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釩礦資源較多,總保有儲量V2O5 2596萬噸,居世界第3位。釩礦主要產於岩漿岩型釩鈦磁鐵礦床之中,作為伴生礦產出。釩礦作為獨立礦床主要為寒武紀的黑色頁岩型釩礦。釩礦分布較廣,在19個省(區)有探明儲量,四川釩儲量居全國之首,占總儲量的49%;湖南、安徽、廣西、湖北、甘肅等省(區)次之。釩鈦磁鐵礦主要分布於四川攀枝花-西昌地區,黑色頁岩型釩礦主要分布於湘、鄂、皖、贛一帶。釩礦成礦時代主要為古生代,其他地質時代也有少量釩礦產出。
鈦礦主要為釩鈦磁鐵礦中的鈦礦、金紅石礦和鈦鐵礦砂礦等。釩鈦磁鐵礦中的鈦主要產於四川攀枝花地區。金紅石礦主要產於湖北、河南、山西等省。鈦鐵礦砂礦主要產于海南、雲南、廣東、廣西等省(區)。鈦鐵礦的TiO2保有儲量為3.57億噸,居世界首位。鈦礦礦床類型主要為岩漿型釩鈦磁鐵礦,其次為砂礦。從成礦時代來看,原生鈦礦主要形成於古生代,砂鈦礦則於新生代形成。
鉻礦資源比較貧乏,按可滿足需求的程度看,屬短缺資源。總保有儲量礦石1078萬噸,其中富礦占53.6%。鉻礦產地有56處,分布於西藏、新疆、內蒙古、甘肅等13個省(區),以西藏為最主要,保有儲量約占全國的一半。中國鉻礦床是典型的與超基性岩有關的岩漿型礦床,絕大多數屬蛇綠岩型,礦床賦存於蛇綠岩帶中。西藏羅布莎鉻礦和新疆薩爾托海鉻礦等皆屬此類。從成礦時代來看,中國鉻礦形成時代以中、新生代為主。
錳礦資源較多,分布廣泛,在全國21個省(區)均有產出;有探明儲量的礦區213處,總保有儲量礦石5.66億噸,居世界第3位。中國富錳礦較少,在保有儲量中僅占6.4%。從地區分布看,以廣西、湖南為最豐富,占全國總儲量的55%;貴州、雲南、遼寧、四川等地次之。從礦床成因類型來看,以沉積型錳礦為主,如廣西下雷錳礦、貴州遵義錳礦、湖南湘潭錳礦、遼寧瓦房子錳礦、江西樂平錳礦等;其次為火山-沉積礦床,如新疆莫托沙拉鐵錳礦床;受變質礦床,如四川虎牙錳礦等;熱液改造錳礦床,如湖南瑪璃山錳礦;表生錳礦床,如廣西欽州錳礦。從成礦時代來看,自元古宙至第四紀均有錳礦形成,以震旦紀和泥盆組為最重要。
鐵礦資源總量豐富、礦石含鐵品位較低的一個國家。目前已探明儲量的礦區有1834處,總保有儲量礦石463億噸,居世界第5位。除上海市、香港特別行政區外,鐵礦在全國各地均有分布,以東北、華北地區資源為最豐富,西南、中南地區次之。就省(區)而言,探明儲量遼寧位居榜首,河北、四川、山西、安徽、雲南、內蒙古次之。中國鐵礦以貧礦為主,富鐵礦較少,富礦石保有儲量在總儲量中占2.53%,僅見於海南石碌和湖北大冶等地。從鐵礦成因類型來看,根據程裕淇和趙一鳴等的意見,主要有與鐵質基性、超基性岩漿侵入活動有關的岩漿型鐵礦床,如四川攀枝花鐵礦床,與中酸性(包括偏基性與偏鹼性)岩漿侵入活動有關的接觸交代-熱液鐵礦床,如湖北大冶、福建馬坑、內蒙古黃崗等;與中性鈉質或偏鈉質火山-侵入活動有關的鐵礦,如江蘇、安徽兩省的寧蕪鐵礦、雲南大紅山鐵礦等;沉積型赤鐵礦和菱鐵礦床如鄂西、贛西、湘東地區的赤鐵礦;變質沉積鐵礦,如鞍山鐵礦、冀東鐵礦等;風化淋濾殘積型鐵礦,如廣東大寶山、貴州觀音山等。鐵礦成因類型以分布於東北、華北地區的變質-沉積磁鐵礦為最重要。該類型鐵礦含鐵量雖低(35%左右),但儲量大,約占全國總儲量的一半,且可選性能良好,經選礦後可以獲得含鐵65%以上的精礦。從成礦時代看,自元古宙至新生代均有鐵礦形成,但以元古宙力量重要。
