铁矿粉基础特性对烧结矿性能的影响
刘东辉1，吕庆1，孙艳芹2，邹雷雷1，刘然1
(1.河北联合大学冶金与能源学院，教育部现代冶金技术重点实验室，河北唐山063009；
2.东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004)
摘要：通过微型烧结和烧结杯试验研究了八种铁矿粉烧结基础特性对烧结矿性能的影响。研究结果表明：烧结矿的转鼓指数(T)随着铁矿粉的黏结相强度和连晶强度的增大而升高，低温还原粉化指数(RDI>3.15mm)随铁矿粉的液相流动性和铁酸钙生成性能的增大而升高，还原度(RI)主要与铁矿粉种类和烧结工艺参数有关。磁铁矿粉烧结矿RI随铁矿粉的液相流动性和铁酸钙生成性能的增大而升高，与其他烧结基础特性无明显关系。
关键词：铁矿粉；基础特性；烧结矿；冶金性能；矿相
结构近年来，由于国内铁矿石的缺乏和国外铁矿石的大量进口，烧结原料的结构发生了巨大的变化。钢铁企业的铁矿石存在种类复杂、来源不稳、烧结基础特性数据缺乏等问题，烧结矿质量难以保证。因此烧结基础特性作为衡量铁矿粉烧结性能的一项指标已被广泛应用[1-2]。实践表明，铁矿粉的烧结基础特性由于矿粉种类不同而存在显著差异，通过对其研究可以为合理利用矿石资源及优化配矿提供理论依据，为此，国内外的烧结工作者对铁矿粉的烧结基础性能进行了大量的研究。但基于铁矿粉烧结基础特性对烧结矿性能影响的研究还未见报道。因此，本文研究了铁矿粉的烧结基础特性与烧结矿性能之间的关系，为优化烧结工艺参数，制订最优配矿方案提供理论依据，对改善烧结矿质量，降低生铁成本和提高企业的经济效益具有重要意义。
1 试验原料
本研究选取的八种铁矿粉中，国外矿三种，分别为AA、AB、AC；国内矿五种，分别为AD、AE、AF、AG、AH。铁矿粉的化学成分如表1所示。
由表1可知，国外矿中AA矿粉SiO2较高，铁品位较低；其他矿粉铁品位大于62%，国内矿粉AE铁品位最高为66.51%；国外矿粉中AA为褐铁矿，AC为半褐铁矿，因含有大量结晶水而使烧损较大，降低烧结矿的成品率，不利于烧结；国内的几种矿粉烧损较小。
2 试验设备和方案
2.1 微型烧结试验
试验装置为TSJ-3型微型烧结机，试验原料为干燥后小于0.162mm的铁矿粉和化学纯试剂CaO。试验方法如下。
1)同化性。将铁矿粉制成重0.8g，直径为8mm的小饼。将CaO制成直径20mm，重2.0g 的小饼。将铁矿粉小饼置于CaO小饼的上方，按设定的升温曲线和试验气氛烧结。小饼接触面上生成略大于铁矿粉小饼一圈反应物时的温度为同化温度。
2)液相流动性。将CaO和铁矿粉按4.0的碱度制成小饼，根据设定的试验气氛和升温曲
线进行烧结(1250℃恒温4min)，计算烧结前后小饼面积的差与原始小饼面积的比值。
3)黏结相强度。将CaO和铁矿粉按2.0的碱度制成小饼，根据设定的试验气氛和升温曲线进行烧结(1280℃恒温4min)，测定烧结后小饼的抗压强度。
4)连晶强度。将铁矿粉制成小饼，根据设定的试验气氛和升温曲线进行烧结(1280℃恒温4min)，测定烧结后小饼的抗压强度。
5)铁酸钙生成性能。将CaO和铁矿粉按2.05的碱度制成小饼，根据设定的试验气氛和升温曲线进行烧结(1280℃恒温4min)，通过矿相分析，测定铁酸钙生成性能。
2.2 烧结杯试验
烧结杯内径为300mm，混合料加入量40kg，烧结料层厚度控制为600mm，烧结负压1200Pa。烧结点火温度1150℃，点火时间为2.0min，烧结点火负压控制为800Pa，将烧结废气温度开始下降时定为烧结终点。单烧试验方案如表2所示。
