基本介紹
- 中文名：磁鐵礦
- 外文名：Magnetite
- 成分：鐵礦石
- 用途：水處理 三成濾池
- 學科：地質學
- 分布：山東、河北、河南、遼寧等
礦石簡介,化學組成,主要分類,藥用價值,分布範圍,礦產資源,結構形態,物理性質,產狀組合,鑑定特徵,藏品信息,
礦石簡介
礦物名。磁鐵礦的主要成分為Fe3O4，晶體屬等軸晶系的氧化物礦物，晶體常呈八面體和菱形十二面體、集合體呈粒狀或塊狀。完好單晶形呈八面體或菱形十二面體，呈菱形十二面體時，菱形面上常有平行該晶面長對角線方向的條紋。集合體為緻密塊狀或粒狀。
顏色為鐵黑色，條痕呈黑色，金屬光澤或半金屬光澤，不透明，無解理，摩氏硬度5.5-6，比重4.8-5.3。因為它具有強磁性，中國古代中國古籍中稱為磁石，表征它具有磁性；此外尚有偩鐵石、磁石、玄石等名稱。含鐵量為72.4%，是最重要的鐵礦石。如礦石中含有害元素很少，可直接用於平爐煉鋼。不少磁鐵礦中還伴有鈦、釩、鉻等元素，冶煉過程中可以綜合利用。磁鐵礦還是傳統的中藥材之一，中醫認為有鎮靜安神的功效。磁鐵礦晶體具反尖晶石型結構(見尖晶石)。單晶體常呈八面體也呈菱形十二面體,雙晶常見集合體呈塊狀或粒狀。鐵黑色，半金屬光澤,有時具八面體裂理。摩斯硬度5.5～6.5，比重5.2,具亞鐵磁性,是礦物中磁性最強的能被永久磁鐵所吸引。其中具有極磁性、能吸引鐵針等物的稱為極磁鐵礦。又稱為慈石、磁石、玄石。是礦物中磁性最強的，能被永久磁鐵吸引，中國古代的指南針"司南"就是利用這一特性製成的。氧化後變為赤鐵礦或褐鐵礦。 磁鐵礦晶體常呈八面體和菱形十二面體、集合體呈粒狀或塊狀。是礦物中磁性最強的，能被永久磁鐵吸引，氧化後變為赤鐵礦或褐鐵礦。
磁鐵礦分布廣，有多種成因。生於變質礦床和內生礦床中，岩漿成因礦床以瑞典基魯納為典型；火山作用有關的礦漿直接形成的以智利拉克鐵礦為典型；接觸變質形成的鐵礦以中國大冶鐵礦為典型；含鐵沉積岩層經區域變質作用形成的鐵礦，品位低規模大，俄羅斯、北美、巴西、澳大利亞和中國遼寧鞍山等地都有大量產出。磁鐵礦是煉鐵的主要礦物原料，也是傳統的中藥材。
化學組成
化學成分：FeO31.03%，Fe2O368.96%。其中Fe的類質同像代替有Al、Ti、Cr、V等；替代Fe的有Mg、Mn、Zn、Ni、Co、Cu、Ge等。當Ti代替Fe時，伴隨有Mg—Fe和V—Fe；Ti亦可以鈦鐵礦或鈦鐵晶石的細小包裹體呈定向連生形式存在，系由固溶體出溶而成。在>600℃時，形成磁鐵礦FeFe2O4—Fe2TiO4完全固溶體，
礦物結構式：Fe3[Fe21-xFe31-2xTi4x]O4(0≤x≤0.2)；Fe31.2-xFe2x-0.2[Fe21.2Fe30.8-xTi4x]O4(0.2≤x≤0.8)；Fe32-2xFe22x-1[Fe22-xTi4x]O4(0.8≤x≤1)；其中方括弧中的陽離子為八面體配位。在>500℃時則形成FeFe2O4—FeTiO3完全固溶體；隨溫度的下降，固溶體發生出溶。 當Ti代替Fe，其中TiO2在25%時稱含鈦磁鐵礦。含釩鈦較多時，則稱釩鈦磁鐵礦。含鉻者稱鉻磁鐵礦。鈦磁鐵礦與釩鈦磁鐵礦在高溫時形成固溶體，溫度下降時發生出溶，在光片中可看到鈦鐵礦在磁鐵礦晶粒中生成的顯微定向連生常沿磁鐵礦的八面體裂開分布，叫鈦鐵磁鐵礦。磁鐵礦中的Fe2可被Mg2代替，構成磁鐵礦－鎂鐵礦完全類質同像系列。
