铁矿石经济评价（全文）.doc

1铁矿石经济评价铁矿石经济评价第一节 铁矿石基础知识一、铁矿石种类1、矿石的概念钢铁企业的产品离不开铁，铁是元素周期表上第 26 位元素，原子量为 55.85，在大气压下于 1534℃熔化， 2740℃气化铁元素约占地壳 4%，固态铁的密度是 7870Kg∕m³矿石是受地壳中天然的物理化学作用和生物作用而产生的自然化合物为主的矿物，所谓铁矿石是指在现有的技术条件下，能从中提取所谓铁矿石是指在现有的技术条件下，能从中提取铁金属之矿物所谓岩石是指在现有的技术条件下，不能从中提取金铁金属之矿物所谓岩石是指在现有的技术条件下，不能从中提取金属或有用之矿物属或有用之矿物因此，矿石和岩石的概念是相对的2、种类一般铁矿石常见的铁矿物有：赤铁矿（Fe2O3） 、磁铁矿（Fe3O4） 、褐铁矿（nFe2O3·mH2O,n=1～3，m=1～4） 、菱铁矿（FeCO3）等其铁矿石理化性能见表 1通常实际品位低于理论品位，其原因是矿石中含有相当数量的脉石矿物，这些脉石矿物主要是石英、各种硅酸盐和碳酸盐等矿物以及数量不等的 S、P 等杂质和 CO2、、结晶水等在高温下分解的物质绝大多数矿石的脉石是酸性的1）磁铁矿：含铁一般在 45~70%，S、P 高，坚硬，致密难还原。

很少直接入炉，大多进行选矿2）赤铁矿：含铁一般在 55~65%，S、P 少，软易破碎，易还原2例如：巴西矿、澳矿、国内海南铁矿等铁矿石理化性能 表 1矿物名称 化学式理论含量列表颜色光泽条痕比重硬度赤铁矿Fe2O370%结晶为钢灰和铁黑色，其他为暗红色镜铁矿有金属光泽其他为土色樱红色4.8~5.35.5~6.0磁铁矿Fe3O472.4%钢灰色或黑灰色较暗的玻璃光泽黑色4.9~5.25.2~6.5褐铁矿nFe2O3·mH2O55.2~62.92%黄褐色、暗褐色和黑色无黄色和黄褐色3.0~4.21.0~4.0菱铁矿FeCO348.2%灰色和黄褐色玻璃光泽灰色和浅黄色3.93.5~4.03）褐铁矿：含铁一般在 37~62%，疏松，大部松软易还原例如：扬迪粉、火箭粉、PB 粉、MAC 粉、国内黄梅铁矿等4）菱铁矿：含铁一般在 30~40%，S、P 少，易破碎，焙烧后易还原 ，朝鲜该矿种较多磁铁矿、赤铁矿通常按如下区分： TFe/FeO＜3.5 为磁铁矿 例如：55/18=3.06 TFe/FeO＞7.0 为假象赤铁矿例如：55/7=7.86TFe/FeO=3.5～7.0 为半假象赤铁矿。

例如：55/10=5.52、进口矿典型值及冶金性能3进口矿典型值及冶金性能见表 2 表 2化学成分 % 国别品种 FeSiO2Al2O3PLoi冶金性能澳洲纽曼粉62.54.52.20.082.5赤铁矿，烧结性能较好澳洲PB 粉61.53.62.30.085部分褐铁矿，烧结性能较好澳洲麦克粉61.53.62.20.075部分褐铁矿，烧结性能较好澳洲火箭粉58.54.22.20.059.5褐铁矿，烧结性能较好澳洲扬迪粉5851.70.058.5褐铁矿，烧结性能较好澳洲罗布河粉575.72.70.029.5褐铁矿，烧结性能较好巴西南部粉64.54.01.50.051.5赤铁矿，烧结性能较好巴西卡拉加斯粉66.01.21.00.041赤铁矿，烧结性能较差巴西CVRD 粉653.51.00.041.5赤铁矿，烧结性能很好印度果凹粉61.53.52.50.062.5赤铁矿，烧结性能较好南非伊斯科粉654.01.50.071.5赤铁矿，烧结性能一般澳洲PB 块62.83.01.50.074褐铁矿，还原性好，热强度一般澳洲纽曼块642.61.30.061.5赤铁矿，还原性好，热强度较好澳洲扬迪块59.54.01.50.058.5褐铁矿，还原性好，热强度较差巴西巴西块66.52.51.00.051赤铁矿，还原性好，热强度尚可南非南非块662.51.30.071赤铁矿，还原性好，热强度一般二、烧结生产对铁矿粉的质量要求1、烧结生产简介烧结产生的原因：过去炼铁只能将开采后的铁矿石大块筛出入炉4使用，细粉无法入炉使用，堆得到处都是。