3 试验结果及分析
3.1 微型烧结试验结果
分析8种铁矿粉基础特性试验结果如表3所示。
铁矿粉的同化性和液相流动性表征了铁矿粉在烧结过程中生成低熔点液相的能力和液相的流动能力[2]。一般认为铁矿粉的同化温度为1275～1315℃，流动性指数为0.7～1.6比较合适。由表3可知，外矿粉AA、AB、AC同化温度均低于1305℃，同化性明显好于国内矿粉。主要是因为三种外矿为褐铁矿、赤铁矿和半褐铁矿，其烧损大，水分和SiO2含量较高。烧结过程中由于结晶水的挥发产生气孔和裂纹，加快低熔点物质的生成，使得同化性能增强。SiO2含量高有利于烧结液相的生成，从而有利于增大液相流动能力。但SiO2是硅酸盐的主要形成物，过高可能导致液相黏度的升高，使铁矿粉的液相流动性降低[3-6]。例如AF矿粉相对于AG矿粉的同化性能要好，但是AG矿粉的液相流动能力要远远好于AF矿粉。
铁矿粉的黏结相强度和连晶强度是评价铁矿粉烧结造块能力的重要指标。一般要求铁矿粉黏结相强度和连晶强度大于2000N。由表3可知，外矿粉AA、AB、AC的黏结相强度和连晶强度一般都在2000N以下，黏结相强度和连晶强度不好；国内矿粉的连晶强度和黏结相强度较高主要因为其含铁品位较高，且铁矿粉中的碱性物质含量高，在烧结氧化性气氛下，
有利于铁酸钙类物质的形成。此外，国内磁铁矿在低温条件下便开始生成具有高度迁移能力的Fe2O3而微晶，晶粒的长大速度很快，从而可以获得较高的连晶强度。
3.2 铁矿粉的基础特性对烧结矿性能的影响
铁矿粉单烧技术指标和烧结矿冶金性能如表4所示。由表4可知，烧结混合料水分为7.32%～7.77%，误差为0.45%，满足试验要求。AA矿粉垂直烧结速度最高，为28.95mm/min；矿粉AC和AH次之，AE和AG粉的垂直烧结速度相差不多；AD垂直烧结速度最低，为14.04mm/min。矿粉AH的烧结矿成品率(≥5mm)最高为77.24%；其次为AF、AC、AB、AE、AD、AG；矿粉AA的烧结矿成品率最低为64.62%。
3.2.1 基础特性对烧结矿转鼓指数的影响
铁矿粉的基础特性与烧结矿转鼓指数的关系如图1所示。
由表4可知，8种矿粉中AG矿粉烧结矿的转鼓指数最高为66.02%，AH、AF矿粉烧结矿的转鼓指数略低，分别为66.01%和65.88%；AA矿粉最低为55.66%，与矿粉AG相比两者相差约10%，其他4种矿粉的转鼓指数为59%～64%。
由图1可知，铁矿粉基础特性中影响烧结矿转鼓指数的因素主要是黏结相强度和连晶强度。烧结矿的转鼓指数随着铁矿粉的黏结相强度和连晶强度的增大明显升高，原因是烧结矿的固结主要是依靠黏结相对周围核状矿石的黏结完成的，高强度的黏结相会增大烧结过程中的固结作用，提高烧结矿的固结强度，进而提高烧结矿的转鼓指数。在烧结过程中由于物料偏析不能产生足够液相时，矿粉的连晶对烧结矿固结又起到了主要的作用[7-8]。
3.2.2 基础特性对烧结矿低温还原粉化的影响
铁矿粉的基础特性与烧结矿低温还原粉化的关系如图2所示。
由表4可知，AA、AG矿粉烧结矿低温还原粉化RDI>3.15mm指标较高，均大于75%。AB、AD、AE、AH矿粉烧结矿RDI>3.15mm为62%～70%。其余矿粉烧结矿RDI>3.15mm低于60%，AC矿粉烧结矿RDI>3.15mm最差，仅为40.94%，与最好的AG矿粉烧结矿相比差40.45%。
