镍铬不锈钢

前言：为更好服务于广大Mysteel客户群体，进一步了解铬产业链的相关知识，本文将对铬产业链中铬矿石展开全面介绍， 全文将围绕铬矿石的分布与开采、铬矿石的分类以及铬矿石的用途介绍等三个章节展开详细讨论，可供近期及长期密切关注铬行业的社会各界人士参考学习，也欢迎各位同僚批评指正！

一、铬的分布与开采

1．铬矿石的定义与分布

(1)铬矿的定义

铬是银白色有光泽的金属，纯铬拥有较为良好的延展性，但是含杂质的铬则显得硬且脆。与此同时，铬元素也具有很强的抗变色性，这使得它作为一种金属，可以保护其最外层免受腐蚀，这与铜、镁和铝等其他金属不同，因此其广泛应用于冶金、化学、耐火材料制造领域。

(2)铬矿的分布情况

据美国地质调查局统计，世界铬铁矿资源储量约56亿吨，但由于自然界不存在游离状态的铬，因此铬铁矿是铬元素主要来源。其中南非、哈萨克斯坦的铬矿储量占世界已探明铬铁矿总储量的75%以上。世界主要铬矿床位于南非共和国（布什维尔德杂岩）、津巴布韦（大堤和塞鲁圭）、土耳其（古勒曼和其他地方）等地。

虽然哈萨克斯坦坐拥较大的铬矿储量，但国内产业链完整，能够消耗自己的铬矿，而且其铬矿铬铁的质量均属上乘，其生产的铬铁多应用于高端领域且能够产生较高的附加值，出口铬矿的性价比不高故而铬矿出口资源较少，其产量只需满足国内铬铁生产即可。

国家政策在某些方面也会成为阻碍其资源产量增长的重要因素，以印度矿为例，考虑到其目前的国策是提高个人钢铁消费量以促进钢铁产业发展；并且近些年也有铬铁扩产的趋势，考虑到保护本国资源的目的，其铬矿开发规模相较于其储量也相对较小。而南非则作为自古以来的矿产大国，成为全球铬铁矿的最大生产国与出口国便也理所应当了，哈萨克斯坦以及土耳其等地则屈居其后。

而中国虽作为全世界最大的不锈钢生产国，但却是一个铬矿资源严重短缺的国家。国内铬矿资源矿床规模小，分布零散，开发利用条件差；贫矿与富矿储量大体各占一半；露采矿少，小而易采的富铬铁矿都已采完。如此一来由于国内供应能力差，供需缺口急剧增大，使铬铁矿对外依存度高达99.8%，导致供应存在极大风险，因此国内企业“走出去”布局境外资源增强保障能力已成必然趋势。

而在上述国家中，南非目前是中国最主要的铬资源进口国，但是南非运输比较差，工人罢工问题，电力问题，还有季节性的暴雨引发的洪水也常常会成为铬矿出口受阻的影响因素，另外就是关键领域的国营企业（电力的eskom,运输的transnet）经营不善导致的基础设施不好也会成为制约南非铬矿出口的关键要素。

(3)世界主要铬矿企业储量及产能情况

2．铬矿开采与选矿

(1) 铬矿的开采方式

铬铁矿采矿方式则主要是露天开采和深井开采。

①露天开采

露天采矿，也称为露天开采，视其开采环境也可被称为大型采矿，是一种露天采矿技术，从露天矿坑中提取岩石或矿物。露天开采也是目前主流的铬矿开采模式。

图 1 位于南非布什维尔德杂岩区的露天铬铁矿层

这种采矿形式不同于需要在地下开凿隧道的采掘方法，取而代之的是当在地表附近发现具有商业价值的矿石或岩石矿床时，使用露天采矿的开采方式。它适用于在地表发现的矿石或岩石，因为覆盖层相对较薄，或者相关开采材料在结构上不适合隧道掘进（如煤渣、沙子和砾石的情况）。相比之下，在地下发现但由于坚硬的岩石而难以回收的矿物可以使用地下采矿形式开发采集。

②深井开采

深井开采，又称之为地下采矿。深井采矿包括在地下挖掘隧道或竖井以到达埋藏的矿床。用于加工的矿石和用于处置的废石通过隧道和竖井输送到地面。深井采矿可以根据所使用的竖井类型以及用于到达矿床的提取方法或技术进行分类。

图 2 深井开采示意图

(2) 铬矿的选矿工艺

铬铁矿的选矿工艺流程主要分为采选、破碎、磨矿等多个环节。

首先是采选环节。开采后的原矿首先进行物理性质的分级，去除表面杂质，并根据产品要求进行分选；后原矿进入破碎机进行粗碎，然后经过细碎机进行二次破碎，使矿石颗粒大小达到要求；接着便是磨矿，目的是将矿石研磨成足够细的颗粒，通过不同的设备进行磨矿操作，使铬铁矿达到一定的粒度要求。