慢慢的，高品位铁矿石大块越来越少，铁矿石细粉堆的越来越多经过多年后，人们就设想可否将铁矿粉利用起来，终于研究出烧结的方法来利用铁矿粉所谓铁矿粉烧结，就是将细粒含铁物料与燃料、熔剂按一定的比例配合，再加水湿润、混匀和制粒形成混合料，布料于烧结设备上，通过点火、抽风，借助燃料燃烧产生的高温和一系列物理化学变化，生成部分低熔点物质，并软化熔融产生一定数量的液相，将铁矿物颗粒粘结起来，冷却后，即固结成为具有一定强度的多孔块状产品—烧结矿，其经历了固相反应，液相生成和冷凝固结的过程2、烧结对铁矿粉的质量要求1）烧结矿强度、还原性与铁矿石自身强度、还原性的关系烧结矿是一个由多种矿物组成的复合体，它由含铁矿物及脉石矿物组成的液相粘结而成，以鉄酸钙、鉄酸一钙为粘结相，其强度和还原性都好硅酸盐、铁橄榄石、铁酸二钙还原性差烧结矿的强度、还原性与铁矿石自身的强度、还原性有关铁矿石的强度好、还原性好，烧结矿的强度、还原性相对也好赤铁矿、磁铁矿自身强度都较好褐铁矿、菱铁矿强度差，还原性好（见表1） 烧结矿的气孔率和还原性的关系，气孔率大，还原性好，但强度差2）铁矿粉的种类及粒度组成对烧结生产的影响铁矿粉的粒度的组成、矿物组成等直接影响烧结矿的质量及产能。

不同铁矿石对烧结矿的质量及产能都有影响（见表 1） 单种铁矿粉5烧结性能较差，需要不同的矿种组成不同的矿物，具有较好的烧结性能粒度组成对烧结质量及产能也有影响，粒度太大，混匀效果差，成分易偏析，烧结易产生生矿及强度差，粒度太细，影响烧结产能最佳粒度 0～8mm，其中 3～6mm 达 35%以上较好 3）铁矿粉成分对烧结生产的影响碱度和 SiO2含量影响提高碱度（CaO/ SiO2））即提高 CaO，为生成铁酸钙创造了条件，而且碱性熔体对铁氧化物的溶蚀比酸性熔体快，粘结相容易和残存原矿形成熔蚀结构，有助于提高烧结矿的强度，烧结是需要添加 CaO的，因此，铁矿粉中的 CaO 是十分有益的SiO2含量应有一定含量范围，烧结矿成分中 SiO2 小于 4.5%，将会影响烧结矿的产量和质量，SiO2含量低时，粘结相数量少，所以其强度及产量均低于高 SiO2 型；SiO2含量上升，降低了烧结矿铁品位（因为要增加 CaO 配比） 烧结矿中 SiO2含量可以通过烧结配料来解决，控制在合理的范围，烧结矿中 SiO2含量在 4.7%～5.2%较为合适MgO 含量的影响加入 MgO 一方面能提高硅酸盐熔体的结晶能力，减少玻璃质含量，从而提高烧结矿强度；另一方面在熔剂性烧结料中加入适量MgO，由于出现新的含镁矿物可使硅酸盐熔化温度降低，其低熔点化合物可以完全熔融，增加了烧结料层的液相数量；另外，由于 MgO的存在，减少了硅酸二钙及难还原的钙铁橄榄石、铁橄榄石生成的机6会。

但 MgO 含量不能太高，否则会影响烧结矿的强度和还原性通常，铁矿粉中的 MgO 是十分有益的，因为铁矿粉中 MgO 含量不会高于烧结要求的含量，烧结是需要添加 MgO 的Al2O3含量的影响Al2O3能加宽针状铁酸钙存在的温度范围，针状铁酸钙的生成量与 Al2O3/SiO2值有关据报道：针状铁酸钙最大生成量对应的Al2O3/SiO2值为 0.3～0.35 或 SiO2/ Al2O3=2.85～3.0；Al2O3能增加液相表面张力，降低液相粘度，促进氧离子扩散，有利于铁酸钙的生成；Al2O3可降低烧结料的熔化温度，在相同的烧结温度下，液相量会显著增加但烧结矿中 Al2O3过高，会促使 Fe2O3还原应力集中和膨胀裂纹扩展，从而会加剧低温还原粉化三、高炉冶炼对铁矿石质量的要求 1、高炉炼铁生产简介高炉炼铁是一种古老的冶炼方法，高生产率、低消耗、低成本是它的最大优势，加上不断地吸收新技术，高炉炼铁法仍然不断地发展因而就目前而言，高炉炼铁仍然是炼铁的主力军经过了几个世纪的发展，现代高炉技术已经达到非常高的水平高炉冶炼过程是一个连续的生产过程炉料从炉顶进入炉腔，在高炉底部的炉缸和炉腹中装满焦炭。

