关于铬矿论文范文资料

我国是一个铬矿资源较为贫乏的国家。从20世纪50年代起，鉴于国家对铬矿资源的迫切需求，为保证国家基本钢材和尖端工业的需要，我国铬矿地质工作者在全国开展了大规模的地质勘查和科学研究工作。特别是，1964年原地质部组织了“新疆铬矿会战指挥部”以新疆铬矿为重点，掀起了全国铬矿找矿热潮，随着一批铬矿产地的发现和勘探，结束了我国无铬矿的历史。至大会战结束（1980年底），铬矿勘查区已达49处，探明资源量1053.1万吨，积累了大量铬矿和基性-超基性岩资料，基本查明了我国铬矿分布的总体格局。在此阶段，我国共投入铬矿找矿地质勘查事业费约4.28亿元，完成钻探工程量约292.6万米，坑探5.8万米；提交科研报告约223份，发表论文约278 篇；查明我国基性-超基性岩岩体总数约11443个，出露面积11147km2，其中超基性岩体8635个，总面积4516km2（姚培慧等，1993）。此外，对铬矿的找矿勘查方法也作了一些探索。80年代后，铬矿勘查资金逐年减少，找矿规模不断缩小，资源量仅有少量增加，铬矿工作的重点也由找矿勘查转向铬矿地质科学研究。不少学者对超基性岩及铬矿的成岩成矿理论进行了探索和研究，发表了大量论文和专著，对进一步找矿、勘查工作起到了积极作用。

一、我国铬矿资源家底

我国铬矿勘查工作始于20世纪50年代。60～70年代是我国铬矿勘查的黄金时期，先后发现了罗布莎、萨尔托海、大道尔吉等中型以上的铬矿床，在检查物探异常时发现了萨尔托海东南6km处隐伏的鲸鱼矿床。此时，铬矿资源量快速上升。历年获得的资源量见表1-3。

表1-3 中国铬矿历年储量、资源量一览表

储量单位：万吨、矿石。

从上表可以看出：

1）我国铬矿资源量增长主要在20世纪60年代至70年代铬矿大会战时期，至1980年累计探明储量已达1053.1万吨，此后至1993年仅增加252.2万吨，达1305.3万吨，保有储量为1121.8万吨，而此时期，铬矿的消耗量逐年递增。

2）1999年至2000年，铬矿保有储量有所下降，至2000年，仅有978.2万吨。

3）2001年后，全国进行矿产储量套改，以与“国际标准接轨”。使用中发现新旧资料对比仍有一定困难，仅过去的保有储量与现在的查明资源储量较为接近，可作为对比参数。可以看出从2000年到2005年，查明资源储量逐年下降，2006年后，新增资源量较多，累计221.72万吨。而这些新增资源量绝大部分为西藏罗布莎矿区贡献（后文还将详述）。

二、我国铬矿资源特征

据2012年国土资源部发布的储量通报，全国已开展勘查工作的铬矿矿区64处，查明铬矿资源储量仅有1149.87万吨（表1-3，应为当年查明保有资源储量），不及世界基础储量的百分之一。我国铬矿具有矿床规模小、区域分布差异明显、矿床成因类型单一以及冶金级富矿石所占比例不高等特点。且矿石生产水平较低，年产量一直徘徊在10～20万吨之间，而我国铬矿年消耗量，近几年则一直维持在百万吨以上，产量远远不能满足国内的需求，主要依靠进口来缓解国内铬矿供不应求的局面，资源紧缺程度极为突出。

我国铬矿资源特征：

1）小型矿床居多。通过本次资源潜力评价工作查明，全国已发现铬矿床，矿点、矿化点达350个，主要分布于全国12个省（市、自治区）（图1-3a、1-3b），但成型矿床并未增加，绝大多数仍为矿点、矿化点。全国仅有1个大型矿床，4个中型矿床，分别是西藏的罗布莎铬矿床（据西藏地矿局2013年统计，罗布莎矿区已探获资源储量超过500万吨，为大型矿床。香卡山矿区资源量超过100万吨可达中型规模）；内蒙古赫格敖拉矿区（累计资源储量约288.6万吨）、新疆萨尔托海矿区（累计资源储量约219.5万吨）、甘肃大道尔吉矿区（累计资源储量200.5万吨）（表1-4）。上述的5个（包括1个大型、4个中型）铬矿床都由数百个大小不一的矿体组成，具有成群出现、呈带分布、分段集中的特点。

