铁矿石基础知识终审稿)

铁矿石基础知识

文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

铁矿石基础知识

v 1 铁矿石的分类及特性

v 2 配料计算

v 3 铁矿石经济性评价

v 1.1 矿石和脉石

v 地壳中的铁贮量比较丰富，按元素总量计占4.2%，仅次于氧、硅及铝居第四位。但在自然界中铁不能纯金属状态存在，绝大多数形成氧化物、硫化物或碳酸盐等化合物。不同的岩石含铁品位可以差别很大。凡在当前技术条件下，从中经济地提取出金属铁的岩石称为铁矿石。这样，铁矿石中除了含Fe的有用矿物外，还含有其他化合物，统称为脉石。常见的脉石有SiO2、Al2O3、CaO及MgO等。

v 1.2 天然铁矿石的分类及特征

v 天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等几种，主要矿物组成及特征见表1-1。

v 赤铁矿又称红矿，其主要含铁矿物为Fe2O3，其中铁占70%，氧占30%，常温下无磁性。但Fe2O3有两种晶形，一为α- Fe2O3 ，一为γ- Fe2O3 ，在一定温度下，当α- Fe2O3转变为γ- Fe2O3时，便具有了磁性。

v 色泽为赤褐色到暗红色，

v 由于其硫、磷含量低，还原性较磁铁矿好，是优良原料。

v 赤铁矿的熔融温度为：1580~ 1640℃。

磁铁矿主要含铁矿物为Fe3O4，具有磁性。其化学组成可视为

Fe2O3·FeO，其中FeO=30%，Fe2O3·=69%；TFe=72.4%，O=27.6%。磁铁矿颜色为灰色或黑色，由于其结晶结构致密，所以还原性比其它铁矿差。磁铁矿的熔融温度为：1500~1580℃。这种矿物与TiO2和V2O5共生，叫钒钛磁铁矿；只与TiO2共生的叫钛磁铁矿，其它常见混入元素还有Ni、Cr、Co等。在自然界中纯磁铁矿很少见，常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。所谓假象就是

Fe3O4虽然氧化成Fe2O3·，但它仍保留原来磁铁矿的外形。

v 在自然界中纯磁铁矿很少见，常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。所谓假象就是Fe3O4虽然氧化成Fe2O3·，但它仍保留原来磁铁矿的外形。它们一般可用TFe/FeO的比值来区分：

v TFe/FeO=2.33 为纯磁铁矿石

v TFe/FeO<3.5 为磁铁矿石

v TFe/FeO=3.5~7.0 为半假象赤铁矿石

v TFe/FeO>7.0 为假象赤铁矿石

v 式中，TFe－矿石中的总含铁量（%），又称全铁；FeO－矿石中的FeO 含量（%）。

v 褐铁矿通常指含水氧化铁的总称。

v 如3Fe2O3·4H2O称为水针铁矿；2Fe2O3·3H2O才称褐铁矿。这类矿石一般含铁较低，但经过焙烧去除结晶水后，含铁量显着上升。颜色为浅褐色、深褐色或黑色，硫、磷、砷等有害杂质一般多。

菱铁矿又称碳酸铁矿石，因其晶体为菱面体而得名。颜色为灰色、浅黄色、褐色。其化学组成为FeCO3，亦可写成FeO·CO2，其中FeO=62.1%，CO2=37.9%； TFe=48.2% 。常混入Mg、Mn等的矿物。一般含铁较低，但若受热分解放出CO2后品位显着升高，而且组织变得更为疏松，很易还原。所以使用这种矿石一般要先经焙烧处理。

v 1.3 铁矿石质量评价

v 铁矿石质量直接影响高炉冶炼效果，必须严格要求。通常从以下几方面评价：

v （1）矿石品位

v 品位即铁矿石的含铁量，它决定着矿石的开采价值和入炉前的处理工艺。入炉品位愈高，愈有利于降低焦比和提高产量，从而提高经济效益。经验表明，若矿石含铁量提高1%，则焦比降低2%，产量增加3%。因为品位提高，意味着酸性脉石大幅度减少，冶炼时可少加石灰石造渣，因而渣量大大减少，既节省热量，又促进炉况顺行。例如鞍山地区的酸性贫铁矿，含铁30%，SiO2 50%，富选后精矿品位达到60%，SiO2降低到14%；含铁量提高一倍，SiO2降低近3/4。而生产1t生铁的渣量和熔剂用量减少到原来的1/8。可见提高品位对冶炼的影响是很大的。

v 矿石的贫富一般以其理论含铁量的70%来评估。实际含铁量超过理论含铁量的70%称富矿。但这并不是绝对固定的标准。因为它还与矿石的脉石成分、杂质含量和矿石类型等因素有关。如对褐铁矿、菱铁矿和碱性脉石矿含铁量的要求可适当放宽。因褐、菱铁矿受热分解出H2O和CO2后

品位会提高。碱性脉石矿含CaO高，冶炼时可少加或不加石灰石，其品位应按扣去CaO的含铁量来评价。

v TFe——原矿含铁量，%；CaO——原矿CaO含量，%

v （2）脉石成分

v 脉石中含有碱性脉石，如CaO、MgO；有酸性脉石，如SiO2、Al2O3。一般铁矿石含酸性脉石者居多，即其中SiO2高，需加入相当数量的石灰石造成碱度（CaO/SiO2）为1.0左右的炉渣，以满足冶炼工艺的需求。因此希望酸性脉石含量愈少愈好。而含CaO高的碱性脉石则具有较高的冶炼价值。如某铁矿成分（%）为Fe 45.30，CaO 10.05，MgO 3.34，SiO2 11.20。自然碱度（CaO/SiO2）=0.9，（CaO+MgO）/SiO2=1.2，接近炉渣碱度的正常范围，属自熔性富矿。

若考虑MgO则为52.3％。脉石中的MgO还有改善炉渣性能的作用，但这类矿石不多见。脉石中的Al2O3含量也应控制，若Al2O3含量过高，炉渣难熔而不易流动，使冶炼造成困难。随着铁矿石资源的紧张状况加剧，进口铁矿石中Al2O3含量越来越高，炉渣中Al2O3含量也相应升高，给炼铁操作带来很大的挑战，目前普遍采取提高MgO的含量来解决炉渣流动性的问题。

v （3）有害杂质和有益元素的含量

v 有害杂质通常指S、P、Pb、Zn、As等，它们的含量愈低愈好。Cu有时为害，有时为益，视具体情况而定。入炉矿石中有害杂质的界限含量（％）一般如下：

S P Pb Zn As Cu