铁矿石基础知识

铁矿石基础知识什么是铁矿石？以目前的标准来看，矿石中的平均含铁量大约在25％以上，才被称为有利用价值的铁矿石。

铁都是以化合物的状态存在于自然界中，尤其是以氧化铁的状态存在的量特别多。

现在将几种比较重要的铁矿石提出来说明：（1）磁铁矿（Magnetite）是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe3O4，是Fe2O3和FeO 的复合物，呈黑灰色，具有磁性。

（2）赤铁矿（Hematite）也是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe2O3，呈暗红色，是最主要的铁矿石。

（3）褐铁矿（Limonite）这是含有氢氧化铁的矿石。

它是针铁矿（Goethite）HFeO2和鳞铁矿（Le pidocrocite）FeO（OH）两种不同结构矿石的统称，呈现土黄或棕色，多半是附存在其它铁矿石之中。

（4）菱铁矿（Siderite）是含有碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3，呈现青灰色，这种矿石多半含有相当多数量的钙盐和镁盐。

由于碳酸根在高温约80 0～900℃时会吸收大量的热而放出二氧化碳，所以我们多半先把这一类矿石加以焙烧之后再加入鼓风炉。

（5）铁的硅酸盐矿（Silicate Iron）,此类矿石是一种复合盐，没有一定的化学式，成份的变化很大，一般呈现深绿色，是一种较差的铁矿石。

（6）硫化铁矿（Sulphide iron）这种矿石含有FeS2，呈现灰黄色，比重大约为4.95～5.10。

由于这种矿石常常含有许多其它较贵重的金属如铜（Coppe r）、镍（Nickel）、锌（Zinc）、金（Gold）、银（Silver）等，所以常被用做他种金属冶炼工业的原料；又由于它含有大量的硫，所以常被用来提制硫磺，铁反而变成了副产品，所以事实上已不能称为铁矿石。

铁矿石的处理方法(1)处理铁矿石的目的：处理的目的有两个：第一、是为了将优良的矿石选出，达到提高品位的目的。

第二、是为了把本来因为粒度太小而不适合使用的粉矿，以及因含有不易在鼓风炉中除去的杂质的不良矿石加以利用。

（2）物理处理法：这种处理方法通常是用在品位较高的矿石为了达到第一个目的而实施的，在处理过程中有下列几个步骤：（a）筛分（screening）：把不同粒度的矿石分开。

（b）破碎（crushing）：把颗粹大的矿石打碎到希望的粒度。

（c）选矿（beneficiation）：把矿石中有用的成份选出；这种选择的方法很多，如手选法、水洗法、浮选法、磁选法等。

（3）化学处理法：这种处理方法通常是为达到前面所说的第二项目的而实施的，由于它不但可以扩大低品位矿石的适用性，而且又可以提高鼓风炉的生产效率，所以日趋重要。

其处理程序有下列两种：（a）煅烧（calcination）：煅烧就是在充分供氧的情况下，将矿石加热至半熔融状态：使它产生下列的化学变化： 2FeO+1/2O2→Fe2O3 4FeCO3+O2→2F e2O3+4CO2 4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2 3MnCO3→Mn3 O4+2CO2+CO CaCO3→CaO+CO2 由上列化学方程式，可以知道煅烧可得到下述之利益：1.可用较廉价燃料所供之热能除去矿石中的碳酸盐及所含有水份。

2.使矿石中铁的氧化价增高，增加矿石的气孔性。

3.可以把矿石中的硫除去，这是最大的利益，尤其对含硫量高的矿石而言。

（b）块状化（agglomeration）：这种处理程序最主要目的是为了将粉矿虑理成为一块一块的矿石。

1. 团矿化（briquetting）：此种方法就是利用打煤球的原理，把粉矿在高压下压成固定大小及形状。

2.粒矿化（nodulizing）：按照一定的比例和速率把粉矿、煤粉及煤焦油加入一个倾斜的转动炉内，加火燃烧使炉内温度接近矿石软化点；于是由于表面的粘合力，粉矿就自动结合在一起成为粒矿。

