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1、北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2212.1 铁矿石的理化特性铁矿石的理化特性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理 化 特 性理 化 特 性化学成分化学成分粒度组成粒度组成气孔率气孔率矿石类型矿石类型北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-222赤铁矿赤铁矿Fe2O3理论含理论含Fe70，红条痕，较软，易还原。，红条痕，较软，易还原。磁铁矿磁铁矿Fe3O4理论含理论含Fe72.4，黑条痕，较硬，难还原，黑条痕，较硬，难还原。褐铁矿褐铁矿xFe2O3.yH2O黄褐条痕，疏松多孔，易还原。黄褐条痕，疏松多孔，易还原。菱铁矿菱铁矿FeCO3理论含理论含Fe48.2，
2、灰黄条痕，焙烧后易还原。，灰黄条痕，焙烧后易还原。2.1.1 常用的铁矿石类型常用的铁矿石类型北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2232.1.2 常用铁矿石的化学成分和粒度组成常用铁矿石的化学成分和粒度组成?含Fe品位含Fe品位矿石品位基本上决定了矿石的价值，即冶炼的经济性。市场上往往以含Fe量单位数计价。因为含Fe量愈高的矿石，脉石含量愈低，则冶炼时所需熔剂量和形成的渣量也少，用于分离渣与铁所耗能量相应降低。矿石品位基本上决定了矿石的价值，即冶炼的经济性。市场上往往以含Fe量单位数计价。因为含Fe量愈高的矿石，脉石含量愈低，则冶炼时所需熔剂量和形成的渣量也少，用于分离渣与铁所耗能量相
3、应降低。?脉石成分脉石成分SiO2要少，要少，Al2O3要少，要少，CaO要多，要多，MgO要合适；要合适；Fe矿物与脉石矿物的结合程度要弱，以易于矿物的单体分离和化学反应。矿物与脉石矿物的结合程度要弱，以易于矿物的单体分离和化学反应。北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-224?有害元素有害元素常见的有害元素是常见的有害元素是S、P；较少见的有碱金属（；较少见的有碱金属（K、Na等）以及等）以及Cu、Pb、Zn、F及及As等等S、P、As、Cu对钢铁产品性能有害对钢铁产品性能有害K、Na、Zn、Pb、F对炉衬和高炉顺行有害对炉衬和高炉顺行有害铁矿粉中的有害元素要尽可能少铁矿粉中的有害元素
4、要尽可能少北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-225?有益元素有益元素有益元素有有益元素有Mn、Cr、Ni、V、Ti、Nb、稀土元素等、稀土元素等Mn、Cr、Ni、V、Ti、Nb、稀土元素等、稀土元素等,其含量多时可作为复合矿石考虑综合利用。上述元素多时，高炉冶炼会出现一定的问题，要考虑冶炼的特殊性。其含量多时可作为复合矿石考虑综合利用。上述元素多时，高炉冶炼会出现一定的问题，要考虑冶炼的特殊性。有益元素合适有益元素合适北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-226铁矿石产品中，各种大小不同的颗粒的相对含量，通常以百分数来表示。铁矿石产品中，各种大小不同的颗粒的相对含量，通常以百分数来
5、表示。?粒度组成粒度组成北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-227对于烧结用粉矿，对于烧结用粉矿，要求：（1）核颗粒（+1mm）相对多；（2）粘附颗粒（-0.25mm）其次；（3）中间粒级（0.25-1mm）的颗粒要尽可能少；（4）粒度分布为双峰分布，平均粒度稍大。要求：（1）核颗粒（+1mm）相对多；（2）粘附颗粒（-0.25mm）其次；（3）中间粒级（0.25-1mm）的颗粒要尽可能少；（4）粒度分布为双峰分布，平均粒度稍大。对于球团用精矿，对于球团用精矿，要求：小于0.074mm的颗粒比例高于80%。要求：小于0.074mm的颗粒比例高于80%。对于高炉用块矿，对于高炉用块矿，要求
