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1、第一章 铁矿石分类及其特性21.1 铁矿石简介21.2 铁矿石的分类及主要特性21.2.1 铁矿石的用途简介21.2.2 铁矿石的主要分类2第二章 铁矿石的品味及鉴定标准42.1 铁矿石的品味42.2 铁矿石的脉石成分42.3 铁矿石中的有害杂质和有益元素42.3.1 有害杂质42.3.2 有益元素62.4 铁矿石的还原性62.5 矿石的粒度、机械强度和软化性72.6 铁矿石各项指标的稳定性7第三章 判定铁矿石品位的因素及铁矿石的处理方法83.1 判定铁矿石品味的因素83.1.1 铁含量83.1.2 化学成份83.1.3 物理性质83.2 铁矿石的处理方法93.2.1 物理处理法93.2.2
2、化学处理法94.1 破碎124.2 筛分124.3 混匀134.4 铁矿石的焙烧134.5 铁矿石的选矿134.6 铁矿石选矿的基本流程14第五章 铁矿粉造块155.1 铁矿粉烧结生产155.1.1 烧结原料的准备155.1.2 配料与混合165.1.3 烧结生产165.2 球团矿生产20第六章 中国铁矿石资源的分布216.1 东北地区铁矿216.2 华北地区铁矿216.3 中南地区铁矿216.4 华东地区铁矿226.5 其他地区铁矿22第七章 2011年中国进口铁矿石市场情况23第八章 中国钢厂分布及进口铁矿石典型值298.1 中国钢厂分布298.2 进口铁矿石典型值及冶金性能30第一章 铁
3、矿石分类及其特性1.1 铁矿石简介铁矿石是由含铁矿物与脉石矿物组成，是钢铁生产企业的重要原料，天然矿石（铁矿石）经过破碎、磨碎、磁选、浮选、重选等程序逐渐选出铁。在理论上来说，凡是含有铁元素或铁化合物的矿石都可以叫做铁矿石；但是，在工业上或者商业上来说，铁矿石和锰矿不同，铁矿石不但是要含有铁的成分，而且必须有利用价值才行。1.2 铁矿石的分类及主要特性1.2.1 铁矿石的用途简介铁矿石主要用于钢铁工业冶炼含碳量不同的生铁（含碳量一般在2%以上）和钢（含碳量一般在2%以下）。铁是世界上发现最早，利用最广、用量也是最多的一种金属，其消耗量约占金属总消耗量的95%左右。生铁通常按用途不同分为炼钢生铁
4、、铸造生铁、合金生铁。钢按组成元素不同分为碳素钢、合金钢。合金钢是在碳素钢的基础上，为改善或获得某些性能而有意加入适量的一种或多种元素的钢，加入钢中的元素种类很多，主要有铬、锰、藩、钛、镍、钼、硅等。此外，铁矿石还用于合成氨的催化剂（纯磁铁矿），天然矿物颜料（赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿）、饲料添加剂（磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿）和名贵药石（磁石）等，但用量很少。1.2.2 铁矿石的主要分类在自然界中，金属状态的铁是极少见的，一般都和其他元素结合成化合物存在。目前已发现的铁矿物和含铁矿物约300余种，其中常见的有170余种。但在当前技术条件下，具有工业利用价值的主要是磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐
5、铁矿和菱铁矿等。（1）磁铁矿磁铁矿的化学成分为Fe3O4，其中FeO=31%，Fe2O3=69%。理论含铁量为72.4%。磁铁矿具有磁性，颜色为铁黑色，条痕呈现黑色，金属光泽或半金属光泽、不透明，摩氏硬度5.5-6，比重4.8-5.3，脉石主要是石英及硅酸盐。磁铁矿还原性差，一般含有害杂质硫、磷较高。在自然界，纯磁铁矿矿石很少遇到，常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化转变成半假象赤铁矿和假象赤铁矿。所谓假象赤铁矿就是磁铁矿（Fe3O4）氧化成赤铁矿（Fe2O3），但它仍保留原来磁铁矿的外形，所以叫做假象赤铁矿。（2）赤铁矿赤铁矿为无水氧化铁矿石，其化学式为Fe2O3，理论含铁量为70%。这种矿
