铁精矿相关工业指标

铁精矿相关工业指标
第一节铁精矿的定义：天然磁铁矿石经过破碎、磨碎、选矿等加工处理成的矿粉叫铁精矿，铁精矿粉是选矿厂的最终产品。

1、铁精矿的含铁量：一般为60％～68％，精矿脉石矿物SiO2应尽量低，Al2O3／SiO2应控制在0.1～0.3，CaO和MgO含量高一点，经济价值高；有害杂质P、S、As、Pb、Zn、Cu、K、Na、F等愈少愈好；精矿还原性能和熔化性能要好。

2、铁精矿的粒度：精矿粒度很细，小于200目的占60％以上，精矿粒度粗细与矿石的晶粒大小有关，与磨矿工艺有关。

精矿粒度除用网目表示外，还经常用比表面积表示。

所谓比表面积是指单位质量或单位体积精矿粉所具有的表面积，单位为cm2／g或cm2／cm3。

3、铁精矿的矿物组成：精矿主要含铁矿物是磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）；脉石矿物主要是石英（SiO2），其次是白云石（CaCO3·MgCO3）、云母、角闪石等。

4、铁精矿的烧结性能：主要包括精矿石种类，化学成分、粒度、水分、亲水性和成球性，以及软化—熔融特性等。

一般工业铁矿指标
1、需选矿石工业类型
2、按选、冶要求划分下列类型
①根据铁矿石成分及性质分为磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿及混合矿；
②根据铁矿石含铁及杂质含量划分为平炉富矿、高炉富矿、一般富矿及贫矿；
③根据铁矿石氧化程度划分为原生矿石、氧化矿石及混合矿石。

3、一般情况下，铁矿石中金属矿物是磁铁矿及赤铁矿，脉石矿物是石英及不含铁的硅酸盐矿物或碳酸盐矿物时，可采用：①TFe/FeO＜2.7为原生矿（磁铁矿，易选）；
② TFe/FeO ＞3.5为氧化矿（赤铁矿，难选）；③ TFe/FeO=2.7～3.5为混合矿。

炼钢用铁矿石：原称平炉富矿。

矿石入炉块度要求： ① 平炉用铁矿石50～250 mm ； ② 电炉用铁矿石50～100 mm ； ③ 转炉用铁矿石10～50 mm 。

表3.2.2 适用于炼钢磁铁矿石 赤铁矿石 褐铁矿石的质量要求
其它杂质含量要求：Cu ≤0.2% As ≤
0.1%
炼铁用铁矿石：原称高炉富矿，矿石入炉块度要求：一般为8～40mm 。

① 铁矿石的酸碱性：指矿中脉石成分的酸碱度，具体是指氧化钙与二氧化硅的比值。

CaO/SiO2大于1则为碱性矿；CaO/SiO2小于1则为酸性矿。

如果矿中氧化镁、氧化铝含量较高，也有将（CaO+MgO ）/（SiO2+Al2O3）大于1作为碱性矿，反之则为酸性矿。

② 炼铁用铁矿石，按造渣组分的酸碱性可划分：
铁精粉的酸碱度与高炉的炼铁指标有关，如果高炉采用碱性渣熔炼（为了更好地脱硫）则希望使用碱性矿；如果高炉采用酸性渣熔炼（为了提高高炉利用系数和降低焦耗）则希望使用酸性矿。

目前国内高炉一般使用碱性矿，即希望铁矿的碱度高一些。

③直接用于高炉炼铁用铁矿石质量要求见表3.2.3。

表3.2.3 适用于高炉炼铁各种铁矿石类型块矿的质量要求
其它杂质含量要求：Cu≤0.2% As≤0.07% Sn≤0.08% Pb≤0.1% Zn≤0.1%
P含量为一般要求，按炼生铁品种不同对矿石P含量要求也不同。

需分选的铁矿石
1、对于含铁量较低、含铁量虽高但有害杂质含量超过规定要求和含伴生有益组分的铁矿石，均需进行选矿处理，选出的铁精粉经配料烧结或球团处理后才能入炉使用。

需经选矿处理的铁矿石要求：
①磁铁矿石TFe≥25%，mFe≥20%；
②赤铁矿石TFe≥28%～30%；
③菱铁矿石TFe≥25%；
④褐铁矿石TFe≥30%。

2、对需选矿石工业类型，通常以单一弱磁选工艺流程为基础，采用磁性铁占有率来划分。

矿石类型mFe/TFe(%) ①单一弱磁选矿石≥65②其他流程选矿石＜65
3、对磁铁矿石、赤铁矿石也可采用另一种划分标准：
①mFe/TFe≥85磁铁矿石
②mFe/TFe85～15混合矿石
③mFe/TFe≤15赤铁矿石
铁矿粉造块的目的
1、在烧结矿生产中，加入CaO，可以改善烧结矿的还原性能。

