炼铁原料

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有益元素
有益元素达到一定量时为复合矿，应综合 利用： Mn≥5％；Cr ≥0.6％；Co ≥0.03％；Ni ≥0.2％；V ≥0.1～0.15％；Mo ≥0.3％。
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4、铁矿石的还原性
还原性的好坏不影响其应用，影响高炉的经济技术指标
铁矿石的还原性是指矿石被还原性气体CO 或H2还原的难易程度，是评价矿石的一 项重要指标。 影响还原性的因素：矿物组成、致密程度、 脉石成分数量、矿石粒度、空隙率、矿石的软 化性等。 磁铁矿致密气孔率低最难还原，赤铁矿具 有中等气孔率较易还原，褐铁矿和菱铁矿失去 水分和CO2以后气孔率大大增加，很易还原。
高炉炼铁原料
内容提要

铁矿石及其准备 熔剂 燃料 烧结矿 球团矿
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一、铁矿石及其准备

1、1铁矿石及其分类
铁矿石主要由一种或几种含铁矿物和脉石矿 物组成。 磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、菱铁矿 现利用作为炼铁原料的铁矿石中有二十多种 含铁矿物。
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1、1 铁矿石分类
根据含铁矿物的主要性质，按其矿物组成 通常把铁矿石分为四大类： 1、磁铁矿石 2、赤铁矿石 3、褐铁矿石 4、菱铁矿石
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我国主要矿区





1、鞍本铁矿区——鞍本集团 2、冀东铁矿区——首钢和邯钢 3、五台凤县铁矿区——太钢、阳泉钢铁 4、白云鄂博——包钢 5、大冶地区——武钢和大冶钢厂 6、宁芜矿区——马钢、梅钢 7、甘肃镜铁山——酒钢 8、海南岛矿区——国内一些钢厂 9、攀西矿区——攀钢
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一般存在于褐铁矿，其他矿很少见
碱金属的危害
1）破坏炉衬 2）生成炉瘤 3）使高炉下部透气性变坏 4）焦比升高、产量降低 5）使烧结矿和球团矿的软化温度降低，低温还原粉化率 升高（高炉原料，特别是烧结矿，在高炉上部的低温 区域严重裂化，粉化，使料柱空隙度降低。一般以粉 化后小于3mm所占的比率作为低温还原粉化率。）， 并导致球团矿的恶性膨胀。 一般要求（K2O＋Na2O）含量小于0.1％～0.6％，碱负荷 低于5～7kg/t铁为宜。
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8、各项指标的稳定性
生产实践表明：当含铁波动从±1.5％下降到 ±0.2％，高炉增产4.5％，焦比降低2.5％。 大中型企业的含铁原料：TFe＜ ±0.5％， SiO2< ±0.2%，石灰石的CaO< ±0.5％，白 云石的MgO< ±0.5%。
矿石品位、脉石成分与数量、有害杂质含量的稳定尤 为重要，否则将引起炉温、渣碱度和生铁质量的波动， 打破高炉的正常作业制度，影响高炉稳定顺行。
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四种矿石比较
名称 主要成 分化学 式 Fe3O4 Fe2O3 理论含 铁量 /% 72.4 70 实际富 矿含铁 量/% 45~70 55~60 37~55 颜色 最低工 业品位 /% 特性
磁铁矿 赤铁矿
黑色 红色 黄褐色
20~25 P、S高，坚硬、致密， 难还原 30 30 P、S低，质软，易碎， 易还原 P高，质软疏松，易 还原
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赤铁矿结晶体很少，集合体呈各种形态： 镜铁矿——片状呈金属光泽 云母赤铁矿——细小片状 肾状赤铁矿——肾状 铁赭石——红色粉末状 赤铁矿颜色结晶者为铁黑色至钢灰色，其他为红色或暗红色。 赤铁矿条痕为樱红色——借此与其他铁矿物相区别 赤铁矿仅具有弱磁性，一般含磷、硫较低，与磁铁矿相比结 构较软，较易破碎和还原，脉石多为石英和硅酸盐
褐铁矿 mFe2O3· 55.2~ nH2O 66.1
菱铁矿
FeCO3
48.2
30~40
灰浅色
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易破碎，焙烧后易还 原
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1.2 铁矿石质量评价
1、铁矿石品位 2、脉石成分与含量 3、有害杂质和有益元素的含量 4、铁矿石的还原性 5、铁矿石的软熔性 6、矿石的机械强度 7、矿石的粒度和气孔度 8、各项指标的稳定性
矿石 种类 含铁 矿石需要 量(kg) 量 (%) 矿石代入的脉石量 (SiO2＋Al2O3)（kg）
160 223 .8 112
熔剂需要量（kg） 脉石和熔剂 的相对增长 量（倍）
223 .8 1.1 464 .5 0.53
A B C
60 50 40
940 1566 .7 0.6
1566 .7－940
8
3、褐铁矿
主要含铁矿物为含结晶水的氧化铁，其化学式为： mFe2O3· 2O (m=1~3,n=1~4)，理论含铁量为 nH 55.2%～66.1%。自然界中的褐铁矿绝大部分以 2Fe2O3· 2O形态存在。 3H 褐铁矿为非晶质，常呈致密土块体，也往往呈钟乳 状、葡萄状等集合体，颜色为黑色到褐色，土状 者为黄褐色，条痕为黄褐色，无磁性。 褐铁矿质地松软、密度小、含水大，在焙烧去处水 分后气孔率增大，还原性好，品位也提高。含有 害杂质磷、硫、砷一般较高，脉石主要为砂质粘 土和石英 。
1.4 矿石混匀
混匀的意义： 1、提高烧结、高炉的产量和质量 混匀后烧结产量提高7~15％，燃料消耗降 低15％，高炉增产10~15％。 首钢混匀后含铁量波动由±2.5%降到 ±1.0% ，烧结合格率和一级品率分别提高23 ％和53％，高炉利用系数提高10％，焦比降低 10％。 2、可使质量低劣的矿石与质量优良的矿石混 合成为合格烧结料 3、质量稳定的原料，使自动化成为可能
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7、矿石的机械强度



