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1、2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授1冶金资源高效利用冶金资源高效利用铁矿石资源的高效利用篇铁矿石资源的高效利用篇北京科技大学教授、博士生导师北京科技大学教授、博士生导师吴胜 利吴胜 利2012年年11月月12日日-11月月26日日2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授22012-11-182主要 内 容1.铁矿石及其国内外资源状况铁矿石及其国内外资源状况2.铁矿石的理化特性和微观特性铁矿石的理化特性和微观特性3.铁矿石的工艺特性铁矿石的工艺特性4.基于特性互补的配矿技术基于特性互补的配矿技术5.铁矿石高效使用技术的研发动向铁矿石高效使用技术的研发动向2012-11-18北京
2、科技大学 吴胜利 教授32012-11-1831.1 铁矿石类别铁矿石类别在当今的技术条件下，可经济地提取出金属铁的岩石。在当今的技术条件下，可经济地提取出金属铁的岩石。1 概论概论?铁矿石是钢铁工业最主要的基础原料,人类 早在30003500 年前进入铁器时代以来, 就大量开采利用铁矿石。铁矿石是钢铁工业最主要的基础原料,人类 早在30003500 年前进入铁器时代以来, 就大量开采利用铁矿石。?恩格斯称:恩格斯称:“从铁矿石的冶炼开始,人类由野 蛮时代过渡到文明时代从铁矿石的冶炼开始,人类由野 蛮时代过渡到文明时代”。2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授42012-11-184?
3、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。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、褐 铁矿、菱铁矿以及钛铁矿等。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、褐 铁矿、菱铁矿以及钛铁矿等。2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授52012-11-185西澳西澳Newman西澳西澳Pilbara的的Brockman2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授62012-11-186西澳西澳Hamersley省省Mt Tom Price(
4、汤姆普赖斯汤姆普赖斯)铁矿铁矿汤姆普赖斯汤姆普赖斯2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授72012-11-187西澳西澳Hamersley省省Mt Tom Price (汤姆普赖斯汤姆普赖斯)铁矿铁矿2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授82012-11-188西澳西澳Hamersley省省Mount Newman铁矿铁矿2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授92012-11-189西澳西澳Yandi铁矿铁矿2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授102012-11-1810西澳西澳Yandi铁矿铁矿2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授112012-11
5、-1811铁 矿 石 的 主 要 类 别铁 矿 石 的 主 要 类 别?磁铁矿（Magnetite）的主要成份为Fe3O4；磁铁矿（Magnetite）的主要成份为Fe3O4；?磁铁矿中常有相当数量的Ti磁铁矿中常有相当数量的Ti4+4+以类质同象代替Fe以类质同象代替Fe3+3+，还伴随有Mg，还伴随有Mg2+2+和V和V3+3+等相应地代替Fe等相应地代替Fe2+2+和Fe和Fe3+3+，因而形成一些矿物亚种，如：钛磁铁矿、钒磁铁矿、钒钛磁铁矿、铬磁铁矿、镁磁铁矿等；，因而形成一些矿物亚种，如：钛磁铁矿、钒磁铁矿、钒钛磁铁矿、铬磁铁矿、镁磁铁矿等；?由于地表氧化作用会使部分磁铁矿氧化转变为
