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天然铁矿石

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-01-08  来源:中南选矿网  作者:中南选矿网  浏览次数:2578
 
 
 
 
 
核心提示:高沪生产所用的原料有铁矿石、燃料、熔剂和一些辅助原材料。铁矿石是高炉炼铁的主要原料。铁矿石一般分为天然矿(富矿)和人造富矿

高沪生产所用的原料有铁矿石、燃料、熔剂和一些辅助原材料。铁矿石是高炉炼铁的主要原料。铁矿石一般分为天然矿(富矿)和人造富矿(主要有烧结矿和球团矿)。前者开采后只作物理处理.后者需人工造块(烧结和球团)。 自然界中的铁均以化合物的形态存在.以氧化物为主。含铁矿石按其矿物组成主要分为四大类:赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和铁矿。由干它们的化学成分、结晶构造以及生成的地质条件不同,因此各种铁矿石都具有不同的外部形态和物理特征。主要铁矿物主要特征见表2-I (1)磁铁矿。磁铁矿化学式为Fe3 o4结构致密.晶较细小,呈黑色条痕,具有强磁性,含硫、确较高,还原性差。 (2)赤铁矿。赤铁矿化学式为Fe2O3呈砖红色条痕,具有弱磁性,含优、磷较低,易破碎、易还原。 (3)揭铁矿。褐铁矿是含结晶水的氧化铁,呈褐色条痕,还原性好.化学式为。nFe203·mH2O(n=1~3,m=1~4)。褐铁矿是绝大部分含铁矿物是以2Fe203·3H,0的形式存在的。 (4)菱铁矿。菱铁矿化学式为FeCO3,颜色为灰色带黄揭色。菱铁矿经过焙烧.分解出CO2气体,含铁量即提离,矿石也变得硫松多孔.易破碎,还原性好。其含硫低,含确较高。铁矿石质It的优劣直接形响普高炉冶炼过程的进行和技术经济指标的好坏,优质铁矿石是使高炉生产达到优质、高产、低耗和长寿的孟要条件。 高炉冶炼对铁矿石的质且要求主要有以下几个方面: (1)铁矿石品位。铁矿石的品位即指铁矿石的含铁量.以w(TFe)表示,是评价铁矿石质量的主要指标。矿石有无开采价值.开采后能否直接人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,脉石数址减少.熔荆用量和渣里也相应减少,既节省热址消,又有利于炉况顺行。从矿山开采出来的矿石,含铁量一般在30% -60%. (1)磁铁矿。磁铁矿化学式为Fe3 o4结构致密.晶较细小,呈黑色条痕,具有强磁性,含硫、确较高,还原性差。 (2)赤铁矿。赤铁矿化学式为Fe2O3呈砖红色条痕,具有弱磁性,含优、磷较低,易破碎、易还原。 (3)揭铁矿。褐铁矿是含结晶水的氧化铁,呈褐色条痕,还原性好.化学式为。nFe2O3·mH2O(n=1~3,m=1~4)。褐铁矿是绝大部分含铁矿物是以2Fe203·3H,0的形式存在的。 (4)菱铁矿。菱铁矿化学式为FeCO3,颜色为灰色带黄揭色。菱铁矿经过焙烧.分解出CO2气体,含铁量即提离,矿石也变得硫松多孔.易破碎,还原性好。其含硫低,含确较高。铁矿石质It的优劣直接形响普高炉冶炼过程的进行和技术经济指标的好坏,优质铁矿石是使高炉生产达到优质、高产、低耗和长寿的孟要条件。 高炉冶炼对铁矿石的质且要求主要有以下几个方面: (1)铁矿石品位。铁矿石的品位即指铁矿石的含铁量.以w(TFe)表示,是评价铁矿石质量的主要指标。矿石有无开采价值.开采后能否直接人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,脉石数址减少.熔荆用量和渣里也相应减少,既节省热址消耗,又有利于炉况顺行。从矿山开采出来的矿石,含铁量一般在30% -60%.品位较高,经破碎筛分后可直接人炉冶炼的称为富矿;而品位较低.不能直接人炉的称为贫矿。贫矿必须经过选矿和造块后才能人炉冶炼。 (2)脉石成分。铁矿石中除铁矿物外的物质统称为脉石。铁矿石中的脉石成分绝大多数为酸性,以Sio2为主。在现代高护冶炼条件下,为了得到一定喊度的炉渣,就必须在炉料中配加一定数最的碱性熔荆(石灰石)与Sio2作用造渔。铁矿石中Sio2含量愈高,需加人的石灰石也愈多,生成的渣量也愈多,这样,将使焦比升高,产盘下降。所以要求铁矿石中含sio2愈低愈好。脉石中含碱性氧化物(CaO,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。 (3)有害杂质和有益元索的含量。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) S:硫在矿石中主要以硫化物状态存在。硫的危害主要表现在: ①当钢中的含硫量超过一定量时.会使?材具有热脆性。这是由于Fes熔点仅为1190℃,特别是FeS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1150~1200℃时.硫化物首先熔化,使钢材沿晶粒界面形成裂纹。 ②对铸造生铁,硫会降低铁水的流动性,阻止Fe3C分解.使铸件产生气孔、难以切削并降低其韧性. ③硫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.