图1-3a 各省（市、自治区）铬矿查明资源储量分布饼状图

图1-3b 各省（市、自治区）铬矿床（点）数量统计图

2）矿床类型单一。世界原生铬矿床有两种类型：一类是层状铬矿床，它主要产于古老陆块区层状镁铁-超镁铁杂岩内，以布什维尔德、斯提尔沃特以及津巴布韦大岩墙等铬矿为代表；另一类为蛇绿岩型铬矿，多产于显生宙以来各造山带中蛇绿岩（蛇绿混杂岩）中。我国铬矿的成因类型较为单一，具工业价值的铬矿以蛇绿岩型铬矿为主，至今尚未发现典型层状基性-超基性岩型铬矿（图1-4）。

图1-4 中国铬矿分布图

表1-4 全国有关省（市、自治区）铬矿产地数量与源量储量一览表

注：表中探明资源量均为累计查明资源量（其中包括部分未上表资源量），数据引自各省（市、自治区）成矿规律组报告；预测资源量由预测组提供。

3）优质矿石量少。高品位冶金级矿石主要分布于西藏、青海等地，其资源量仅占总保有资源储量的38.6%；耐火级矿石主要分布于新疆萨尔托海等地区；化工级矿石主要分布于内蒙古、甘肃等地（图1-5）。

图1-5 各省不分类型铬矿查明富矿与总资源储量直方图

（数据来自2012年储量通报）

三、我国铬矿资源形势

1）铬矿是发展优质钢铁的重要原料。我国铬矿资源短缺，国内铬矿产量不足消费需求的3%（中国矿产资源年报，2011），对外进口逐年增加。从1980年到2012年，我国铬矿资源量（表1-3，2000年前用保有资源储量，2000年后为查明资源储量）仅增加了107.63万吨。基础储量由2000年595.2万吨，到2005年仅为520.9万吨，2012年下降为405万吨，逐年下降趋势明显（图1-6）。如不能找到新的接替资源，不远的将来，我国的铬铁矿资源可能枯竭。

图1-6 1963～2012年中国铬矿基础储量变化情况（单位：万吨）

注：1963～1970年数据出自张建博士论文“新疆西准噶尔地区铬铁矿资源潜力评价研究”，其中基础储量为保有储量，2000～2012年数据据国土资源部公报。

2）我国铬铁矿开采、生产水平一直较低。1970年，铬矿年产量仅为3万吨，2007年产量最高，总产量达28.2万吨，此后，铬矿产量略有下降（图1-7）。铬矿主要产区有西藏，新疆、甘肃以及内蒙古。据马建明（2007）统计，全国共有铬矿矿山23处，无大型矿山，仅有中型矿山1处，小型矿山12处，小型铬矿采矿点11处，从业入员1842入，工业总产值7.66亿元。其中，西藏2007年铬铁矿石产量为14.3万吨，采矿实际回收率平均为77.5%，矿产品销售收入5.39亿元，年利润总额约2.65亿元。

图1-7 1970～2010年中国铬铁矿产量变化情况（单位：万吨）

数据来源：张建（2009）；国土资源部信息中心（2011），《中国矿产资源年报》（内部）

1957～1996年数据来源于中国矿业网；1999～2005年数据来源于USGS Minera1yearbook2000，2003，2005，2006

3）由于我国工业的高速发展，近年炼制不锈钢的铬铁合金产量呈上升趋势，2005年，世界铬铁合金生产总量约为657万吨，主要的生产国有南非（258万吨）、哈萨克斯坦（116万吨）以及中国（75万吨）。解决我国铬矿资源供不应求的矛盾，主要依靠进口。1957年，我国进口铬矿仅1.94万吨，至2012年进口量达到929.3万吨，主要来自：南非448.6万吨、土耳其183.6万吨、澳大利亚50.1万吨、巴基斯坦47.4万吨、伊朗44.8万吨、阿曼42.5万吨、印度31.7万吨（马建明，2013）。以上7国合计848.0万吨，占我国进口总量的91.3%。中国已成为世界最大的铬矿进口国。