3.球结化（pelletizing）：这种方法就是利用搓汤圆的原理把粉矿磨得很细，粒度小于10µ（微米），加入适当的水份及凝结剂，在一个圆形转盘中搓结成圆球，然后再放在加热炉内，在1100℃左右的温度下干燥和硬化成为球结。

4.烧结（sintering）：到目前为止烧结仍是一种最重要而且是最经济的粉矿块状化方法；它不但有块状化的功能。

而且有煅烧的作用。

其主要的原理是把粉矿和煤粉混合均匀后，铺置在一个向前移动的链状炉床上，在上方点火，而且在链状炉床下方抽风，让空气由上往下流动，于是燃烧点渐渐由上向下移动，其中所含的煤粉在燃烧时所放出的热使得粉矿成半熔融状态，于是由于表面扩散的作用而粘结在一起，最后将它冷却后，打碎，筛选到希望的粒度。

粉矿经过烧结处理后可以得到下述之好处：（i）粉矿中所含之水份、碳酸盐、硫、磷等一部份可以被除去。

（ii）如果在烧结之前的配料时依照矿石的成份加入适量的熔剂，可做成自熔性烧结矿（Selffluxin g sinter）。

（iii）可增加矿石的气孔性，对鼓风炉中的还原反应有帮助。

由于使用烧结矿不但可以增加鼓风炉的产量而且可以降低焦炭的使用量，所以目前发展的趋势乃是鼓风炉渐渐采用烧结矿为冶炼生铁的主要原料。

不过如果粉矿的粒度太小（如粒度小于10微米的量很多）则不适于用烧结，必须用球结化的方法处理才行。

所以目前球结化的处理方法也在逐渐的被广泛采用。

判定铁矿石品位的因素铁矿石的品位完全是由它所具有的利用价值来评定的。

在工业上和商业上评定铁矿石价值的因素有好几项，分别说明如下：（1）铁含量（iron content）：矿石中铁的含量当然是愈高愈好。

含铁量愈高，含有杂质的脉石（G angue）含量就少；于是，在运输的过程中浪费在无用杂质的费用就可以降低，在冶炼的过程中浪费在熔融脉石的燃料费用就可以减少。

所以，铁矿石中铁的含量对它的价值影响很大。

一般说来，平均含铁量在50％以上的矿石都可以称为富矿（Richore），已经可以有不必经过处理就直接运输的价值。

若低于此数值则必须在矿场附近加以富集处理（Concentratio n），再运输至钢厂当原料。

（2）化学成份（Chemical composition）：矿石中脉石的化学成份，对于它的价值亦有很大的影响，因为鼓风炉中分离杂质和铁液的原理是：把矿石熔融之后利用熔铁液和杂质熔液比重不同形成上下两个液相（Liquid phase）而加以分离。

所以凡是在熔融状态下，都不希望脉石中含有可溶解在铁熔液中的有害物质，例如硫（Sulpnur）、磷（Phosphorus）及钴（Cobalt）、钒（Vanadium）及铬（Chronium）的化合物。

除了以上所说的之外，其它的，如水份的含量高及碳酸盐的含量高都会造成燃料的增加；又如，杂质氧化物多，则还原剂的耗用量增加。

这些都是在选择矿石时必须要考虑的。

（3）物理性质（Physical properties）：在鼓风炉中用来还原氧化铁的主要还原剂是气态的一氧化碳（CO），而矿石则是固体的状态，因此，这个还原反应是发生在气相（gas phase）和固相（Solidph ase）之间；于是乎，两相之间接触面的大小和接触时间的长短都会影响这个还原反应的速度。

原则上希望相的接触面要大，两相间接触的时间要久。

为了合于这两个要求，对铁矿石就必须考虑下面三个因素：第一，铁矿石的气孔性（porosity）要高；因为气孔性高则表面积大而且表面吸附力大，对于还原性一氧化碳气体的亲和力大，而且接触机遇多，有利于还原反应。