矿石的机械强度指矿石耐冲击、摩擦、 挤压的强弱程度。 天然矿石的机械强度一般较好能满足冶 炼的要求，但人造富矿的机械强度则差 得多。高炉越大要求强度越高。 应注意提高矿石的高温强度
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7、矿石的粒度和气孔率
矿石粒度影响透气性和传热传质，粒度大 透气性好，但与煤气接触面积小，扩散 半径大，矿石中心部分不易加热和还原， 煤气利用率降低焦比升高。若粒度太小 特别是粉末较多时，会使煤气流上升的 阻力增大，不利于顺行。
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4、菱铁矿矿石
主要含铁矿物为FeCO3，理论含铁量48.2%， FeO为62.1%，CO2为37.9%。 外表颜色为灰色和黄褐色，条痕为灰色或带 黄色，无磁性。 在自然界分布较广的为粘土质菱铁矿，夹杂 不少粘土和泥沙，常含有镁、锰、钙等碳 酸盐。 通常菱铁矿含铁不高，为30～40%，焙烧后 含铁量显著增加，矿石也变得疏松多孔， 易破碎，还原性好，磷、硫低。
D
30
940 3133 .3 3133 .3－940 160 1790 .3 0 .3 112
8.0
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注：矿石中脉石为酸性，四元碱度为1.1，石灰石的有效熔剂为53％， 生铁中由矿石带入的铁为94％
贫矿、富矿
富矿——实际含铁量超过理论含铁量的70％ 对于含酸性脉石的矿石，一般当含铁量大于理论 含铁量的70～90％方可直接入炉，即对于磁铁矿 和赤铁矿含铁量应大于50％，对于褐铁矿、菱铁 矿和含碱性脉石较多的矿石可以适当降低。 我国规定贫、富矿石的工业品位为（％）
7个， 31×535m 1202m3 17×104t 6个， 30×200m 2220m3 30×500m 8个， 33×540m 2400m3 27×104t
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混匀原则和造堆方法
混匀原则——平铺截取，它包括两个环节： 1、按来料顺序一薄层一薄层铺成条堆 2、沿料堆横端面垂直截取。
条铺人字形断面
条铺菱形人字形断面
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现代化混匀料场的组成和设备
组成：贮存料场——混匀配料槽——混匀料场
带式运 输机 厂名 大分厂 君津厂 宝钢 一次混料场 47×565m 155×104t 50×500m 150×104t 47×700m 153×104t 混匀配 料槽 混匀场料 堆 混匀堆料机 能力 1500t/h 650t/h 2200t/h 1900t/h 带式运 输机 混匀取料机 能力 2500t/h 1300t/h 1500t/h
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3、有害元素和有益元素含量
有害元素：S、P、Pb、Sb、Zn、As、Na、K 有益元素：Mn、Cr、Co、Ni、V、Ti、Nb、Ce、 La、Mo。
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铁矿石中有害杂质的危害及界限含量 一般规定矿石中S≤0.06％为一级矿； S≤0.2％为二级矿； S>0.3％为高 矿石中硫升高0.1％，焦比升高5％ 硫在铁矿石中以FeS2、CuFeS2、ZnS、PbS等 硫矿，高硫矿不宜直接入炉，应通 P铁 P熔焦 ( P铁 P熔 过选矿，焙烧和烧结处理 焦 ) Fe矿 P K 磷以3CaO·2O5和3FeO·Fe生形态存在 P P2O5 矿石中允许含磷量可用下式计算： 锌以ZnS在矿石中存在
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矿石中MgO高则渣中MgO也高，适量MgO可 以改善炉渣的流动性，增加其稳定性，有利于脱 硫和炉况顺行。但MgO太高时又会降低渣的流 动性和其脱硫能力，一般认为渣中MgO含量应 不大于20％。 Al2O3在高炉渣中为中性氧化物，但渣中 Al2O3浓度超过18～22％时，炉渣变得难熔而不 易流动，一般矿石中SiO2/Al2O3不宜小于2～3。 如果矿中Al2O3含量太高就要和低Al2O3矿配合使 用。 其他熔剂：CaF2、TiO2、K2O、Na2O等
