为什么我们一定要进口铁矿石?

文章来源:健康时报 2021-09-29 15:37

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可以说,铁是我们整个现代文明世界的支柱。因为铁是钢(铁加碳)的基本成分,是一种非常有用的金属。它可以与其他金属混合制成各种“合金” ,这些合金坚固并且不易生锈,可以制成从汽车到别针,从家用电器到摩天大楼,从桥梁到铁路,从食品罐到螺丝刀。总之,我们依靠铁,来制造了整个21世纪。如今,我们使用的铁多数是以钢的形式出现,其用量是所有其他金属加起来的二十倍。

为什么我们一定要进口铁矿石?你真的了解铁吗?

赤铁矿擦出来的红色条痕

铁是地球八大造岩矿物之一 并且是造岩矿物含量最丰富的一种 约占地壳的 5% 是仅次于氧,硅和铝的第四大元素。也是仅次于铝的最丰富,分布最广的金属。在地壳中,铁也是主要以氧化铁矿物的形式存在。例如赤铁矿、磁铁矿、针铁矿和褐铁矿,主要用作炼铁矿石的矿物是赤铁矿(Fe 2 O 3)和磁铁矿(Fe 3 O 4) 。地球的磁场是由地核中的铁和镍引起的。所以当我们使用指南针时我们也正是在利用地球中的铁。另外,铁和一些铁合金同样也具有磁性。

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磁铁矿标本

铁是一种银灰色金属而单质铁是具有光泽的白色金属,铁非常柔软并且容易加工不论是延展性还是可塑性都非常高。但它的熔点却不低,能达到 1538°C 。铁比水重约八倍(铁的相对密度为 7.87),具有亲硫性和亲氧性,所以当铁暴露在空气中时它开始变回氧化铁,在铁表面形成的红色粉末就是我们所说的铁锈,澳大利亚许多岩石和沙漠呈现红色的原因也是因为其中含有大量氧化铁。铁通常不会以纯净形式存在于岩石中,而是与赤铁矿(希腊语意为“血石”)等矿石矿物中的氧结合。

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赤铁矿标本

在工业上为了使铁更坚固且不易生锈,可以将其与碳或者其他元素结合制成合金,也就是我们熟知的钢。世界铁矿石产量的约98%用于制造钢材,制造钢材说简单也简单说难也难:简单是因为普通钢材只需要向铁中掺杂不到1%的碳就可以达成。说它困难,在于钢铁的用途很广泛,为了满足不同领域的需要除了向其中添加碳之外还要向其中添加镍钒铬钼等元素。这些元素的添加比例以及熔融温度便是技术难点,钢铁是世界上回收率最高的产品之一,大约 60% 的钢铁可用于回收再利用来制造新钢铁。

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针铁矿标本

铁元素随处可见,但是铁矿却并不是那么唾手可得。高品位的铁矿更只是存在于少数的几个国家中。自然界中,铁主要呈正二价、正三价,个别的还能有正六价的化合物产出。其中三价铁化合物最稳定, 这其中能被工业利用的矿石,主要是铁的氧化物,比如磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、针铁矿、纤铁矿以及褐铁矿。我们平时见到的很好看的黄铁矿标本不在这个行列中,主要是因为黄铁矿中含有大量的硫,在金属冶炼中算是有害成分。

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黄铁矿标本

世界上大部分重要的铁矿石资源都存在于带状铁地层中,这部分地层中属于沉积岩,是由富含铁的矿物和称为碎石的细粒硅岩交替重叠组成的。现如今我们开采的矿层多数都是几十亿年前形成的。大约30亿年前,原始的海洋中还没有溶解的氧,但却含有大量溶解的二氧化硅,这些二氧化硅来自风化的岩石,当他们从海水中沉淀出来形成一层层的硅凝胶,慢慢硬化就成了我们所说的燧石。与此同时陆地上的可溶性氧化铁也由岩石风化产生,并被逐渐通过河流冲入海中, 随着海中的细菌繁殖,水中的含氧量增高,与海水中的可溶性氧化铁反应形成不溶性氧化铁逐渐从海水中沉淀出来,在海底的沉积层中形成铁层并与沉淀的二氧化硅凝胶交替沉积。这个过程持续了近十亿年 形成了巨大的铁矿床。

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带状铁矿层

澳大利亚铁矿就是这样产生的。铁是澳大利亚探险家爱德华约翰艾尔在南澳大利亚山脉发现的第一种金属 。虽然澳大利亚的铁矿资源遍布澳大利亚全境,但主要产出的近90%位于澳大利亚西部的哈默斯利省,这里的哈默斯利山脉氧化铁富集,出产的铁矿石包括赤铁矿 还有针铁矿。澳大利亚目前拥有世界上最大的铁矿石预估储量,达到了520亿吨,约占世界预估总储量1700亿吨的近30%。其次是俄罗斯约有250亿吨,排在第三的是巴西约有230亿吨。

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澳大利亚主要铁矿 分布

我国的储量约有210亿吨,但是我国的铁矿石品味很低。也就是说我国的铁矿石中含铁量没有其他国家的高,换句话说前几个国家的铁矿石可能拿过来就能直接冶炼,而我们自己的铁矿石还需要提纯才可以。这就是为什么我国每年需要大量进口铁矿石的原因。澳大利亚的铁矿需要超过60%的平均品味才可以进行商业开采,即便是一些极容易回收矿石的矿坑品味也能达到57%-59%,而我国能达到这种品味的富铁矿只占有全国铁矿储量的3% 。

我国铁矿已探明的储量主要分布在辽宁、河北、四川、山西、安徽、云南、内蒙、山东以及湖北这九个省份。这九个省份占到全国铁矿总探明储量的80% 。虽然探明储量可以挤进世界排名前五。但是中国铁矿石的品位(含铁量)平均只有33%。

除了向澳大利亚、俄罗斯以及巴西这种铁矿资源丰富的国家购买商品矿石以外,中国也在想办法提高自己出产的铁矿石品位,这里有一些常用的手段就是人工富矿。说白了就是通过人工手段取出铁矿石中没用的杂质部分从而提高铁含量。

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比如磁铁矿就是通过破碎、筛选研磨将矿石加工成细粉,然后通过磁选将矿粉提纯。我国磁铁矿提纯工艺已经能达到世界领先水平,提纯后的精铁矿品味可以达到66.4% 。相信随着社会不断发展,科技不断进步,我国将在包括铁矿石在内的金属开采、加工领域取得更大的突破,彻底打破其他国家对我国的牵制,重塑伟大民族复兴的铮铮铁骨
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