炉腰和炉身中则是铁矿石、焦炭等层层相间，一直装到炉喉从安装在炉缸上的风口鼓入大量的、温度高达 1000-1200℃的热风，炉料中焦炭在风口前燃烧，迅速产生大量的热，使风口附近炉腔中心温度高达 1800℃以上全过程是在炉7料自上而下，煤气自下而上，在相互接触过程中，经过一系列物理化学反应完成的 经过两个过程：一是还原气体的生成，二是还原气体逐步还原铁的氧化物在高炉冶炼过程中主要有以下几个步骤：1）铁的间接还原和直接还原反应；2）造渣过程；3）生铁的形成2、铁矿石质量对高炉冶炼的影响1）铁矿石品位的影响铁矿石品位指的是铁矿石含铁的量，铁矿石含铁量高，有利于降低高炉焦比和提高产量国内经验参数：品位提高 1%，焦比降低2%，产量提高 3%这是由于铁矿石中铁份降低，脉石数量增加，熔剂用量加大和渣量也随之升高，而且渣量增加的倍数要大于铁份降低的倍数因此，高炉冶炼要求铁矿石品位越高越好对于褐铁矿、菱铁矿的铁矿石，对含铁量的要求可以适当降低，原因是褐铁矿、菱铁矿在高温下，结晶水分解及 CO2 挥发，铁品位相对提高2）脉石化学成分的影响脉石的化学成份对铁矿石的冶炼价值影响很大，由于大多数矿石的脉石和焦炭灰份为酸性，故在铁矿石中 CaO 多，烧结时加入的石灰石量（生石灰粉）可以少加或不加，具有较高的冶炼价值，矿石含铁量允许降低些。

铁矿石中 SiO2则低些好，SiO2多，消耗石灰石（生石灰粉）量大，烧结品位降低，入炉矿品位也随之降低，引起焦比升高，产量下降在含铁品位相同的铁矿石中，如 SiO2含量不同，其冶炼价值也不同8铁矿石中 MgO 高时，会减少烧结添加白云石粉的量适量的MgO 能改善高炉炉渣的流动性、脱硫能力和增加其稳定性铁矿石中含 MgO 是十分有益的，含量高具有较高的冶炼价值Al2O3在炉渣中为中性氧化物，一般泥土，焦炭灰份中 Al2O3较高，铁矿石中 Al2O3含量要求低些好，Al2O3过高会造成高炉炉渣流动性变差，高炉炉渣成分通常要求 Al2O3含量在 13～15%较为合适根据脉石中成份不同，铁矿石分为自熔性矿和半自熔性矿：(CaO+MgO)/(SiO2+ Al2O3)=0.8~1.2 为自熔性矿 (CaO+MgO)/(SiO2+ Al2O3)=0.5~0.8 为半自熔性矿铁矿石脉石中含 TiO2，在冶炼过程中有使高炉炉渣变稠的特点，容易导致渣铁流动不畅、炉缸堆积和生铁含硫升高等，在冶炼过程中炉渣中 TiO2 含量超过 5%，就会造成高炉冶炼十分困难3）有害元素的影响有害元素通常指硫（S） 、磷（P） 、钾（K） 、钠（N a） 、铅（Pb） 、Zn（锌） 、As（砷） 、Cu。

通常高炉冶炼对铁矿石要求如下：Pb＜0.1%、Zn＜0.1%、As＜0.07%、Cu＜0.2%、K2O+Na2O≤0.25% 硫（S）：硫对钢材是最为有害的成份，它使钢材产生“热脆性” 铁矿石中硫含量高，高炉脱硫成本增大，所以入炉铁矿石含硫愈少愈好 磷（P）：磷对钢材来说也是常见有害元素之一，它使钢材产9生“冷脆性”铁矿石中的磷，在高炉冶炼时 100%进入生铁，烧结也不能脱磷，控制生铁含磷量主要是靠控制铁矿石含磷量脱磷只能通过炼钢来进行，增加了炼钢的脱磷成本因此，铁矿石含磷越低越好 碱金属：碱金属主要有钾和钠钾、钠对高炉的影响不是正比例性质，高炉本身有一定的排碱能力，碱金属在控制范围内对高炉影响不大但是入炉铁矿石碱金属含量太多，超过高炉排碱能力，就会形成碱金属富集，导致高炉中上部炉料碱金属含量大大超过入炉料原始水平铁矿石含有较多的碱金属极易造成软化温度降低，软熔带上移，不利于发展间接还原，造成焦比升高。