由图2可知，铁矿粉的基础性能中影响烧结矿低温还原粉化指数的因素主要是铁矿粉的液相流动性。烧结矿的RDI>3.15mm随着铁矿粉的液相流动性的增大而升高。提高铁矿粉的液相流动性能促进烧结过程中液相黏结较多的物料，使烧结阻力增大，垂直烧结速度降低，使烧结矿的结构更加致密，烧结矿的RDI>3.15mm得到改善。此外，铁矿粉的连晶强度和黏结相强度高，数量多并且分布均匀对低温还原过程中由应力产生的破坏也有一定的抑制作用[9]。因此在配矿过程中为改善烧结矿的RDI>3.15mm，应兼顾铁矿粉的连晶强度和黏结相强度，重点考虑铁矿粉的液相流动性。
3.2.3 基础特性对烧结矿中温还原的影响
铁矿粉的基础特性与烧结矿中温还原的关系如图3所示。
由表4可知，8种矿粉中AB矿粉烧结矿的还原度最高为91.22%，AA、AC矿粉烧结矿的还原度略低，分别为为91.09%和91.17%，AF矿粉最低为78.72%，与AB矿粉相比两者相差约12%，其他4种矿粉烧结矿的还原度为80%～86%。
由图3可知，国内磁铁矿粉AE、AF、AG、AH烧结矿的RI随液相流动性的增大而升高，主要原因是液相流动性好，烧结过程中生成的低熔点物质多，烧结矿易生成薄壁多孔结构，使烧结矿中气孔率升高，增大还原性气体与反应界面的接触面积，从而使烧结矿的还原度升高。而外矿粉AA、AB、AC烧结矿RI较高且受液相流动性的影响较小，是因为外矿粉中原生Fe2O3含量较高，对改善烧结矿的RI起主要作用。
3.2.4 铁酸钙生成特性对烧结矿冶金性能的影响
用德国蔡司Axioskop40偏/反两用显微镜观察测定了8种铁矿粉微型烧结烧结饼的铁酸钙生成性能，并通过分析矿物组成及矿相结构，研究铁矿粉铁酸钙生成性能对单烧烧结矿冶金性能的影响。铁矿粉铁酸钙生成性能如表5所示。矿相结构如图4所示。
由表5可知，8种矿粉烧结饼中铁酸钙质量分数大于47.5%的为AA粉和AG粉，其中AA粉最高为57.5%；AH、AF粉烧结饼中铁酸钙质量分数最低，仅为2.5%和微量，与AA 粉相比相差约55%；其他矿粉烧结饼中铁酸钙含量介于AG粉和AH粉之间。
铁矿粉铁酸钙的生成特性与烧结矿冶金性能之间的关系如图5所示。
由表5和图4可知，国内磁铁矿粉AE、AF、AG、AH中，AG铁酸钙生成量最多，大
部分呈针状且分布均匀，主要为交织熔蚀结构。由图5可知，AG矿粉烧结矿的转鼓强度、RDI>3.15mm和RI明显较其他矿粉高，且磁铁矿粉的烧结矿RDI>3.15mm和RI随着铁酸钙生成能力的增强得到明显改善。外矿粉AA、AB、AC和镜铁粉AD烧结矿RDI>3.15mm随铁酸钙生成能力的增强而提高，但转鼓指数和RI与铁酸钙生成能力无明显关系。原因是外矿粉和镜铁粉原生Fe2O3含量较高，且微型烧结过程中无还原性气氛，致使烧结饼中赤铁矿或铁酸钙含量较高，所测铁酸钙生成量与烧结矿的转鼓指数和RI无直接关系[10-11]。
4 结论
1)烧结矿的转鼓指数随着铁矿粉黏结相强度和连晶强度的增大而升高。在烧结配矿中使矿粉的同化性和液相流动性保持在合理的范围内，适当地增加黏结相强度和连晶强度较高的铁矿粉。
2)烧结矿的RDI>3.15mm随着铁矿粉液相流动性和铁酸钙生成性能的增大而升高。改善烧结矿的低温还原粉化指数，应兼顾铁矿粉的连晶强度和黏结相强度，重点考虑液相流动性和铁酸钙生成特性。
3)烧结矿RI主要与铁矿粉种类和烧结工艺参数有关。磁铁矿粉烧结矿RI随铁矿粉液相流动性和铁酸钙生成性能的增大而升高，与其他烧结基础特性无明显关系。
参考文献：
[1] 吴胜利，刘宇，杜建新，等.铁矿石的烧结基础特性之新概念[J].北京科技大学学报，2002，24(3)：254.