在铬铁矿石的处理方面，存在着诸如重选、磁电选、浮选和絮凝浮洗等诸多选别方式，在生产方面则以重选方式为主，常采用跳汰-摇床的选别方式，其主要流程如下图所示：

图3 跳汰—摇床选别流程图

该方式将经过跳汰以及磨矿操作初选过的矿砂通过螺旋溜槽或者摇床，轻重不同的矿砂可以分离，从而得到铬精矿砂，即为我们所熟知的铬精粉矿。

(3) 铬矿的冶炼流程

通常经过采选的铬铁矿便作为原材料进入铬铁的生产过程中，下面将以产量较大的高碳铬铁为例，简要介绍一下高碳铬铁的主要生产工艺。

高碳铬铁的生产方法有电炉法、 整炉(高炉) 法、等离子法和熔融还原法。整炉法现在只生产低铬合金(Cr<30%),较高铬含量(例如 Cr>60%)的竖炉法生产工艺尚处在研究阶段:后两种方法是正在探索中的新兴工艺。因此，绝大多数的商品高碳铬铁和再制铬铁均采用电炉(矿热炉)法生产。

图 4  矿热炉法——铬铁冶炼流程图

该冶炼方式以其兼具环保与经济型的特点而广受我国铬铁生产厂家的青睐。其原因在于电作为该冶炼方法的核心能源，摒弃了其他能源诸如煤、焦炭、原油等不可避免地将伴生杂质元素带入冶金过程的特点，能够生产出最为清洁的合金材料；与此同时，电也是唯一一个能够获得任意高温条件的能源，电炉也因其容易实现还原、精炼等冶金反应的氧分压、氦分压等热力学特点而拥有其他冶炼方式无可比拟的经济效益。

二、铬矿分类

从矿山上开采出来的矿，一般就只有粗粉和块矿；精粉及球团是人工加工的，精粉是在粗粉基础上继续破碎、筛分、提纯等加工出来的；而球团是精粉及一些粘结剂通过混匀、造球、焙烧固化后得到的。

对铬矿进行粗细分类为精粉0-1毫米以及0-4毫米的粗粉；而后便是籽矿，籽矿粒度一般介于4-10毫米之间；原矿、块矿的粒度则要更大一些，块矿的粒度一般能达到10-65毫米，原矿则是铬矿中粒度最大的，能达到65-300毫米。而不同的铬矿在市场上交易偏好也各不相同，市场交易主要以粉矿为主，其次是原矿而后才是块矿与籽矿。

与此同时，由于不同国家的资源禀赋存在着一定的差异，因此不同国家所开采的铬矿所冶炼而成的铬矿石在冶炼质量上存在着一定的差异，其主要体现在铬矿石的品位以及铬铁比上。

矿物的品位是指矿石(或选矿产品)中有用成分或有用矿物的含量，而铬铁比指铬铁矿矿石或精矿中Cr（是由Cr2O3的含量换算成Cr的含量）/FeO(是FeO的实际含量和Fe2O3换算为FeO含量的总和)的比值。这两个指标作为矿石质量的关键要素，往往在交易过程中备受关注。品位越高则意味着铬元素在该矿产中的含量越高，即Cr2O3含量越高；而铬铁比值越高，冶炼时铬铁合金中含铬量越高，而铬铁比值低的铬铁矿石，即使其Cr2O3含量较高，也难以冶炼出高标号铬铁合金。

1．铬矿——粉矿

铬粉是指由铬矿经过提纯、粉碎等工艺制成的粉末状物质。它具有多种性质，如高温抗氧化性、耐腐蚀性、耐磨性等，根据其粒度的不同又可分为铬精粉与铬粗粉。

精粉和粗粉都能用于烧结，精粉一般都是经过选矿厂提选的，粒度细，一般以目来描述其粒度，粗粉就是粒度偏粗，一般是3mm以上较多的粉矿。而流通于市场上的粉矿则是铬精粉居多。

图6 铬矿精粉

在市场流通的铬粉资源主要以南非精粉、土耳其精粉与津巴布韦精粉为主，而其中南非产铬精粉则占据着绝对的主导地位，占据着80%以上的市场份额。

南非精粉按品位划分，常见的有 40-42%粉，42-44%粉。南非粉矿按照开采地层，可以分为 UG 粉、 MG 粉和LG 粉，MG 的品位和铬铁比要好于 UG，UG 粉的铬铁比一般在 1.27-1.35之间，MG 粉在 1.3-1.4 之间，而LG粉在其中铬铁比最高，通常能达到1.5左右。

由于南非的矿石存在着一部分由尾矿回收的铬粉矿，因此整体品位相较于其他国家的矿产并无优势，高品位粉矿的市场空白南非粉矿通常无法弥补，而这一块则是由土耳其精粉与津巴布韦精粉牢牢把控。其中土耳其铬矿出口以 46-48%精粉价格为主，以伊尔集团、CVK 集团为首的企业集团包揽了大部分土耳其粉矿的出口渠道，其出口的铬矿铬铁比通常能达到2.7以上，力压一众市场主流铬矿品类。