化學成分
化學成分 含量(%)
Fe鐵30.55
TiO2二氧化鈦10.42
V2O5五氧化二釩0.30
Co鈷0.017
Ni鎳0.014
S硫(硫化物) 0.64
P磷(磷化物) 0.013
四川攀枝花鐵礦
(%) Fe TiO2 V2O5 Co Ni Al2O3 SiO2 CaO MgO S P
鐵釩精礦 51.56 12.73 0.564 0.020 0.013 4.69 4.64 1.57 3.91 0.53 0.004
鈦精礦 31.56 47.53 0.68 0.016 0.006 1.16 2.78 1.20 4.48 0.25 0.01
硫鈷精礦 49.01 1.62 0.282 0.258 0.192 1.40 5.42 1.69 2.16 36.61 0.019
含釩鈦磁鐵礦岩體分為基性岩(輝長岩)型和基性-超基性岩(輝長岩-輝石岩-輝岩)型兩大類,前者有攀枝花、白馬、太和等礦床,後者有紅格、新街等礦床。總的來說,兩種類型的地質特徵基本相同,前者相當於後者的基性岩相帶部分的特徵,後者除鐵、鈦、釩外,伴生的鉻、鈷、鎳和鉑族組分含量較高,因而綜合利用價值更大。
釩鈦磁鐵礦不僅是鐵的重要來源,而且伴生的釩、鈦、鉻、鈷、鎳、鉑族和鈧等多種組份,具有很高的綜合利用價值。
冶煉
冶煉時,釩鈦磁鐵礦在爐內的反應:
化學成分:Fe、TiO2、V2O5、Co、Ni、S、P。 原礦中鈧主要分布於鈦普通輝石、鈦鐵礦和鈦磁鐵礦中,在選礦產品中的分布隨前兩種礦物的含量而變化,鈧在其中以類質同象形式賦存。
在鈦普通輝石中
Sc3+以異價類質同象方式置換Fe2+與Mg2+,電價平衡依靠Fe3+、Al3+替代Si4+實現。
置換關係式為:
Sc3+ + Al3+ →(Fe2+,Mg2+)+ Si4+
鈦鐵礦中鈧的類質同象置換關係式為:
Sc3+ +(Fe3+ + Al3+)→(Fe2+,Mg2+)+ Ti4+。
釩鈦主要富存於鈦普通輝石中。關於輝石中鈧的回收,大致有兩種方法:
1、酸法處理——用硫酸分解,加熱攪拌4~5h,直至完全排除SO2蒸汽;或用鹽酸(HCl+NaF)分解,溫度80~100℃,處理4~5h。
2、鹼法處理——將礦物分別與NaHSO4和NaOH一起熔融1h,溫度500~600℃。將鹼熔法所得水合物過濾並沉澱除鹼,然後在鹽酸中加熱溶解。用氨從溶液中沉澱水合物,過濾並煅燒成氧化物。
釩鈦
五氧化二釩(V2O5):攀枝花釩鈦磁鐵礦伴生V2O5,1987年底探明儲量約占全國儲量的59.1%,名列全國第一、世界第三位。
二氧化鈦(TiO2):攀枝花釩鈦磁鐵礦伴生的TiO2,1987年底探明儲量約占全國TiO2儲量的97.78%,名列世界第一。引
選釩鈦磁鐵礦工藝流程
將原礦石(釩鈦磁鐵礦)破碎、磨破至-0.074mm占45%左右,一般是先用弱磁選分出釩鐵精礦,再用重選、強磁選、浮選、電選聯合方法從尾礦中回收鈦鐵礦和用浮選回收黃鐵礦;釩鐵精礦中釩的提取用冶煉方法有火法和濕法兩種:火法提釩是釩鐵精礦經高爐冶煉得含釩鐵水,再經轉爐吹煉釩渣,釩渣進一步用濕法提煉得含釩產品。火法提釩已用於工業生產中,但釩的回收率較低。濕法提釩是釩鐵精礦直接進行鈉化焙燒浸出,得到含釩和含鐵產品,含鐵產品送往煉鐵。濕法提釩,資源的綜合利用較好,釩的回收率較高,但尚處在工業試驗階段。