虽然，从全球角度来看，铬矿资源并不紧缺，但由于分布不均匀，价格容易受入为因素控制。目前世界主要的铬合金产地，已逐步转移到具有丰富铬铁矿资源的国家（南非、哈萨克斯坦、俄罗斯、印度等）（国土资源部信息中心，2013，《世界矿产资源年评》），这些国家可能会对铬矿石的出口采取限制、提价等措施，从而对我国的经济发展带来负面影响。2007年，我国进口铬矿平均到岸价为254.2美元/t，2008年则猛增至396.7美元/t，2011年有所回落，平均到岸价为282.1美元/t，价格变化的主动权不在我国。因此，我们应认真研究新的对策，立足国内，寻找新的铬矿矿产地。同时也要协助国内企业寻找条件较好的国家、地区，走出去。通过两个市场，两种资源，解决我国铬矿资源紧缺问题，从而可以较小的代价获得较多的资源，以支撑我国国民经济发展需要。

通过科技创新寻找铬的替代品也是需要考虑的重要方向。

一、铬矿的工业类型

铬的工业矿物高度集中于铬尖晶石亚族矿物中，化学通式为（RO·R2O3）即（Mg，Fe2+）（Cr，A1，Fe3+）2O4或（Mg，Fe2+）O·（Cr，A1，Fe3+）2O3，统称铬尖晶石。有工业价值的铬矿，Cr2O3含量一般都在30%以上，主要由以下几种含铬矿物组成，铬铁矿[（Mg，Fe）Cr2O4]Cr2O3含量50%～60%；铝铬铁矿[（Mg，Fe）（Cr，A1）2O4]Cr2O3含量32%～50%；富铬尖晶石[（Mg，Fe）（Cr，A1）2O4]Cr2O3含量32%～38%。

根据不同的工业用途，铬矿石可以划分为冶金级、耐火级、化工级及铸石级4种工业类型，各种类型工业标准也有所不同：

1）冶金级铬矿石：主要用于冶炼各种铬铁合金，进而作为冶炼铬钢、铬合金钢及不锈钢的重要原料。冶金级铬矿石，还可用来冶炼金属铬，金属铬含铬可达98%以上。

目前我国冶炼铬铁合金的方法主要是电炉法和真空碳还原法。铬矿石需要选用富矿或精矿。工业指标见表2-1（姚培慧等，1996）。

表2-1 冶炼铬铁合金用富矿（或精矿）的工业指标

2）耐火级铬矿石：铬矿石主要用来制造镁铬砖、铬砖、铬铝砖等；此外，还可用来制造各种不定型的耐火材料。制造方法，主要有烧结法和电熔法两种。

此种矿石可分两个品级：

一级品：Cr2O3含量≥35%，SiO2≤8%，CaO≤2%。可用作天然耐火材料。

二级品：Cr2O3含量≥30%，SiO2≤11%，CaO≤3%。可用来制造铬砖、铬镁砖等。

3）化工级铬矿石：铬矿石主要用来生产重铬酸盐，并以此为原料生产其他铬化合物产品，常用方法为硫酸法和碳化法。此种用途的铬矿石，其化学成分要求Cr2O3≥30%，Cr2O3/（FeO）≥2～2.5，SiO2少量。

4）铸石级铬矿石：可用来制造辉绿岩铸石及铬菱镁矿制品。其化学成分要求 Cr2O3≥10%～20%，SiO2≤10%。

二、铬矿床成因类型

世界铬矿以原生铬矿为主，且无一例外地产于基性-超基性岩体中，一般呈独立矿种产出，显示了极强的成矿专属性。现将两种成因类型特征简述如下：

层状基性-超基性侵入体中的岩浆结晶分异铬矿，一般规模和储量都比较大，是世界主要的铬矿类型，储量约占世界铬矿储量的70%以上（杨经绥，2010），但产量却不及50%。世界豆荚型铬矿由于质优、易选冶，颇受青睐。据施俊法（2010）统计，产量达到55%。层状铬矿一般产于古老的稳定克拉通内部具张性大陆裂谷环境或大陆边缘，赋矿岩层为基性-超基性层状杂岩体，具有多旋回特点，最著名的有南非布什维尔德、美国斯蒂尔沃特、津巴布韦大岩墙等典型矿床。铬矿呈层状产于基性程度最高或较高的岩层中（图2-1）。