[2] WU Sheng-li，Dauter Oliveira，DAI Yu-ming.Ore-Blending Optimization Model for Sintering Process Based on Characteristics ofIron Ores[J].International Journal of Minerals，Metallurgyand Materials，2012，19(3)：217.
[3] 吴胜利，杜建新，马洪斌，等.铁矿粉烧结液相流动特性[J].北京科技大学学报，2005，27(3)：291.
[4] Otomo T，Takasaki Y，Kawaguchi T.Properties of Core Orein Quasi Particle Required for Large Amounts Usage of Li-monitc Ores in Iron Ore Sintering Process[J].ISIJ Int，2005，45(4)：532.
[5] Loo C E.A Perspective of Goethitic Ore Sintering Fundamen-tals[J].ISIJ Int，2005，45(4)：436.
[6] Debrincat D，Loo C E，Hutchens M F.Effect of Iron Ore Par-ticle Assimilation on Sinter Structure[J].ISIJ Int，2004，44(8)：1308.
[7] YU Yuan-hao，FENG Gen-sheng，SU Dong-xue.Measures ofDecreasing Blast Furnace Fuel Consumption and Improving SinterPerformance in Guofeng[J].International，2008，15(5)：9. [8] 于原浩，冯根生，苏东学.改善烧结矿质量降低高炉炼铁燃耗[J].钢铁，2008，43(12)：99.
[9] 蓝荣宗，王静松，韩毅华，等.高还原势气氛下烧结矿低温还原粉化试验研究[J].有色金属科学与工程，2012，3(1)：5.
[10] 金明芳，李光森，姜鑫，等.铁酸钙熔体对赤铁矿的渗透行为及对烧结强度的影响[J].东北大学学报，2008，29(8)：1135.
[11] LIU Gui-hua，LI Xiao-bin，PENG Zhi-hong.Behavior of Calcium Silicate in Leaching Process[J].Transactions of Non-ferrous Metals Society of China，2003，13(1)：213.
烧结生产知识 一、铁矿石烧结知识（原料条件） 1、天然矿粉与烧结 1）天然矿粉包括富矿粉和贫矿粉，其中天然矿粉含铁量在45%以上的通常称为富矿粉，含铁量低于45%的通常称为贫矿粉。45%这个界限随着冶炼技术的发展是会变化的。 2）铁矿粉烧结是重要的造块技术之一。由于开采时产生大量的铁矿粉，特别是贫铁矿富选促进了铁精矿粉的生产发展，使铁矿粉烧结成为规模最大的造块作业。烧结矿比天然矿石有许多优点，如含铁量高、气孔率大、易还原、有害杂质少、含碱性熔剂等。 2、铁矿石分类： 按照铁矿物不同的存在形态，分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿四大类。 1）磁铁矿：磁铁矿化学式为Fe3O4，也可以视为Fe2O3与FeO的固溶体。比密度为4.9--5.2t/m3，硬度为5.5--6.5，难还原和破碎，有金属光泽，具有磁性。其理论含铁量为72.4%。磁铁矿晶体为八面体，组织结构较致密坚硬，一般成块状和粒状，表面颜色由钢灰色到黑色，条痕均是黑色，俗称青矿。 