与矿物集萃[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 2018: 321.

[12]地质矿产部地质辞典办公室编辑. 地质大辞典2矿物、岩石、地球化学分册[M]. 北京: 地质出版社, 2005: 61.

[13]杨主明著. 矿物和岩石的识别[M]. 北京: 人民教育出版社, 2016: 81.

[14]李厚民，王登红，李立兴，陈靖，杨秀清，刘明军. 中国铁矿成矿规律及重点矿集区资源潜力分析[J]. 中国地质, 2012, 39(3): 559-580.

[15]代堰锫，朱玉娣，张连昌，王长乐，陈超，修迪. 国内外前寒武纪条带状铁建造研究现状[J]. 地质论评, 2016, 62(3): 735-757.

[16]崔立伟，夏浩东，王聪，易锦俊，孔令湖，陈佳. 中国铁矿资源现状与铁矿实物地质资料筛选[J]. 地质与勘探, 2012, 48(5): 894-905.

[17]李艾银，齐立平，孔红杰，李青梅，姚春彦，吴立进. 西澳大利亚中西铁矿区地质特征及找矿标志[J]. 地质通报, 2014, 33(2~3): 228-237.

[18]王诺，张进，卢毅可，吴暖. 1971—2015年世界铁矿石资源供需与流动格局及其演变[J]. 地理研究, 2019, 38(5): 1253-1264.

[19]钢山. 日本矿石进口量连续3年突破1.3亿t[J]. 金属矿山, 2005, (8): 41.

[20]2022年-世界钢铁-统计数据.国际铁矿石协会. [2023-07-27].

[21]唐复平主编；鞍钢矿业集团，冶金工业信息标准研究院，国际钢铁协会编. 全球铁矿行业技术发展指南[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2015: 62.

[22]孙体昌，寇珏，徐承焱，余文著. 难处理铁矿石煤基直接还原磁选技术[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2017: 9-12.

[23]杜长坤主编；高绪东，高逸锋，袁晓丽副主编. 冶金工程概论[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2012: 84-86.

[24]赵瑞敏. 我国铁矿尾矿综合利用[J]. 金属矿山, 2009, (7): 158-163.

[25]王运敏，常前发. 当前我国铁矿尾矿的资源状况利用现状及工作方向. 金属矿山, 1999, (1): 1-6.

[26]潜伟，王洛印主编. 世界技术编年史 采矿冶金 能源动力[M]. 济南: 山东教育出版社, 2020: 81.