2、在球团矿生产中，加入Mgo，可以改善球团矿的软熔性能。

3、在烧结、球团的造块过程，可脱除矿石中的有害杂质，如:S、K、Na。

4、造块过程可以消化冶金企业产生的大量粉尘和烟尘，起到综合利用和保护环境的作用。

烧结：将各种粉状含铁原料，按要求配入一定数量的燃料和熔剂，均匀混合制粒后布到烧结设备上点火烧结；在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学反应的作用下，混合料中部分易熔物质发生软化、熔化，产生一定数量的液相，液相物质润湿其他未熔化的矿石颗粒；随着温度的降低，液相物质将矿粉颗粒粘结成块。

这个过程称为烧结。

所得的块矿叫烧结矿。

1、熔剂的作用
①在烧结生产中加入熔剂，可以改善烧结过程，强化烧结，提高烧结矿产量、品质，而且可以向高炉提供自熔性和高碱度的烧结矿。

②熔剂与矿石中的高熔点脉石能生成熔化温度较低的易熔体；能造成一定数量和一定物理化学性能的炉渣，达到去除有害杂质的目的（如去硫）。

2、烧结熔剂的种类：可分为中性、碱性和酸性三类。

1)酸性熔剂：石英石（SiO2）
2)中性熔剂: Al3O2等。

3)碱性熔剂：
①石灰石：主要化学成分CaCO3，按其矿物结晶的不同又分三种：
a)白色粒状具有明显的菱形解理面的叫方解石；
b)结晶良好、结构致密的叫大理石；
c)青灰色、致密隐晶质叫石灰石。

烧结生产中常用的是后者。

②白云石：主要成分是碳酸钙和碳酸镁，通常呈粒状结晶、灰白色，有时呈浅黄、褐或绿色。

③菱镁石：菱镁石分子式MgCO3，外表呈白黄色。

④生石灰：石灰石经高温煅烧后的产品，主要成分为CaO。

利用生石灰代替部分石灰石作为烧结熔剂，可强化烧结过程。

这是因为生石灰遇水后，发生消化反应生成消石灰，并放出热量可以提高料温，减少烧结过程的过湿现象。

⑤消石灰：生石灰消化后的热石灰，其化学式：Ca(OH)2。

消石灰表面呈胶体状态，吸水性强，黏结力大，可以改善烧结混合料的成球性。

3、燃料：烧结生产使用的燃料分点火燃料和烧结燃料两种。

①点火燃料：有气体、液体、固体燃料。

一般常采用焦炉煤气（15％）与高炉煤气（85％）的混合气体，其发热值5860 kJ／m3。

而实际生产中不少厂只用高炉煤气点火。

②烧结燃料：指混入烧结料中的固体燃料。

一般采用的固体燃料主要是碎焦粉和无烟煤粉。

对烧结所使用的固体燃料总的要求是：固体燃料碳含量高，挥发分、灰分、硫含量要低。

4、烧结生产工艺流程：由几部分组成：含铁原料、燃料和熔剂的接受和贮存；原料、燃料和熔剂的破碎筛分；烧结料的配料、混合制粒、布料、点火和烧结；烧结矿的破碎、筛分、冷却和整粒。