图2-1 斯蒂尔沃特、津巴布韦大岩墙铬矿层位示意图

（转引自施俊法，2010，略作修改）

蛇绿岩型豆荚状铬矿的成因类型比较复杂，国内外学者曾进行过大量研究，有代表性的如：欧美学者创立的早期岩浆结晶堆积说；随后兴起的晚期岩浆分异-残浆成矿说；我国学者王恒升等提出的熔离成矿说（20世纪70年代铬矿会战）等。Thayer首次于1964年将形成于阿尔卑斯山的铬矿命名为“豆荚型铬矿”，20 世纪70年代后，板块构造理论兴起，特别是1972年美国彭罗斯（Penrose）会议确定了蛇绿岩定义以来，由于其与板块构造间的密切关系，引起了各国岩石学家和构造地质学家的重视。在1979～1990年间，国际上就蛇绿岩与大洋岩石圈问题召开过4 次学术讨论会。我国也于1996，1997年连续召开两次蛇绿岩学术讨论会，并出版了相应的论文集。由于蛇绿岩研究的进展，为铬矿的成因理论研究开辟了新的思路，不少学者认识到产于特定环境的豆荚状铬矿与蛇绿岩关系密切，提出了一些成因解释，但缺乏系统的分析和总结。20 世纪80年代，我国学者王希斌、鲍佩声等（1999）通过具体矿区工作，与第一线地质入员一起，在对罗布莎、东巧、萨尔托海、大道尔吉等铬矿床深入研究的基础上，提出了蛇绿岩建造中豆荚型铬矿为原始地幔岩高度熔融再造的观点，并对中国豆荚型铬矿床作了系统总结，阐明豆荚型铬矿多产于显生宙以来代表板块缝合带的蛇绿岩带（蛇绿混杂岩）中，是大洋地幔岩高度熔融再造的产物。在蛇绿岩理想剖面中（图2-2），由地幔岩局部熔融形成的豆荚型铬矿，产于岩石莫霍面（I.G.Gass＆j.D.Smewing，1973）之下的变质地幔橄榄岩中（即以斜辉辉橄岩为主夹纯橄岩透镜体），部分地区莫霍面上部岩浆房中可能出现具岩浆分异特征的似层状铬矿（矿石围岩主要为纯橄岩）。蛇绿岩通过板块运动的俯冲和碰撞作用，以随机截取的断块（岩片）形式进入大陆地壳。由于构造运动强烈而复杂，导致蛇绿岩原位特征受到破坏，层序完整保存者十分少见，故而判别铬矿产出的层位比较困难。变质地幔橄榄岩（即图2-2中地幔构造岩）中铬矿矿体宏观上常具有塑性变形特征，形态不规则，具有成群出现、成带分布、分段集中特点，一个矿区常由数十至数百个小矿体组成，虽大型矿床不多，但因质优、品位高而具有良好的工业价值。

图2-2 蛇绿岩剖面中铬矿产出位置示意图

（转引自陈征等，2004，略作修改）

我国铬矿也不例外，一类是产于古老陆块区或裂谷带附近基性-超基性岩体中的“似层状”铬矿床，其特征不同于国外巨型层状铬矿床，韵律层往往不明显，规模也小得多。主要产于我国东部陆块区及陆块深断裂附近，含矿岩体多呈条带状分布，面积较广，矿体与围岩呈过渡关系，代表矿床有北京平顶山、放马峪等铬矿床；另一类铬矿产于深断裂附近小基性-超基性岩体中，岩体具有明显的环状结构，由边缘到中央基性程度增高，往往形成中央纯橄岩岩相带，铬矿多分布于基性程度最高的岩相带中，以河北高寺台、四川大槽铬矿为代表。此类铬矿，造矿铬尖晶石化学成分往往以高铁（高钛）为特征，推测铬矿可能属于由大陆地幔派生岩浆经结晶分异作用而成，具有正常的岩浆岩结构，并可与Fe、Cu、Ni、Pt族元素等伴生，工业价值不高。

蛇绿岩型铬矿是我国的主要铬矿类型，如西藏的罗布莎大型铬矿床、新疆萨尔托海中型铬矿床、内蒙古赫格敖拉中型铬矿床。有工业价值的矿体主要产于局部熔融后的地幔橄榄岩中（斜辉辉橄岩夹纯橄岩）；少数矿床的矿体赋存于代表岩浆房的堆晶岩底部（基性程度最高的岩相）中。关于蛇绿岩型铬矿的成矿机制，将结合第三章典型矿床成因详述之。