磁鐵礦
磁鐵礦主要分類
各種含鐵礦物按其礦物組成，主要可分為4大類：磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦。由於它們的化學成分、結晶構造以及生成的地質條件不同，因此各種鐵礦石具有不同的外部形態和物理特性。
（1）磁鐵礦主要含鐵礦物為磁鐵礦，其化學式為Fe3O4，其中FeO=31%，Fe2O3=69%，理論含鐵量為72.4%。這種礦石有時含有TiO2及V2O5組合複合礦石，分別稱為鈦磁鐵礦或礬鈦磁鐵礦。在自然純磁鐵礦礦石很少遇到，常常由於地表氧化作用使部分磁鐵礦氧化轉變為半假象赤鐵礦和假象赤鐵礦。所謂假象赤鐵礦就是磁鐵礦（Fe3O4）氧化成赤鐵礦（Fe2O3），但它仍保留原來磁鐵礦的外形，所以叫做假象赤鐵礦。磁鐵礦具有強磁性，晶體常成八面體，少數為菱形十二面體。集合體常成緻密的塊狀，顏色條痕為鐵黑色，半金屬光澤，相對密度4.9～5.2，硬度5.5～6，無解理，脈石主要是石英及矽酸鹽。還原性差，一般含有害雜質硫和磷較高。
（2）赤鐵礦赤鐵礦為無水氧化鐵礦石，其化學式為Fe2O3，理論含鐵量為70%。這種礦石在自然界中經常形成巨大的礦床，從埋藏和開採量來說，它都是工業生產的主要礦石。
赤鐵礦含鐵量一般為50%～60%，含有害雜質硫和磷比較少，還原較磁鐵礦好，因此，赤鐵礦是一種比較優良的煉鐵原料。赤鐵礦有原生的，也有野生的，再生的赤鐵礦的磁鐵礦經過氧化以後失去磁性，但仍保存著磁鐵礦的結晶形狀的假象赤鐵礦，在假象赤鐵礦中經常含有一些殘餘的磁鐵礦。有時赤鐵礦中也含有一些赤鐵礦的風化產物，如褐鐵礦（2Fe2O3·3H2O）。赤鐵礦具有半金屬光澤，結晶者硬度為5.5～6，土狀赤鐵礦硬度很低，無解理，相對密度4.9～5.3，僅有弱磁性，脈石為矽酸鹽。
（3）褐鐵礦是含水氧化鐵礦石，是由其他礦石風化後生成的，在自然界中分布得最廣泛，但礦床埋藏量大的並不多見。其化學式為nFe2O3·mH2O(n=1～3、m=1～4)。褐鐵礦實際上是由針鐵礦（Fe2O3·H2O）、水針鐵礦（2Fe2O3·H2O）和含不同結晶水的氧化鐵以及泥質物質的混合物所組成的。褐鐵礦中絕大部分含鐵礦物是以2Fe2O3·H2O形式存在的。一般褐鐵礦石含鐵量為37%～55%，有時含磷較高。褐鐵礦的吸水性很強，一般都吸附著大量的水分，在焙燒或入高爐受熱後去掉游離水和結晶水，礦石氣孔率因而增加，大大改善了礦石的還原性。所以褐鐵礦比赤鐵礦和磁鐵礦的還原性都要好。同時，由於去掉了水分相應地提高了礦石的含鐵量。
磁鐵礦
磁鐵礦（4）菱鐵礦菱鐵礦為碳酸鹽鐵礦石，化學式為FeCO3，理論含鐵量48.2%。在自然界中，有工業開採價值的菱鐵礦比其他三種礦石都少。菱鐵礦很容易被分解氧化成褐鐵礦。一般含鐵量不高，但受熱分解出CO2以後，不僅含鐵量顯著提高而且也變得多孔，還原性很好。
藥用價值