6、：（1）粒级范围在20-30mm的颗粒要尽可能多；（2）小于6.3mm的颗粒要尽可能少；（3）大于30mm的颗粒要少。要求：（1）粒级范围在20-30mm的颗粒要尽可能多；（2）小于6.3mm的颗粒要尽可能少；（3）大于30mm的颗粒要少。北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-228巴西铁矿石的化学成分和粒度组成巴西铁矿石的化学成分和粒度组成SFCJ卡拉加斯烧结粉卡拉加斯烧结粉SSFT图巴朗标准烧结粉图巴朗标准烧结粉北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-229为了调整产品结构，为了调整产品结构，2011年起年起SFHT和和SFOT停产。停产。SFXT东南系统的特殊高品位烧结粉东南系统的
7、特殊高品位烧结粉SFOT东南系统的特殊中品位烧结粉东南系统的特殊中品位烧结粉SFHT东南系统的特殊低品位烧结粉东南系统的特殊低品位烧结粉北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-22102011年起年起SFOG停产，而停产，而SSFG则调整产品质量。则调整产品质量。SSFG、SFOG南部系统的瓜伊巴中品位烧结粉、标准烧结粉南部系统的瓜伊巴中品位烧结粉、标准烧结粉北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-22112011年起不再出口，而是供给其自有的球团厂使用。年起不再出口，而是供给其自有的球团厂使用。2012年起不再出口，而是供给其自有的球团厂使用。年起不再出口，而是供给其自有的球团厂使用。P
8、FCJ北部球团精粉北部球团精粉PFIT南部球团精粉南部球团精粉北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-22122011年起年起LOBT不再出口，而是以不再出口，而是以LONT取代。取代。南部（图巴朗）块矿南部（图巴朗）块矿南部块矿南部块矿北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2213西部系统（科伦巴系统）块矿西部系统（科伦巴系统）块矿北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2214巴 西 球 团 矿巴 西 球 团 矿北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2215澳大利亚烧结粉矿化学成分和粒度组成澳大利亚烧结粉矿化学成分和粒度组成名称名称TFeSiO2Al2O3P2O5LOI5mm1
9、mm31.52531.52025162012.516 1012.58106.3856.33.15531.52531.5 2025162012.516 1012.58106.3856.33.15531.52531.52025162012.516 1012.58106.3856.33.1555mm1mm31.52531.52025162012.516 1012.58106.3856.33.15531.52531.5 2025162012.516 1012.58106.3856.33.1555mm1mm0.125mm内蒙精粉内蒙精粉63.25 4.20 0.38 0.102 0.240 0.167
10、1.21 0.00 0.00 99.72 姑山精粉姑山精粉57.85 11.67 0.96 0.314 0.020 0.020 2.40 0.00 0.00 100.00 承德精粉承德精粉65.72 4.75 1.49 0.013 0.160 0.048 1.06 0.00 0.00 100.00 宣化精粉宣化精粉64.26 5.35 1.47 0.026 0.140 0.150 1.38 0.00 0.00 100.00 莱芜精粉莱芜精粉65.60 3.65 0.88 0.059 0.170 0.013 1.23 0.00 0.00 99.71 鲁中精粉鲁中精粉65.92 7.25 0.19