而津巴布韦铬矿出口也是以高品精粉为主，最常见的分类是 48-50%和 50-52%两种，虽然津巴布韦的铬矿品位小幅优于土粉但由于其较低的铬铁比（1.8-2.4），因此在现货市场上津巴精粉价格一般比土粉低3-6 元/吨度，期货价格一般低 15-30 美金/吨。

2．铬矿——籽矿与原矿

籽矿又称小粒度矿、球团，通常指代的是人造块矿，属于精粉再次加工之后的产物，其粒度比精粉大而明显小于块矿，因而具有较好的可保存性以及便利性，与此同时，其因成团需要而混入的杂质也使得其价格比铬粉更加低廉，故而也成为不少工厂所青睐的对象。而原矿则是介于籽矿与块矿大小之间的矿石。

图7 铬矿籽矿

籽矿与原矿资源相较于其他品类，在市场上流通数量相对较为稀少，且品类单一，这两个品类的矿石通常由南非提供，籽矿的品位通常集中于36-38%，38-40%两个区间，而南非原矿的品位则相对较高能达到38-40%，40-42%。从冶炼效果的角度考虑，铬矿的形态差异对于其冶炼效果影响甚小，因此不同矿石的冶炼效果与其所含杂质相关性更强。

3．铬矿——块矿

在交易中使用的块矿是生料。而我们所熟知的市场上作为交易品存在的块矿则大多数以生料块矿为主，由于其易于运输及铬铁比普遍偏高等因素，同品位的块矿相较于其他品类的铬矿价格也更为昂贵。

图8 铬矿块矿

块矿因其繁多的产地而备受市场关注，目前市场主流铬产地均有块矿出产，诸如巴基斯坦与伊朗等地更是将块矿出口作为其主流的铬矿出口方式。在繁多的块矿产地中，阿巴块矿以其极其优良的品质独领风骚，其出产矿石整体质量上比土耳其铬矿还要好，通常40-42%的块矿石便能达到铬铁比 2.6-3.1以及镁铝比 2.7-3.2，因此其现货一般比土耳其矿高 3-4 元/吨度。

其他产地的块矿品质同样不俗，同品位的土耳其与伊朗块矿铬铁比一般在 2.6以上，镁铝比 2.5 左右。巴基斯坦 40-42%块矿品位虽与土耳其块矿相当，由于运费和成本等差距，期货价格一般低于土块10美金左右。

三、铬矿用途介绍

图9 铬矿用途一览

1．冶金工业

铬在晶界处形成稳定的金属碳化物的强化作用，以及耐腐蚀性的强力增加，使铬成为钢的重要合金材料。而不锈钢是主要的耐腐蚀金属合金，当铬以高于 11% 的浓度引入铁中时形成。为了不锈钢的形成，铬铁被添加到铁水中。此外，由于在晶界处形成离散的、稳定的金属、碳化物颗粒，镍基合金的强度也有所提高。

铬的加入使得不锈钢在遇到具有腐蚀性的物质时，其表面就会形成一种细致而坚实的氧化铬薄膜，以保护内部的金属不继续受腐蚀，有些不锈钢甚至在800℃的高温中，还能保持其优良的性能。

图10 铬元素位于不同类型不锈钢中含量

2．化学工业

用铬铁矿加工制造成的各种铬盐是化学工业上的主要原料。铬盐是无机盐的主要品种之一，而重铬酸钠又是铬盐系列产品中最基础的品种，又叫红矾钠，产品为红色至桔红色结晶，可用于颜料、催化剂、陶瓷、石油天然气开采、医药、染料等行业。重铬酸钠可以直接应用于下游，也可以进一步加工成其他铬盐延伸产品。

同时，金属铬已列为最重要的电镀金属之一，在大多数情况下镀铬层专门作为零件的最外部镀层，镀铬的时候，铬层愈薄，愈是紧贴在金属的表面，一些炮筒，枪管的内壁，所镀的铬层仅有千分之五毫米厚，但是发射了千百发炮弹、子弹以后，铬层依然存在。没有镀铬层提供的物理性能，大部分零件的使用寿命会因磨损、腐蚀等原因而大大缩短，必须经常更换或维修，因此电镀铬是在许多工业制造中应用越来越广泛。

3．耐火材料及铸铁

由于铬铁矿的熔点高达1900℃-2050℃，在高温下能保持体积不变，而且跟任何矿渣不起反应。因此它可作为耐火材料，炼钢炉及有色金属冶炼炉的炉衬。因此在耐火材料方面，铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。

另外铬还应用于铸铁，如铬铸态球铁具有强度高、延伸率高、冲击值高和硬度低等特点。