為最重要和最常見的鐵礦石礦物。鈦磁鐵礦、釩鈦磁鐵礦同時亦為鈦、釩的重要礦石礦物。富含Ti、V、Ni、Co等元素時可綜合利用。藥用磁鐵礦名磁石，別名玄石、慈石、靈磁石、吸鐵石、吸針石。功效：潛陽安神；聰耳明目；納氣平喘。 磁不但在現代醫學上有著重要的套用，如核磁共振成像技術，常稱磁共振CT(計算機化層析術)，以及心磁圖和腦磁圖的套用，而且還有著悠久的歷史。在西漢的《史記》(約公元前90年)書中的“倉公傳”便講到齊王侍醫利用5種礦物藥(稱為五石)治病。這5種礦物藥是指磁石(Fe3O4)、丹砂(HgS)、雄黃(As2O3)、礬石(硫酸鉀鋁)和曾青(2CuCo3)。隨後歷代都有套用磁石治病的記載。例如，在東漢的《神農本草》(約公元2世紀)藥書中便講到利用味道辛寒的慈(磁)石治療風濕、肢節痛、除熱和耳聾等疾病，南北朝陶弘景著的《名醫別錄》(公元510年)醫藥書中講到磁石可以養腎臟，強骨氣，通關節，消痛腫等。唐代著名醫藥學家孫思邈著的《千金方》(公元652年)藥書中還講到用磁石等製成的蜜丸，如經常服用可以對眼力有益。北宋何希影著的《聖惠方》(公元1046年)醫藥書中又講到磁石可以醫治兒童誤吞針的傷害，這就是把棗核大的磁石，磨光鑽孔穿上絲線後投入喉內，便可以把誤吞的針吸出來。
磁鐵礦
磁鐵礦南宋嚴用和著的《濟生方》(公元1253年)醫藥書中又講到利用磁石醫治聽力不好的耳病，這是將一塊豆大的磁石用新綿塞入耳內，再在口中含一塊生鐵，便可改善病耳的聽力。總的說來，在各個朝代的醫藥書中常有用磁石治療多種疾病的記載。明代著名藥學家李時珍著的《本草綱目》關於醫藥用磁石的記述內容豐富並具總結性，對磁石形狀、主治病名、藥劑製法和多種套用的描述都很詳細，例如磁石治療的疾病就有耳卒聾閉、腎虛耳聾、老人耳聾、老人虛損、眼昏內障、小兒驚癇、子宮不收、大腸脫肛、金瘡腸出、金瘡血出、誤吞針鐵、丁腫熱毒、諸般腫毒等10多種疾病，利用磁石製成的藥劑有磁朱丸、紫雪散和耳聾左慈丸等。
分布範圍
磁鐵礦分布廣，有多種成因。瑞典基魯納是典型的岩漿礦床。智利的拉科鐵礦是由與火山作用有關的礦漿直接形成的。接觸變質形成的鐵礦可以中國大冶鐵礦為例。由沉積的含鐵岩層經區域變質作用形成的鐵礦（如中國鞍山一帶的鐵礦），以磁鐵礦和赤鐵礦為主，規模很大，但品位較低，是世界上最重要的鐵礦來源。前蘇聯、北美、巴西、澳大利亞都有特大型的此種鐵礦。磁鐵礦因比重大，並有抵抗風化的能力，所以在河床或濱海砂中也能富集。遭受氧化後能轉變為赤鐵礦；若保留原有的外形,即稱為假象赤鐵礦。
礦產資源
南極地區的礦產資源極為豐富。據已查明的資源分布來看，煤、鐵和石油的儲量為世界第一，其它的礦產資源還正在勘測過程中。在南極地區，可望發現更多更豐富的礦產資源，為人類利用這些資源提出科學依據。南極大陸二疊紀煤層主要分布於南極洲的冰蓋下面，儲量約為5000億噸。 鐵礦是南極最富有的礦產資源之一。在南極大陸，主要分布在東南極洲。據科學家們勘測，在查爾斯王子山脈南部的地層內，在晚太古至元古代，有一條厚度達400米，長120公里～180公里，寬5公里～10公里的條帶狀富磁鐵礦岩層，礦石平均品位達32%～58%，是具有工業開採價值的富鐵礦床，初步估算其蘊藏量可供全世界開發利用200年，是當今世界最大的富鐵礦藏。有趣的是，如果沿著南極洲查爾斯王子山脈所在的經度範圍（北緯60度至北緯70度）一直往北走，幾乎在相同經度差不多對稱的北極地區，又是一片世界級大鐵礦地區。