6、石在自然界中经常形成巨大的矿床，从埋藏和开采量来说，它都是工业生产的主要矿石。赤铁矿含铁量一般为50%60%，含有害杂质硫、磷较少，还原性较磁铁矿好，是一种比较优良的炼铁原料。赤铁矿具有半金属光泽，结晶者硬度为5.56，土状赤铁矿硬度很低，相对密度4.95.3，仅有弱磁性，脉石为硅酸盐。赤铁矿的集合体有各种形态，形成一些矿物亚种，即：1、镜铁矿 为具金属光泽的玫瑰花状或片状赤铁矿的集合体。2、云母赤铁矿 具金属光泽的晶质细鳞状赤铁矿。3、肾状赤铁矿 形态呈肾状的赤铁矿。（3）褐铁矿褐铁矿是含有氢氧化铁的矿石，是由其他矿石风化后生成的，在自然界中分布得最广泛，但矿床埋藏量大的并不多见。褐铁矿中绝
7、大部分含铁矿物是以 2Fe2O3H2O形式存在的。化学成分变化大，含水量变化也大。一般褐铁矿石含铁量为37%55%，有时含磷较高。褐铁矿的吸水性很强，一般都吸附着大量的水分，在焙烧或入高炉受热后去掉游离水和结晶水，矿石气孔率因而增加，大大改善了矿石的还原性。所以褐铁矿比赤铁矿和磁铁矿的还原性都要好。同时，由于去掉了水分相应地提高了矿石的含铁量。（4）菱铁矿菱铁矿是含有碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3，呈现青灰色，理论含铁量48.2%，比重在 3.8左右。在自然界中，有工业开采价值的菱铁矿比其他三种矿石都少。菱铁矿很容易被分解氧化成褐铁矿。一般含铁量不高，但受热分解出CO2以后，不仅含铁量显著
8、提高，而且也变得多孔，还原性很好。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800900时会吸收大量的热而放出二氧化碳，所以多半先把这一类矿石加以焙烧之后再加入鼓风炉。第二章 铁矿石的品味及鉴定标准铁矿石是高炉冶炼的主要原料，其质量的好坏，与冶炼进程及技术经济指标有极为密切的关系。决定铁矿石质量的主要因素是化学成分、物理性质及其冶金性能。高炉冶炼对铁矿石的要求是：含铁量高，脉石少，有害杂质少，化学成分稳定，粒度均匀，良好的还原性及一定的机械强度等性能。2.1 铁矿石的品味铁矿石的品位即指铁矿石的含铁量，以TFe表示。品位是评价铁矿石质量的主要指标。矿石有无开采价值，开采后能否直
9、接入炉冶炼及其冶炼价值如何，均取决于矿石的含铁量。铁矿石含铁量高有利于降低焦比和提高产量。根据生产经验，矿石品位提高1，焦比降低2，产量提高3。因为随着矿石品位的提高，脉石数量减少，熔剂用量和渣量也相应减少，既节省热量消耗，又有利于炉况顺行。从矿山开采出来的矿石，含铁量一般在3060之间。品位较高，经破碎筛分后可直接入炉冶炼的称为富矿。一般当实际含铁量大于理论含铁量的7090时方可直接入炉。而品位较低，不能直接入炉的叫贫矿。贫矿必须经过“选矿”和“造块”后才能入炉冶炼。2.2 铁矿石的脉石成分铁矿石的脉石成分绝大多数为酸性的，SiO2含量较高。在现代高炉冶炼条件下，为了得到一定碱度的炉渣，就必
10、须在炉料中配加一定数量的碱性熔剂(石灰石)与Si02作用造渣。铁矿石中Si02含量愈高，需加入的石灰石也愈多，生成的渣量也愈多，这样，将使焦比升高，产量下降。所以要求铁矿石中含Si02愈低愈好。脉石中含碱性氧化物(Ca0、MgO)较多的矿石，冶炼时可少加或不加石灰石，对降低焦比有利，具有较高的冶炼价值。2.3 铁矿石中的有害杂质和有益元素2.3.1 有害杂质矿石中的有害杂质是指那些对冶炼有妨碍或使矿石冶炼时不易获得优质产品的元素。主要有S、P、Pb、Zn、As、K、Na等。（1）硫硫在矿石中主要以硫化物状态存在。硫的危害主要表现在：a.当钢中的含硫量超过一定量时，会使钢材具有热脆性。这是由于F
