物鐵礦物種類繁多,目前已發(fā)現(xiàn)的鐵礦物和含鐵礦物約300余種,其中常見的有170余種。但在當(dāng)前技術(shù)條件下,具有工業(yè)利用價(jià)值的主要是磁鐵礦、赤鐵礦、磁赤鐵礦、鈦鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。
1.磁鐵礦
FeO 31.03%,F(xiàn)e2O3 68.97%或含F(xiàn)e 72.2%,O 27.6%,等軸晶系。單晶體常呈八面體,較少呈菱形十二面體。在菱形十二面體面上,長(zhǎng)對(duì)角線方向?,F(xiàn)條紋。集合體多呈致密塊狀和粒狀。顏色為鐵黑色、條痕為黑色,半金屬光澤,不透明。硬度5.5~6.5。比重4.9~5.2。具強(qiáng)磁性。
磁鐵礦中常有相當(dāng)數(shù)量的Ti4+以類質(zhì)同象代替Fe3+,還伴隨有Mg2+和V3+等相應(yīng)地代替Fe2+和Fe3+,因而形成一些礦物亞種,即:
(1)鈦磁鐵礦 Fe2+(2+x)Fe3+(2-2x)TixO4(0<x<1),含TiO212%~16%。常溫下,鈦從其中分離成板狀和柱狀的鈦鐵礦及布紋狀的鈦鐵晶石。
(2)釩磁鐵礦 FeV2O4或Fe2+(Fe3+V)O4,含V2O5有時(shí)高達(dá)68.41%~72.04%。
(3)釩鈦磁鐵礦 為成分更為復(fù)雜的上述兩種礦物的固溶體產(chǎn)物。
(4)鉻磁鐵礦 含Cr2O3可達(dá)百分之幾。
(5)鎂磁鐵礦 含MgO可達(dá)6.01%。
磁鐵礦是巖漿成因鐵礦床、接觸交代-熱液鐵礦床、沉積變質(zhì)鐵礦床,以及一系列與火山作用有關(guān)的鐵礦床中鐵礦石的主要礦物。此外,也常見于砂礦床中。
磁鐵礦氧化后可變成赤鐵礦(假象赤鐵礦及褐鐵礦),但仍能保持其原來的晶形。
2.赤鐵礦
自然界中Fe2O3的同質(zhì)多象變種已知有兩種,即α-Fe2O3和γ-Fe2O3。前者在自然條件下穩(wěn)定,稱為赤鐵礦;后者在自然條件下不如α-Fe2O3穩(wěn)定,處于亞穩(wěn)定狀態(tài),稱之為磁赤鐵礦。
赤鐵礦:Fe 69.94%,O 30.06%,常含類質(zhì)同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系,完好晶體少見。結(jié)晶赤鐵礦為鋼灰色,隱晶質(zhì);土狀赤鐵礦呈紅色。條痕為櫻桃紅色或鮮豬肝色。金屬至半金屬光澤。有時(shí)光澤暗淡。硬度5~6。比重5~5.3。
赤鐵礦的集合體有各種形態(tài),形成一些礦物亞種,即:
(1)鏡鐵礦 為具金屬光澤的玫瑰花狀或片狀赤鐵礦的集合體。
(2)云母赤鐵礦 具金屬光澤的晶質(zhì)細(xì)鱗狀赤鐵礦。
(3)鮞狀或腎狀赤鐵礦 形態(tài)呈鮞狀或腎狀的赤鐵礦。