人們對南極及其陸架區礦產資源了解得並不多，原因很簡單，面積巨大，厚達幾千米的冰蓋和惡劣的自然環境限制了科學家的調查，但是通過幾十年不間斷的工作，已經在南極發現礦床、礦點百餘處。美國地質調查所把南極大陸劃分出三個主要的成礦區：安第斯多金屬成礦區，主要為銅、鉑、金、銀、鉻、鎳、鑽等礦產；橫貫南極山脈多金屬成礦區，有銅、鉛、鋅、金、銀、錫等礦產；東南極鐵礦成礦區，除大量鐵礦外，尚有銅、鉑等有色金屬，並發現金伯利岩。一般認為查爾斯王子山鐵礦和橫貫南極山脈區的煤礦規模最大；羅斯海、威德爾海、阿蒙森海、別林斯高晉海等海盆油氣遠景最大。
磁鐵礦
儘管南極大陸及其陸架的地質調查和礦產資源開發難度頗大，但隨著其他大洲可供開發的礦產資源的日益減少和枯竭，將迫使人類向海洋、南極洲或其他地方尋找出路。至於人們擔心礦產資源開發可能造成的環境、生態的破壞和污染，人類也會從科學技術進步中找到妥善的解決辦法。但在目前，南極禁止一切礦產資源的開發和利用。
全世界已查明的鐵的蘊藏量是相當可觀的，但具有工業開採價值的富鐵礦床就不是那么樂觀了，所以近幾十年來，地質學家們又逐步把尋找鐵礦遠景資源的目光投向南極洲。 鐵礦是南極大陸所發現的儲量最大的礦產，主要位於東南極。
1966年，蘇聯地質學家在查爾斯王子山脈南部的魯克爾山北部，發現了厚度約70米的條帶狀富磁鐵礦岩層，稱為條帶狀磁鐵礦層或碧玉岩。礦石平均含鐵品位為34.1%，最富可達58%。整個岩系厚度達400米。他們在1971—1974年調查，確定了該地區磁鐵礦和矽酸鹽中鐵的品位可以與澳大利亞西部的哈默斯利盆地、北美洲的蘇必利爾湖區、加拿大的謝弗維爾地區和蘇聯的克里沃·羅格地區的鐵構造相比。
航空磁場調查資料表明，鐵礦集中區在冰體下長120～180千米，寬5～10千米。1977年，美國的霍夫曼和里瓦齊等人，根據航磁異常報導了在魯克爾山西部的冰蓋下的兩個磁異常帶，其寬度為5～10千米，延伸達120～180千米，他們初步認為這是魯克爾條帶狀含鐵層的延續，如果這兩個磁異常帶確為鐵礦所引起的推理得到進一步證實，那么，該地區的鐵礦將是世界上最大的。這就是一些南極地質學家所聲稱的“南極鐵山”，其鐵礦蘊藏量，初步估算可供全世界開發利用200年。毫無疑義，南極洲魯克爾山條帶狀含鐵層的發現，已經在關心南極礦產資源的地質界引起了極大的興趣。
結構形態
等軸晶系，a0=0.8396nm；Z=8。反尖晶石型結構。即1/2的Fe3 和全部的Fe2 占據八面體位置，另1/2的Fe3 占據四面體位置。晶格常數a0隨Al3 、Cr3 、Mg2 替代量的增大而減小；隨Ti4 、Mn2 的替代量增高而增大。
六八面體晶類，Oh-m3m(3L44L36L29PC)。晶體常呈八面體和菱形十二面體。在菱形十二面體的菱形晶面上常有平行於該面長對角線方向的條紋，為{111}和{110}的聚形紋(圖4-4-3)。依{111}尖晶石律成雙晶。集合體通常成緻密粒狀塊體。
中國地質博物館磁鐵礦藏品圖片