2）赤铁矿：赤铁矿俗称“红矿”，化学式为Fe2O3，其矿物成份是不含结晶水的三氧化二铁，密度为4.8—5.3，硬度不一，结晶完整的赤铁矿硬度为5.5—6.0，理论含铁量70%。赤铁矿由非常致密的结晶组织到很分散的粒状，结晶的赤铁矿外表颜色为钢灰色和铁黑色，其它为暗红色，但条痕均为暗红色。 3）褐铁矿：褐铁矿石（mFe2O3. nH2O）是一种含结晶水的Fe2O3，按结晶水含量不同，褐铁矿分为五种，其中以2Fe2O3. 3H2O形式存在的较多。 4）菱铁矿：菱铁矿石的化学式为FeCO3，理论含铁量为48.2%。自然界中常见的是坚硬致密的菱铁矿，外表颜色为灰色和黄褐色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或带黄色，由玻璃光泽。菱铁矿的比重为3.8吨/米3，无磁性。 3、铁矿粉分类： 1）精矿粉：也称选粉。是天然矿石经过破碎、磨碎、选矿等加工处理，除去一部分脉石和杂质，使含铁量提高后的极细的矿粉叫精矿粉。精矿粉按照选矿方法的不同分为多种精矿粉，如磁选、浮选、重选等精矿粉。 2）富矿粉：是铁矿石受到自然界的风化作用，或在开采、运输、处理过程中产生粉末，其粒度为0～10mm。 4、烧结生产对含铁原料有那些要求： 铁矿粉是烧结生产的主要原料，它的物理化学性质对烧结矿质量影响最大，主要要求铁矿粉品位高、成分稳定、杂质少、脉石成分适用于造渣，粒度适宜。烧结用的精矿粒度不宜太细，一般小于0.074mm（－200目）的量小于80%。 5、常用熔剂的性能、成分及表示符号 烧结过程中通常使用的碱性熔剂有石灰石（CaCO3）、消石灰[Ca(OH)2]、生石灰（CaO）、白云石[Ca. Mg(CO3)2]和菱镁石(MgCO3) 。纯石灰石CaO理论含量56%；生石灰一般含CaO85%左右；消石灰又称熟石灰，理论含CaO为75.68%；菱镁石(MgCO3)的理论含MgO为47.6%。 烧结过程中又有的也使用一些酸性熔剂，主要有：橄榄石、蛇纹石、石英石。橄榄石的化学式为（Mg. Fe）2. SiO2，蛇纹石的化学式为3MgO.2SiO2.H2O。对酸性熔剂，要求其含SiO2含量在90%以上，Al2O3在2%以上。 6、常用燃料：无烟煤、焦粉。 二、烧结理论与工艺内容 1、烧结的含义：铁矿粉在一定的高温作用下，部分颗粒表面发生软化和融化，产生一定量的液
铁矿石基础知识 v 1 铁矿石的分类及特性 v 2 配料计算 v 3 铁矿石经济性评价 v 矿石和脉石 v 地壳中的铁贮量比较丰富，按元素总量计占%，仅次于氧、硅及铝居第四位。但在自然界中铁不能纯金属状态存在，绝大多数形成氧化物、硫化物或碳酸盐等化合物。不同的岩石含铁品位可以差别很大。凡在当前技术条件下，从中经济地提取出金属铁的岩石称为铁矿石。这样，铁矿石中除了含Fe的有用矿物外，还含有其他化合物，统称为脉石。常见的脉石有SiO2、Al2O3、CaO及MgO等。 v 天然铁矿石的分类及特征 v 天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等几种，主要矿物组成及特征见表1-1。 v 赤铁矿又称红矿，其主要含铁矿物为Fe2O3，其中铁占70%，氧占30%，常温下无磁性。但Fe2O3有两种晶形，一为α- Fe2O3 ，一为γ- Fe2O3 ，在一定温度下，当α- Fe2O3转变为γ- Fe2O3时，便具有了磁性。 v 色泽为赤褐色到暗红色， v 由于其硫、磷含量低，还原性较磁铁矿好，是优良原料。 v 赤铁矿的熔融温度为：1580~ 1640℃。