赤鐵礦是自然界中分布很廣的鐵礦物之一,可形成于各種地質(zhì)作用,但以熱液作用、沉積作用和區(qū)域變質(zhì)作用為主。在氧化帶里,赤鐵礦可由褐鐵礦或纖鐵礦、針鐵礦經(jīng)脫水作用形成。但也可以變成針鐵礦和水赤鐵礦等。在還原條件下,赤鐵礦可轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦,稱假象磁鐵礦。
3.磁赤鐵礦
γ-Fe2O3,其化學(xué)組成中常含有Mg、Ti和Mn等混入物。等軸晶系,五角三四面體晶類,多呈粒狀集合體,致密塊狀,常具磁鐵礦假象。顏色及條痕均為褐色,硬度5,比重4.88,強(qiáng)磁性。
磁赤鐵礦主要是磁鐵礦在氧化條件下經(jīng)次生變化作用形成。磁鐵礦中的Fe2+完全為Fe3+所代替(3Fe2+→2Fe3+),所以有1/3Fe2+所占據(jù)的八面體位置產(chǎn)生了空位。另外,磁赤鐵礦可由纖鐵礦失水而形成,亦有由鐵的氧化物經(jīng)有機(jī)作用而形成的。
4.褐鐵礦
實(shí)際上并不是一個(gè)礦物種,而是針鐵礦、纖鐵礦、水針鐵礦、水纖鐵礦以及含水氧化硅、泥質(zhì)等的混合物?;瘜W(xué)成分變化大,含水量變化也大。
(1)針鐵礦 α-FeO(OH),含F(xiàn)e 62.9%。含不定量的吸附水者,稱水針鐵礦HFeO2·NH2O。斜方晶系,形態(tài)有針狀、柱狀、薄板狀或鱗片狀。通常呈豆?fàn)睢⒛I狀或鐘乳狀。切面具平行或放射纖維狀構(gòu)造。有時(shí)成致密塊狀、土狀,也有呈鮞狀。顏色紅褐、暗褐至黑褐。經(jīng)風(fēng)化而成的粉末狀、赭石狀褐鐵礦則呈黃褐色。針鐵礦條痕為紅褐色,硬度5~5.5,比重4~4.3。而褐鐵礦條痕則一般為淡褐或黃褐色,硬度1~4,比重3.3~4。
(2)纖鐵礦 γ-FeO(OH),含F(xiàn)e 62.9%。含不定量的吸附水者,稱水纖鐵礦FeO(OH)·NH2O。斜方晶系。常見鱗片狀或纖維狀集合體。顏色暗紅至黑紅色。條痕為桔紅色或磚紅色。硬度4~5,比重4.01~4.1。
5.鈦鐵礦
FeTiO3,F(xiàn)e 36.8%,Ti 36.6%,O 31.6%。三方晶系。菱面體晶類。常呈不規(guī)則粒狀、鱗片狀或厚板狀。在950℃以上鈦鐵礦與赤鐵礦形成完全類質(zhì)同象。當(dāng)溫度降低時(shí),即發(fā)生熔離,故鈦鐵礦中常含有細(xì)小鱗片狀赤鐵礦包體。鈦鐵礦顏色為鐵黑色或鋼灰色。條痕為鋼灰色或黑色。含赤鐵礦包體時(shí)呈褐色或帶褐的紅色條痕。金屬-半金屬光澤。不透明,無解理。硬度5~6.5,比重4~5。弱磁性。鈦鐵礦主要出現(xiàn)在超基性巖、基性巖、堿性巖、酸性巖及變質(zhì)巖中。我國(guó)攀枝花釩鈦磁鐵礦床中,鈦鐵礦呈粒狀或片狀分布于鈦磁鐵礦等礦物顆粒之間,或沿鈦磁鐵礦裂開面成定向片晶。
6.菱鐵礦
FeCO3,F(xiàn)eO 62.01%,CO2 37.99%,常含Mg和Mn。三方晶系。常見菱面體,晶面常彎曲。其集合體成粗粒狀至細(xì)粒狀。亦有呈結(jié)核狀、葡萄狀、土狀者。黃色、淺褐黃色(風(fēng)化后為深褐色),玻璃光澤。硬度3.5~4.5,比重3.96左右,因Mg和Mn的含量不同而有所變化。