6、半假象赤铁矿和假象赤铁矿。（成分变化而晶形不变）由于地表氧化作用会使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。（成分变化而晶形不变）磁 铁 矿磁 铁 矿2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授122012-11-1812铁 矿 石 的 主 要 类 别铁 矿 石 的 主 要 类 别?赤铁矿（Hematite）的主要成份为Fe赤铁矿（Hematite）的主要成份为Fe2 2O O3 3；?依其结构状况可分成很多类别，如赤色赤铁矿（Red hematite）、镜铁矿（Specularhematite）、云母 铁矿（Micaceous hematite）、粘土质赤铁（Red Ocher）等；
7、依其结构状况可分成很多类别，如赤色赤铁矿（Red hematite）、镜铁矿（Specularhematite）、云母 铁矿（Micaceous hematite）、粘土质赤铁（Red Ocher）等；?FeFe2 2O O3 3的同质多象变种有两种，即-Fe的同质多象变种有两种，即-Fe2 2O O3 3和-Fe和-Fe2 2O O3 3。 前者在自然条件下稳定，称为赤铁矿；后者处于亚 稳定状态，称之为磁赤铁矿。 前者在自然条件下稳定，称为赤铁矿；后者处于亚 稳定状态，称之为磁赤铁矿。赤 铁 矿赤 铁 矿2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授132012-11-1813铁 矿 石 的
8、 主 要 类 别铁 矿 石 的 主 要 类 别?褐铁矿（Limonite）的主要成份为 mFe2O3褐铁矿（Limonite）的主要成份为 mFe2O3nH2O；nH2O；?由其它矿石风化后生成，是由其它矿石风化后生成，是针铁矿（Goethite）针铁矿（Goethite）和和纤 铁矿（Lepidocrocite）纤 铁矿（Lepidocrocite）两种不同结构矿石的统称；两种不同结构矿石的统称；?实际上它并不是一个矿物种，而是针铁矿、纤铁矿、 水针铁矿（含不定量吸附水的针铁矿）、水纤铁矿 （含不定量吸附水的纤铁矿）以及氧化硅、泥质等的 混合物；实际上它并不是一个矿物种，而是针铁矿、纤铁矿、
9、 水针铁矿（含不定量吸附水的针铁矿）、水纤铁矿 （含不定量吸附水的纤铁矿）以及氧化硅、泥质等的 混合物；?褐铁矿的化学成分变化大，含水量变化也大。褐铁矿的化学成分变化大，含水量变化也大。褐 铁 矿褐 铁 矿2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授142012-11-1814铁 矿 石 的 主 要 类 别铁 矿 石 的 主 要 类 别?菱铁矿（Siderite）是含有碳酸铁的矿石，主要 成份为FeCO3；菱铁矿（Siderite）是含有碳酸铁的矿石，主要 成份为FeCO3；?呈黄色、浅褐黄色(风化后为深褐色)，玻璃光泽。 硬度3.54.5，比重3.96左右，因Mg和Mn的含量 不同而有所变
10、化；呈黄色、浅褐黄色(风化后为深褐色)，玻璃光泽。 硬度3.54.5，比重3.96左右，因Mg和Mn的含量 不同而有所变化；?在自然界中，有工业开采价值的菱铁矿比磁铁矿 石、赤铁矿石、褐铁矿石都小。在自然界中，有工业开采价值的菱铁矿比磁铁矿 石、赤铁矿石、褐铁矿石都小。菱 铁 矿菱 铁 矿2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授152012-11-1815铁 矿 石 的 主 要 类 别铁 矿 石 的 主 要 类 别?钛铁矿(Ilmenite)，其化学分子式是FeTiO3；钛铁矿(Ilmenite)，其化学分子式是FeTiO3；?在950以上钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同象。 当温度降低时，
11、即发生熔离，故钛铁矿中常含有 细小鳞片状赤铁矿包体；在950以上钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同象。 当温度降低时，即发生熔离，故钛铁矿中常含有 细小鳞片状赤铁矿包体；?我国攀枝花钒钛磁铁矿床中，钛铁矿呈粒状或片 状分布于钛磁铁矿等矿物颗粒之间，或沿钛磁铁 矿裂开面成定向片晶。我国攀枝花钒钛磁铁矿床中，钛铁矿呈粒状或片 状分布于钛磁铁矿等矿物颗粒之间，或沿钛磁铁 矿裂开面成定向片晶。钛 铁 矿钛 铁 矿2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授162012-11-1816铁 矿 石 的 主 要 类 别铁 矿 石 的 主 要 类 别?硫化铁矿（Sulphide iron），化学分子式 FeS2；