球团矿：通过滚动成型、焙烧固结、生产直径10mm左右，粒度均匀，具有足够机械强度的高炉原料。

与烧结矿相比，球团适合粒度极细（成球性好）的高品位的铁精矿成型。

对SiO2含量没有要求，可降低高炉渣量。

1、球团矿的焙烧固结
1)焙烧设备：竖炉、带式焙烧机、链篦式-回转窑三种。

2)焙烧过程：分为干燥、预热、焙烧、均热和冷却五个过程。

①干燥：200～400℃，主要反应：蒸发生球水分。

②预热：900～1000℃，水分蒸发完全。

主要反应：磁铁矿氧化为赤铁矿，碳酸盐分解，硫化物分解和氧化以及固相反应。

③焙烧：主要反应：铁氧化物的结晶和再结晶，晶粒长大，形成晶桥，固相反应形成低熔点化合物或共晶的熔化，形成部分液相，体积收缩，组织致密化。

a)磁铁矿粉在氧化气氛下焙烧，900～1100℃；
b)赤铁矿在氧化气氛下焙烧，1300℃；
c)铁矿粉在还原气氛下焙烧，1300℃。

④均热：温度略低于焙烧温度，保持一段时间，使晶粒进一步长大，提高晶桥强度，使球团组织均匀化，消除内部应力。

⑤冷却：从1000℃以上冷却到运输皮带可以承受的温度。

冷却介质为空气。

2、粘结剂与添加剂
1)粘结剂－膨润土、消石灰、石灰石、和水泥等。

氧化固结球团常用膨润土、消石灰两种。

膨润土的作用－能提高生球强度、调剂原料水分、稳定造球作业，提高物料的成核率和降低生球长大速度，使生球粒度小而且均匀。

同时膨润土还能够提高生球的热稳定性，既提高了生球的爆裂温度和生球干燥速度，缩短了干燥时间，又可提高干球强度和成品球团矿的强度。

2)添加剂－消石灰、石灰石和白云石等钙镁化合物。

目的－改善球团矿的化学成分，特别是其造渣成分，提高球团矿的冶金性能，降低还原粉化率和还原膨胀率等。

3、球团焙烧工艺
球团矿氧化焙烧工艺有三种焙烧方法－带式焙烧机法、链箅机-回转窑和竖炉法。

球团焙烧工艺过程－一般包括干燥、预热、焙烧、均热和冷却几个环节。

4、球团矿处理－包括冷却、破碎和筛分。

通常竖炉团矿的冷却是在竖炉本身的下部进行的。

焙烧好的球团矿从上部焙烧带逐渐下移至冷却带，冷却风从炉子下部两侧鼓入，冷风与炽热
的球团矿进行热交换，把球团矿冷却下来，并通过排料齿辊将冷球团矿排出炉外。

焙烧固结后的球团矿粒度大都很均匀，只需筛分出返矿即可直接供给高炉冶炼。

竖炉球团矿的破碎，是指在焙烧不太正常时球团矿在炉内粘连或结块，通过设在炉内下部的齿轮破碎设备将其破碎。

球团矿排出竖炉后已被破碎，只需设置筛分装置筛除粉末，筛上为成品矿，筛下为返矿。

返矿经细磨后造球，也可不磨直接送烧结厂使用。

第二节烧结矿与球团矿的比较
烧结和球团都是粉矿造块的方法。

但它们的生产工艺和固结成块的基本原理却有很大区别，在高炉上冶炼的效果也有各自的特点。

烧结与球团的区别主要表现在以下几方面：
1、原料条件：球团和烧结对原料条件要求的主要差别在于粒度不同。

1)球团对原料要求严格。

要求造球料粒度细（-200网目大于80%），比表面积大，原料的品位要高，SiO2含量要少。

2)烧结对原料粒度要求可粗一些，对原料的适应性强。

烧结原料中-150目粒级的应小于20%，一般SiO2含量要高于5%；可使用富矿粉和钢铁厂的其他副产品，如钢渣、炉尘、轧钢皮、焦粉等都可充分利用。

2、固结成块的机理不同：
1)烧结矿是靠液相固结的，为了保证烧结矿的强度，要求产生一定数量的液相（一般>25%），因此混合料中必须有燃料，为烧结过程提供热源。

2)球团矿主要是依靠矿粉颗粒的高温再结晶固结的，要避免产生过多液相（<5%），防止球团粘结；热量由焙烧炉内的燃料燃烧提供，混合料中不加燃料。

3、冶金性能：
1)球团矿粒度小而均匀，常温强度高，可作为商品买卖；含铁品位高，氧化度高，还原性好；酸性氧化球团的高温性能较差，需要防止还原膨胀率过高。

2)烧结矿是不规则的多孔质块矿，粒度不够均匀，最好分级入炉，运输和贮存时粉末较多，一般不作为商品买卖；含铁品位比球团矿低，高碱度烧结矿高温性能较好。

4、冶炼效果：二者均属于人造富矿，与天然矿相比，具有含铁品位高、还原性好、强度合适、软熔温度高、有害杂质少等的优点。

代替天然块矿冶炼时，能大幅度提高产量，改善煤气利用，降低焦比。

5、环境状况：球团矿的生产环境明显优于烧结。

1)球团矿的强度好，粉末少，料层透气性好，抽风负压低，烟气含粉尘量少，除尘负荷轻，排人大气的粉尘就少。

2)由于烧结是以固体燃料为主，与气、液体燃料相比，其含硫量较高，挥发分中又含有氮。

1、设备投资和生产费用
带式焙烧机和链箅机—回转窑比带式烧结机设备复杂、庞大，加之增加了原料细磨与造球设备，因而球团的建厂投资费用要高于烧结。

一般生产单位质量的球团矿比烧结矿的建厂投资约高15%左右。

就生产费用而言，球团和烧结各有高低。

球团磨矿和供风系统电耗高，但余热利用率高，热能消耗少，总能耗低于烧结。

而烧结的维修费用比球团要少，从综合生产费用看，球团略高于烧结，但按含铁量计算，球团又比烧结略低一些。