11、eS和Fe结合成低熔点(985)合金，冷却时最后凝固成薄膜状，并分布于晶粒界面之间，当钢材被加热到11501200时，硫化物首先熔化，使钢材沿晶粒界面形成裂纹。b.对铸造生铁，会降低铁水的流动性，阻止Fe3C分解，使铸件产生气孔、难于切削并降低其韧性。c.会显著地降低钢材的焊接性，抗腐蚀性和耐磨性。国家标准对生铁的含硫量有严格规定，炼钢生铁，最高允许含硫质量分数不能超过0.07，铸造铁不超过0.06。虽然高炉冶炼可以去除大部分硫，但需要高炉温、高炉渣碱度，对增铁节焦是不利的。因此矿石中的含硫质量分数必须小于0.3。（2）磷磷也是钢材的有害成分。以Fe2P、Fe3P形态溶于铁水。因为磷化物是脆性
12、物质，冷凝时聚集于钢的晶界周围，减弱晶粒间的结合力，使钢材在冷却时产生很大的脆性，从而造成钢的冷脆现象。由于磷在选矿和烧结过程中不易除去，在高炉冶炼中又几乎全部还原进入生铁。所以控制生铁含磷的惟一途径就是控制原料的含磷量。 （3）铅和锌铅和锌常以方铅矿(PbS)和闪锌矿(ZnS)的形式存在于矿石中。在高炉内铅是易还原元素，但铅又不溶解于铁水，其密度大于铁水，所以还原出来的铅沉积于炉缸铁水层以下，渗入砖缝破坏炉底砌砖，甚至使炉底砌砖浮起。铅又极易挥发，在高炉上部被氧化成PbO，粘附于炉墙上，易引起结瘤。一般要求矿石中的含铅质量分数低于0.1。高炉冶炼中锌全部被还原，其沸点低(905)，不熔于铁水
13、。但很容易挥发，在炉内又被氧化成ZnO，部分ZnO沉积在炉身上部炉墙上，形成炉瘤，部分渗入炉衬的孔隙和砖缝中，引起炉衬膨胀而破坏炉衬。矿石中的含锌质量分数应小于01。（4）砷砷在矿石中含量较少。与磷相似，在高炉冶炼过程中全部被还原进入生铁，钢中含砷也会使钢材产生“冷脆”现象，并降低钢材焊接性能。要求矿石中的含砷质量分数小于007。（5）碱金属碱金属主要指钾和钠。一般以硅酸盐形式存在于矿石中。冶炼过程中，在高炉下部高温区被直接还原生成大量碱蒸气，随煤气上升到低温区又被氧化成碳酸盐沉积在炉料和炉墙上，部分随炉料下降，从而反复循环积累。其危害主要为：与炉衬作用生成钾霞石(K2OA12O32SiO2)
14、，体积膨胀40而损坏炉衬；与炉衬作用生成低熔点化合物，粘结在炉墙上，易导致结瘤；与焦炭中的碳作用生成插入式化合物(CK8、CNa8)体积膨胀很大，破坏焦炭高温强度，从而影响高炉下部料柱透气性。因此要限制矿石中碱金属的含量。（6）铜铜在钢材中具有两重性，铜易还原并进入生铁。当钢中含铜质量分数小于03时能改善钢材抗腐蚀性。当超过0.3时又会降低钢材的焊接性，并引起钢的“热脆”现象，使轧制时产生裂纹。一般铁矿石允许含铜质量分数不超过0.2。2.3.2 有益元素矿石中有益元素主要指对钢铁性能有改善作用或可提取的元素。如锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钒(V)、钛(Ti)等。当这些元素达
15、到一定含量时，可显著改善钢的可加工性，强度和耐磨、耐热、耐腐蚀等性能。同时这些元素的经济价值很大，当矿石中这些元素含量达到一定数量时，可视为复合矿石，加以综合利用。2.4 铁矿石的还原性铁矿石的还原性是指铁矿石被还原性气体C0或H2还原的难易程度。它是一项评价铁矿石质量的重要指标。铁矿石的还原性好，有利于降低焦比。影响铁矿石还原的因素主要有矿物组成、矿物结构的致密程度，粒度和气孔率等。一般磁铁矿因结构致密，最难还原。赤铁矿有中等的气孔率，比较容易还原。褐铁矿和菱铁矿容易还原，因为这两种矿石分别失去结晶水和去掉CO2后，矿石气孔率增加。烧结矿和球团矿的气孔率高，其还原性一般比天然富矿的还要好。2.5 矿石的粒度、机械强度和软化性矿石的粒度是指矿石颗粒的直径。它直接影响着炉料的透气性和传热、传质条件。通常，入炉矿石粒度在535mm之间，小于5mm的粉末是不能直接入炉的。确定矿石粒度必须兼顾高炉的气体力学和传热、传质几方面的因素。在有良好透气性和强度的前提下，尽可能降低炉料粒度。铁矿石的机械强度是指矿石耐冲击、抗摩擦、抗挤压的能力，力求强度要高一些为好。铁矿石的软化性包括铁矿石的软化温度和软化温度区间两个