11、 0.021 0.200 0.011 0.38 0.00 0.00 99.59 东北精粉东北精粉65.14 5.60 1.22 0.011 0.190 0.057 0.67 0.00 0.00 99.85 北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2226中国国内典型矿粉的化学成分比较中国国内典型矿粉的化学成分比较北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2227?铁矿石的气孔率小时，它的吸水作用就弱，将有更多的水在其颗粒外部分布，从而改善其它颗粒间毛细作用，使其它颗粒在制粒过程中具有较强的粘附能力。铁矿石的气孔率小时，它的吸水作用就弱，将有更多的水在其颗粒外部分布，从而改善其它颗粒间毛细作用
12、，使其它颗粒在制粒过程中具有较强的粘附能力。?相反，铁矿石的孔隙多时，合适的制粒水分需要增加，且其颗粒间靠毛细作用长大的能力削弱，制粒效果变差。相反，铁矿石的孔隙多时，合适的制粒水分需要增加，且其颗粒间靠毛细作用长大的能力削弱，制粒效果变差。气孔率，物体的多孔性或致密程度的一种量度。以物体中气孔体积占总体积的百分数表示。气孔率，物体的多孔性或致密程度的一种量度。以物体中气孔体积占总体积的百分数表示。开气孔：一侧封闭、另一侧和外界相通的称为开口气孔；闭气孔：封闭在铁矿粉颗粒中不与外界相通的称为闭口气孔；贯通气孔：穿通铁矿粉颗粒的称为贯通气孔。开气孔：一侧封闭、另一侧和外界相通的称为开口气孔；闭气
13、孔：封闭在铁矿粉颗粒中不与外界相通的称为闭口气孔；贯通气孔：穿通铁矿粉颗粒的称为贯通气孔。2.1.3 常用铁矿石的气孔率常用铁矿石的气孔率北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-22282.2 铁矿石的微观特性铁矿石的微观特性水化程度水化程度铁矿物的存在状态铁矿物的存在状态脉石矿物存在状态脉石矿物存在状态微 观 特 性微 观 特 性北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-22292.2.1 2.2.1 2.2.1 2.2.1 铁矿石水化程度铁矿石水化程度铁矿石水化程度铁矿石水化程度铁矿粉的水化程度是指铁矿粉中矿物的结晶水含量铁矿粉的水化程度是指铁矿粉中矿物的结晶水含量不同种类的铁矿石水化程
14、度不同，在炼铁过程中的行为也不相同。不同种类的铁矿石水化程度不同，在炼铁过程中的行为也不相同。?例如：烧结工艺中，结晶水含量高的褐铁矿多用时，与熔剂的反应性得以提升，但易产生过熔现象，固体燃耗也会有所升高；例如：烧结工艺中，结晶水含量高的褐铁矿多用时，与熔剂的反应性得以提升，但易产生过熔现象，固体燃耗也会有所升高；?又如：高炉工艺中，铁矿石中结晶水含量高，还原性升高，但会导致热爆裂及还原粉化程度增大，料柱透气、透液性降低。又如：高炉工艺中，铁矿石中结晶水含量高，还原性升高，但会导致热爆裂及还原粉化程度增大，料柱透气、透液性降低。北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2230两种矿石的TG-
15、DTA曲线图比较两种矿石的TG-DTA曲线图比较TGTG热重曲线热重曲线热重曲线热重曲线DTADTA差热曲线差热曲线差热曲线差热曲线DTGDTG差重曲线差重曲线差重曲线差重曲线T T温度曲线温度曲线温度曲线温度曲线典型褐铁矿典型赤铁矿典型褐铁矿典型赤铁矿北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2231不同铁矿石水化程度测定数据不同铁矿石水化程度测定数据不同铁矿石水化程度测定数据不同铁矿石水化程度测定数据北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2232不同类型的铁矿粉在成矿过程中，由于所受的压力、温度及环境等其它因素的影响，铁矿粉中各矿物的存在状态也有很大的区别。不同类型的铁矿粉在成矿过程中