12、硫化铁矿（Sulphide iron），化学分子式 FeS2；?这种矿石含Fe46.6，含S达到53.4；这种矿石含Fe46.6，含S达到53.4；?由于这种矿石常常含有许多其它较贵重的金属如铜 （ Copper）、 镍 （ Nickel）、 锌 （ Zinc）、 金 （Gold）、银（Silver）等，所以常被用做它种金 属冶炼工业的原料；由于这种矿石常常含有许多其它较贵重的金属如铜 （ Copper）、 镍 （ Nickel）、 锌 （ Zinc）、 金 （Gold）、银（Silver）等，所以常被用做它种金 属冶炼工业的原料；?又因为它含有大量的硫，所以常被用来提制硫磺， 此时的铁反而变
13、成了副产品。又因为它含有大量的硫，所以常被用来提制硫磺， 此时的铁反而变成了副产品。硫 铁 矿硫 铁 矿2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授172012-11-18171.2 铁矿石资源状况铁矿石资源状况保有储量：保有储量：又称又称“储量储量”，为可开发的工业品位的总量，是基 础储量（储量基础）中可以立即经济开采利用的部分；，为可开发的工业品位的总量，是基 础储量（储量基础）中可以立即经济开采利用的部分；基础储量：基础储量：又称又称“储量基础储量基础”，包含可开发的工业品位和一级 边界品位，可供近、中期开采的部分；，包含可开发的工业品位和一级 边界品位，可供近、中期开采的部分；资源量
14、：资源量：包括矿区外围附近的边界品位，是地质勘探程度较 低，主要是预测和推断的资源量；包括矿区外围附近的边界品位，是地质勘探程度较 低，主要是预测和推断的资源量；资源总量：资源总量：为可开发的资源总量，包括二级边界品位。 资源总量 = 资源量 + 基础储量为可开发的资源总量，包括二级边界品位。 资源总量 = 资源量 + 基础储量2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授182012-11-1818全球的铁矿石储量、储量基础（亿吨）全球的铁矿石储量、储量基础（亿吨）2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授192012-11-1819?全球铁矿石资源主要集中在少数国家和地区，集中度高。全
15、球铁矿石资源主要集中在少数国家和地区，集中度高。?俄罗斯、澳大利亚、乌克兰、巴西、中国、印度、哈萨克斯坦、美国、委内瑞拉、瑞典、加拿大、伊朗、南非、毛里塔尼亚、墨西哥等15国的铁矿石资源量大，上述国家的铁矿石储量约占世界总储量的90以上%。俄罗斯、澳大利亚、乌克兰、巴西、中国、印度、哈萨克斯坦、美国、委内瑞拉、瑞典、加拿大、伊朗、南非、毛里塔尼亚、墨西哥等15国的铁矿石资源量大，上述国家的铁矿石储量约占世界总储量的90以上%。2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授202012-11-1820?在全球铁矿石资源中，按金属铁计的储量约 为700亿吨，基础储量约为1600亿吨，若以全 球生铁
16、和直接还原铁产量10亿吨/年的规模静 态估算，世界铁矿石资源的开采年限为70 160年。在全球铁矿石资源中，按金属铁计的储量约 为700亿吨，基础储量约为1600亿吨，若以全 球生铁和直接还原铁产量10亿吨/年的规模静 态估算，世界铁矿石资源的开采年限为70 160年。?南半球富铁矿多南半球富铁矿多，北半球富铁矿少北半球富铁矿少。巴西、 澳大利亚和南非都位于南半球，其铁矿石原 矿品位高，质量好，而北半球富铁矿主要集 中在印度和瑞典。巴西、 澳大利亚和南非都位于南半球，其铁矿石原 矿品位高，质量好，而北半球富铁矿主要集 中在印度和瑞典。2012-11-18北京科技大学 吴胜利 教授212012-11-1821?从成因类型上，变质沉积型的铁矿床居多，约占世界总量的80%，其它类型铁矿床少。从成因类型上，变质沉积型的铁矿床居多，约占世界总量的80%，其它类型铁矿床少。地壳运动地壳运动岩浆作用岩浆作用变质作用变质作用地 震地 震内力地质作用内力地质作用风化作用风化作用剥蚀作用剥蚀作用搬运作用搬运作用沉积作用沉积作用成岩作