炼钢铁.最高允许含硫质最分数不能超过0.07%,铸造铁不超过0.06%。虽然高护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) P:磷以Fe2P,Fe3P形态溶于铁水.也是钢材的有害成分。因为磷化物是脆性物质.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人生铁。所以控制生铁含磷的唯一途径就是控制原料的含琪且。 3) Pb,Zn: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,渗人砖缝破坏炉底砌砖,甚至使炉底砌砖浮起,造成炉底穿透事故;铅又极易挥发,在高炉上部被氧化成PbO,黏附于炉墙上,易引起炉坡结瘤。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℃),不溶于铁水,但很容易挥发,在炉内又被氧化成ZnO,部分ZnO沉积在护身上部炉墙上,形成炉瘤.部分渗人炉衬的孔隙和砖缝中,引起炉衬膨胀而破坏炉衬。矿石中的含锌量分数应低于0.1%. 4) As: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人生铁。钢中含砷也会使钢材产生“冷脆”现象,并会降低钢材焊接性能,因此要求矿石中的含砷质量分数小于0.07%, 5) K,Na:碱金属主耍指钾和钠,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喊蒸气.随煤气上升到低温区又被氧化成碳胶盐沉积在炉料和炉墙上,部分随炉料下降.从而反复循环积果。其危害主要为:与炉衬作用生成钾刘霞石(K2O·AI2 0,·2SiO,)体积膨胀40%而损坏炉衬;与炉衬作用生成低熔点化合物,黏结在炉墙上.易导致结瘤;与焦炭中的碳作用生成化合物(CK2,CNa8)体积膨胀很大,破坏焦炭高沮强度,从而形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) Cu:铜在钢材中具有两重性,铜还原并进人生铁。当铜中含铜质最分数小于0.3%时能改善钢材抗腐蚀性;当超过0.3%时会阵低钢材的焊接性.并引起钢的“热脆”现象.使轧制时产生裂纹。一般铁矿石允许含钥质最分数不超过0.2%,矿石中有益元素主要指对铜铁性能有改善作用或可提取的元素,如锰(Mn),格(Cr),钻(Co),镍 (Ni),钒(V),钛 (Ti )等。当这些元素达到一定含量时.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最达到一定数量时,可视为复合矿石,加以综合利用。 (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CO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结构致密.最难还原。赤铁矿中有中等的气孔率,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。 (5)矿石的粒度。矿石的粒度是指矿石颗粒的直径。它直接影响着沪料的透气性和传热、传质条件。通常,人炉矿石粒度在5-35。之间.小于5 mm的粉末是不能直接人炉的。确定矿石较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,尽可能降低炉料较度。 (6)铁矿石的机械强度。衡最铁矿石机械强度的指标主要有落下强度指标、抗压强度指标、转鼓强度指标及抗磨强度指标。这些指标反映了高炉条件下,矿石经受的破坏作用形态,为保证高炉稳定顺行.力求其强度高一些为好。 1)热强度。铁矿石的热强度是指矿石在高沪条件下.受结晶水的蒸发、矿石结构的变化或还原反应的进行.矿石强度变弱或产生裂缝的程度。主要指标有热烛裂性、低温还原粉化率和热膨胀性.为保证高炉上部炉料的透气性,力求三个指标低些为好。 2)软化性。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方面。软化温度是指铁矿石在一定的荷重下受热开始变形的温度;软化温度区间是指矿石开始软化到软化终了的温度范围。高炉冶炼要求铁矿石的软化温度要高.软化温度区间要窄。 3)溶滴性。矿石软化后,在高护内继续下行,被进一步加热和还原,并开?熔融。此时软熔层透气性极差,为了保证煤气流顺利通过,要求熔滴温度高些、区间窄些。 (8)铁矿石?项指标的稳定?。铁矿石的各项理化指标保持相对稳定,才能最大限度地提高生产效率。在前述各项指标中,矿石品位、脉石成分与教量、有害杂质含量的德定性尤为重要。高炉冶炼要求成分波动范圈:含铁原料w(TFe)<±0.5%;w(SiO2)<±(0.2%~0.3%);烧结矿的碱度为±(0.03-0.05)。 为了确保矿石成分的a定.加强原料的整坟和混匀是非常必要的。

 
关键词: 铁矿
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