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1.3 我国铁矿资源及特点
1、我国铁矿资源的特点 1）富矿少、贫矿多。矿石平均含铁约34％，含 铁较高能直接入炉的富矿仅12％。 2）分布广。已探明的矿产地有1800余处，分布 于27个省区的600个县，其中鞍山、本溪、冀东、 攀枝花地区是三大铁矿区。 3）埋藏较浅 4）多金属矿 5）磁铁矿石较多
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磁铁矿矿石具有强磁性，颜色及条痕均为铁黑色， 坚硬、致密，难以破碎和还原，一般含磷、硫 较高，脉石主要为石英、硅酸盐与碳酸盐 有的磁铁矿矿石中含有TiO2、V2O5等，当含量达 到一定程度称为钛磁铁矿或钒钛磁铁矿，应综 合利用。
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2、赤铁矿矿石
主要含铁矿物为赤铁矿，理论含铁70％， 含氧30％。 赤铁矿有原生和再生两种 再生赤铁矿即为假象和半假象赤铁矿，其中 常含有一些残余磁铁矿。 原生赤铁矿常含有赤铁矿风化的产物褐铁矿
1 2.4 4.5
940 1880 0.5
940 2350 0.4
1880－940
160 537 .0 112
537 1.1 1114 .5 0.53
1007 1.1 2090 0.53
1790 .3 1.1 3716 0.53
2350－940
160 1007 112
矿石名 磁铁矿矿石 赤铁矿矿石 褐铁矿矿石 菱铁矿矿石
富矿 ≥50 ≥50 ≥45 ≥40
贫矿 ≥25 ≥25 ≥25～30 ≥25
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2、脉石成分与数量
脉石成分与数量在很大程度上决定着熔剂 与燃料的消耗量，因此它也是评价铁矿 石的重要指标。（脉石含量越少矿越富） 脉石分为碱性脉石，如CaO、MgO，和酸 性脉石，如SiO2、Al2O3。含碱性脉石的 矿石有较高的冶炼价值，酸性脉石越低 越好。
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1、铁矿石的品位
铁矿石品位——即铁矿石的含铁量，以TFe% 表示，是评价铁矿石质量的主要指标，决定 了矿石的开采价值和入炉前的处理工艺。 碱性铁矿石品位计算如下：
Fe Fe扣CaO＝ 100% 100 CaO －
品位的提高有利于提高产量、降低焦比
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应特别注意的是：铁矿石品位并非与其冶炼价值成正比
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5、矿石的软熔性
矿石的软熔性指矿石的软化性及熔滴性。 软化性包括矿石的软化温度和软化区间。 软化温度指在一定荷重下加热矿石开始变 软的温度；软化区间指矿石从开始软化 到软化终了温度区间。 熔滴性指矿石开始熔化到开始滴落的温度 及温度区间
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矿石软熔性对软熔带的特性有决定的影响。软 化温度高而熔滴性好的矿石使软熔带下移，软 熔带变薄，有利于降低高炉下部煤气流阻力， 均匀煤气分布，促使顺行和降低焦比。 矿石的软熔性主要受脉石成分与数量、矿石还 原性等影响，脉石数量少，碱性氧化物含量高， 矿石易还原，其软熔温度高，软熔区间窄。
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1、磁铁矿石
主要含铁矿物为磁铁矿，即Fe3O4 (FeO31％、Fe2O369％)理论含 铁量72.4％。磁铁矿受大气氧化部分形成Fe2O3，按氧 化程度不同分为假象磁铁矿和半假象磁铁矿，一般用 TFe%/FeO%来表示铁矿石的氧化程度，并规定： TFe%/FeO%=72.4/31=2.33 ——纯磁铁矿 TFe%/FeO%<3.5 ——磁铁矿 TFe%/FeO%=3.5~7 ——半假象赤铁矿 TFe%/FeO%>7 ——假象赤铁矿