16、，由于所受的压力、温度及环境等其它因素的影响，铁矿粉中各矿物的存在状态也有很大的区别。脉石矿物的存在状态对烧结行为、烧结矿质量具有非常重要的影响。例如：铁矿石中的脉石矿物的存在状态对烧结行为、烧结矿质量具有非常重要的影响。例如：铁矿石中的Al2O3以粘土（铝硅酸盐）而非三水铝矿的形式存在时，烧结矿的以粘土（铝硅酸盐）而非三水铝矿的形式存在时，烧结矿的RDI可明显改善；又如：可明显改善；又如：SiO2以粘土形式存在时，烧结矿的以粘土形式存在时，烧结矿的SFCA含量得以升高。含量得以升高。铁矿石中的脉石矿物主要有粘土类矿物、石英类矿物、刚玉类矿物，以及方解石等，这些矿物在颗粒大小、颗粒形状等方面均
17、存在一定的差异。铁矿石中的脉石矿物主要有粘土类矿物、石英类矿物、刚玉类矿物，以及方解石等，这些矿物在颗粒大小、颗粒形状等方面均存在一定的差异。2.2.2 2.2.2 2.2.2 2.2.2 脉石矿物的存在状态脉石矿物的存在状态脉石矿物的存在状态脉石矿物的存在状态北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2233两种矿石的X射线衍射图谱比较两种矿石的X射线衍射图谱比较高岭土高岭土K石英石英Q三水铝石三水铝石Gib北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2234某矿石中的石英矿物某矿石中的石英矿物某矿石中的三水铝矿物某矿石中的三水铝矿物某矿石中的高岭石矿物某矿石中的高岭石矿物北京科技大学 吴胜利
18、 教授2012-11-22352.2.3 2.2.3 2.2.3 2.2.3 铁铁铁铁矿物的存在状态矿物的存在状态矿物的存在状态矿物的存在状态不同产地的铁矿石，在含铁矿物类型、结晶粒度、晶粒形貌、致密性等方面都有很大的区别。不同产地的铁矿石，在含铁矿物类型、结晶粒度、晶粒形貌、致密性等方面都有很大的区别。如果铁矿物的结晶粒度细小，且晶粒形貌为豆状，则这类铁矿石在烧结过程易于反应。如果铁矿物的结晶粒度细小，且晶粒形貌为豆状，则这类铁矿石在烧结过程易于反应。北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2236不同产地的铁矿石含铁矿物类型不同产地的铁矿石含铁矿物类型北京科技大学 吴胜利 教授2012-
19、11-2237不同铁矿粉的铁矿物特征等的比较不同铁矿粉的铁矿物特征等的比较矿石矿石铁矿石铁矿物结晶粒度分布（）铁矿石铁矿物结晶粒度分布（）平均粒径平均粒径m孔隙率孔隙率晶体形貌晶体形貌超细超细220mA101872-55低低板状板状/不均匀不均匀B46036-40低低柱状柱状/不均匀不均匀C49429-25中中片状片状/均匀均匀E-354520120低低块状块状/不均匀不均匀H185527-18中中絮状絮状/交织较多交织较多I991-3高高豆状豆状/均匀均匀/有交织有交织J991-2高高豆状豆状/均匀均匀/有交织有交织K36559-28低低叶片状叶片状/交织较多交织较多L57520-35低低带
20、状或条状带状或条状/不均匀不均匀M8614-8中中胶体胶体/熔融交织熔融交织/均匀均匀Q55540-40低低石林状石林状/不均匀不均匀R255520-26低低棉絮状棉絮状/不均匀不均匀北京科技大学 吴胜利 教授2012-11-2238思考题思考题1.1. 试述铁矿石的主要脉石矿物及其影响。试述铁矿石的主要脉石矿物及其影响。2.2. 简述铁矿石的有害元素种类及其影响。简述铁矿石的有害元素种类及其影响。3.3. 试述炼铁各工序对铁矿石粒度组成的要求。试述炼铁各工序对铁矿石粒度组成的要求。4.4. 比较进口铁矿石在化学成分的差异性。比较进口铁矿石在化学成分的差异性。5.5. 简述进口铁矿石的气孔率特点。简述进口铁矿石的气孔率特点。6.6. 试述铁矿石水化程度的影响，比较不同进口矿的特点。试述铁矿石水化程度的影响，比较不同进口矿的特点。7.7. 试述铁矿石脉石存在状态的影响，比较不同进口矿的特点。试述铁矿石脉石存在状态的影响，比较不同进口矿的特点。8.8. 比较进口铁矿石的铁矿物微观晶貌特征。比较进口铁矿石的铁矿物微观晶貌特征。
