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1、烧结炼铁知识汇总一、铁矿石基本知识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 1534C熔化，2740气化。铁元素约占地壳4%,固态铁的密度是7870Kg/m。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。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（nFe2O3mH2O,n=1 3，m=1 4）、菱铁矿（FeCO3）
2、等。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4570%, S、P高，坚硬，致密难还原。很少直接入炉，大多进行选矿。Fe3O4 Fe72.4%，O 27.6%； Fe3O4 中 FeO31.03%，Fe2O368.97% 颜色呈黑色，有磁性，结构致密坚硬，还原性差。（钒钛磁铁矿）2）赤铁矿：含铁一般在5565%，S、P少，软易破碎，易还原。例如：巴西矿、澳矿、国内海南铁矿等Fe2O3 Fe69.94%，O 3
3、0.06%颜色呈红色，暗红色，还原性较好3）褐铁矿（针铁矿FeO（OH） Fe62.9%）:含铁一般在3762%，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。Fe2O3 .n H2O颜色呈黄褐色，吸湿性强，烧失量高，孔隙率大，还原性能好褐铁矿是统称，实际上它不是一个矿物种，而是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、水纤铁矿以含 水氧化硅、泥质等的混合物，化学成分变化大，含水量变化也大。通常表达式褐铁矿是Fe2O3nH2O, nH2O就称做结晶水，n数值变化大小说明结晶水含量的 多少。在一般商务报价时，对矿石化学成分常表达有LOI烧损或Combined Water基本上是同
4、一 概念。矿石中结晶水要加热到900oC时才挥发，而一般表面附着水在105oC时即挥发。结晶水它与 其他化学元素同样，在岩浆状态转入冷却凝固时，是与铁矿物、石英等结晶在一起的，因此加热 900oC才能挥发。如果做一个通俗的解释：例如我们人体的成分是H、O、C、N、P、S、K、Ca、Mg、Fe、F、 Cl、Br、I（J）等化学元素组成的，肌肉中主要是水，我们洗澡时，身上肌肉外边的附着水是Moisture, 用手巾能擦掉，而我们人体肌肉里的水则可认为是相当于结晶水，Combined Water，用手巾擦不 掉。平常我们说的烧损（LOI） Lost of Ignition,般是表示结晶水含量的大小，
5、它是指加热900oC 时的挥发量。只有褐铁矿有结晶水，磁铁矿、赤铁矿均不含结晶水，菱铁矿有烧损，但烧后损失 的是CO2,不是H2O。4）菱铁矿:含铁一般在3040%, S、P少，易破碎，焙烧后易还原，朝鲜该矿种较多。FeCO3 Fe48.2%，FeO62.01%，CO237.99%颜色呈灰色，经焙烧后呈多孔状结构，易破碎，还原性能好，不含结晶水，但此类矿石还有烧损值，加热后C02挥发FeO 62.01%,5）钛铁矿 Fe TiO3 Fe36.8%, TiO2 36.6%, O 31.6%菱面体结晶，铁黑色，出现在超基性岩，碱性岩及变质岩中。 磁铁矿、赤铁矿通常按如下区分：TFe/FeOV3.5
6、为磁铁矿。 例如：55/18=3.06TFe/FeO7.0为假象赤铁矿。例如：55/7=7.86TFe/FeO=3.57.0 为半假象赤铁矿。例如：55/10=5.5 矿石工业类型划分以磁铁性（MFe ）与全铁（Fe）的比值来划分磁铁矿石MFe/TFe85%；混合矿石MFe/TFe85%15%；赤铁矿石MFe/TFe 15%进口矿典型值及冶金性能国别品种化学成分%冶金性能FeSiO2A12O3PLoi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
7、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642.61.30.06
8、1.5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料，再加水湿润、混匀
9、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烧结矿。烧结生产经历了固相反应、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、铁酸二钙为粘结相还原 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
10、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08mm,其中36mm达35%以 上较好。3）铁矿粉成分对烧结生产的影响碱度和
11、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
12、响加入MgO 一方面能提咼硅酸盐熔体的结晶能力，减少玻璃质含量，从而提咼烧结矿强度； 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。ai2o3含量的影响A12O3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
13、钙最大生成量对应的Al2O3/SiO2值为0.30.35或SiO2/ Al2O3=2.853.0； 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
14、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1000-1200C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1800C以上。全过程是在炉料自上而下，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
15、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