第二，希望铁矿石的粒度（Grainsize）要适中；本来粒度愈小则表面积愈大，应该有利于还原反应，但于由于粒度太小之后，会影响鼓风炉中的通气性，而且也容易被热风（Hotblast）带出，增加炉顶气体（Top gas）中的尘埃量。

所以，我们对粒度的要求有一个范围，即颗粒之直径在10～30毫米之间。

第三，希望软化点（Soften－point）要高；因为，假如软化点低则在尚未达到还原反应温度时表面就软化而呈半熔融状态，破坏了气孔性使得还原困难。

除了上面所提的因素之外，其它的物理性质，如硬度、机械强度等都可影响矿石的被还原性。

除了刚才所讨论的对铁矿石本身品位有影响的因素之外，其它如矿场的位置，矿场中矿石的贮存量等也都被列入评定矿石价值所必需考虑的因素。

铁矿资源和钢铁企业形态世界铁矿资源世界铁矿总资源，按含铁量计算为1,964亿吨，其中工业储量930亿吨。

北半球总资源1237亿吨，工业储量600亿吨，分别占世界总储量的63%和工业储量的64.5%。

南半球总资源725.6亿吨，工业储量330亿吨，分别占世界总储量的37%和工业储量的35.5%。

欧洲铁矿资源最丰富，总资源量622亿吨，工业储量350亿吨。

南美洲铁矿总资源量46 2.4亿吨，工业储量188.7亿吨。

美洲资源总量444. 4亿吨，工业储量149亿吨。

大洋洲资源总量191亿吨，工业储量109亿吨。

亚洲资源总量171亿吨，工业储量102亿吨，倒数第2位，相当贫乏。

非洲铁矿资源最贫乏的：资源总量73亿吨，工业储量33亿吨。

按国家来看，前苏联是全球铁矿最丰富的国家，总资源达517亿吨，工业储量281亿吨。

其次是巴西，总资源260亿吨，工业储量160亿吨。

加拿大居第3位，总资源260亿吨，工业储量109亿吨。

澳大利亚总资源181亿吨，工业储量107亿吨。

此外，美国、法国、瑞典、南非等也都有比较丰富的铁矿资源。

中国铁矿资源截止到1997年初，全国共勘查铁矿区1,834处，累计探明铁矿石储量504.8亿吨，扣除历年开采与损失，保有铁矿石储量463.5亿吨。

铁矿资源广泛分布于全国31个省、直辖市、自治区：辽宁最多：储量111.8亿吨河北其次：储量62.4亿吨四川第三：储量53.3亿吨储量在10亿吨以上的还有山西、内蒙古、安徽、山东、河南、湖北、云南和北京8个省区。

中国铁矿主要集中于8个地区：鞍山—本溪冀东—密云攀枝花—西昌五台—吕梁长江中下游包头白云鄂博鲁中邯郸—邢台这8个地区合计储量304亿吨，占全国保有储量的65.6%。

中国铁矿石的储量虽多，但含铁量（品位）偏低，平均只有32%左右。

能够直接入炉冶炼的（品位大于55%）富铁矿储量只有11.7亿吨，占总储量的2.5%。

1998年，全国已开发利用的矿区有552处，合计储量168. 9亿吨，其中72.5%可供露天开采，27.5%需坑下采矿。

中国大型铁矿山按1998年的产量，中国年产铁矿石能力在300万吨以上的大型铁矿山有：首钢总公司水厂铁矿817万吨。

太原钢铁公司峨口铁矿376万吨，尖山铁矿306万吨。

包头钢铁公司白云鄂博铁矿897万吨。

鞍山钢铁公司齐大山铁矿728万吨，弓长岭铁矿500万吨，大孤山铁矿461万吨，东鞍山铁矿336万吨。

本溪钢铁公司南芬铁矿726万吨，歪头山铁矿3 17万吨。

马钢总公司南山铁矿587万吨。

海南钢铁公司399万吨。