磁铁矿主要含铁矿物为Fe3O4，具有磁性。其化学组成可视为Fe2O3·FeO，其中FeO=30%，Fe2O3·=69%；TFe=%，O=%。磁铁矿颜色为灰色或黑色，由于其结晶结构致密，所以还原性比其它铁矿差。磁铁矿的熔融温度为：1500~1580℃。这种矿物与TiO2和V2O5共生，叫钒钛磁铁矿；只与TiO2共生的叫钛磁铁矿，其它常见混入元素还有Ni、Cr、Co等。在自然界中纯磁铁矿很少见，常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。所谓假象就是Fe3O4虽然氧化成Fe2O3·，但它仍保留原来磁铁矿的外形。 v 在自然界中纯磁铁矿很少见，常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。所谓假象就是Fe3O4虽然氧化成Fe2O3·，但它仍保留原来磁铁矿的外形。它们一般可用TFe/FeO的比值来区分： v TFe/FeO= 为纯磁铁矿石 v TFe/FeO< 为磁铁矿石 v TFe/FeO=~ 为半假象赤铁矿石 v TFe/FeO> 为假象赤铁矿石 v 式中，TFe－矿石中的总含铁量（%），又称全铁；FeO－矿石中的FeO含量（%）。 v 褐铁矿通常指含水氧化铁的总称。 v 如3Fe2O3·4H2O称为水针铁矿；2Fe2O3·3H2O才称褐铁矿。这类矿石一般含铁较低，但经过焙烧去除结晶水后，含铁量显着上升。颜色为浅褐色、深褐色或黑色，硫、磷、砷等有害杂质一般多。 菱铁矿又称碳酸铁矿石，因其晶体为菱面体而得名。颜色为灰色、浅黄色、褐色。其化学组成为FeCO3，亦可写成FeO·CO2，其中FeO=%，CO2=%； TFe=% 。常混入Mg、Mn等的矿
填空题 *bn1.筛分的目的是将矿石分级和_____________。 *bn2.黑旺矿是_____________矿石。 *bn3.衡量固体燃料的主要质量指标是：_____________、挥发分、灰分。 *cn4.物料的粒度_____________、粘度小时容易混合均匀。 *cn5.烧结使用的以_____________原料为主。 *bn6.集中配料就是将各种原料集中于配料室各料仓中，然后根据_____________进行配料。 *cn7.圆盘给料机运行时,料随_____________转动从出料口的一方排出物料。*cn8.物料在混合机内受到摩擦力、重力等力的作用，使其产生剧烈运动而被_____________。 *bn9.物料颗粒之间的相对运动越激烈、混合时间越长，则_________越好。*an10.返矿是由小颗粒烧结矿和一部分_____________的生料组成。 *cn11.烧结矿二元碱度计算公式为：_____________。 *cn12.高碱度烧结矿的矿相主要是_____________。 *cn13.烧结原料中硫的存在形式主要有_____________硫化物、硫酸盐。 *cn14.高碱度烧结矿脱硫效果_____________。 *cn15.物理水在_____________0C即可蒸发。 *bn16.含铁原料粒度过粗对脱硫_____________。 *bn17.烧结常用的固体燃料有_____________。 *an18.精粉的矿物形态为_____________。 *an19.磁铁矿的分子式_____________。 *an20.石灰石的主要成分_____________。 *bn21.高炉煤气的主要可燃成分是_____________。 *是高炉冶炼时由高炉煤气带出来的炉尘。 *bn23.在烧结生产中常用的熔剂为_____________熔剂。 *an24.固体燃料通常起烧结过程的_____________、升温等作用。 *cn25.中和料将各种不同品种或同品种不同质的原料按_____________借用各种机械进行混匀，使其物化性能趋近均一。 *bn26.烧结原料中水分来源于物理水和_____________。
铁矿石基础知识 一、矿石基础 1、粒度：粒度太小时影响高炉内料柱的透气性，煤气上升阻力增大。粒度过大又将影响炉料的加热和矿石的还原。由于粒度大，减少了煤气和矿石的接触面积，使矿石中心部分不易还原，从而使还原速度降低，焦比升高。 粗粉：基本在0-10毫米，但10毫米以上一般不超过10%，0.15毫米以下最大不超过35%。精粉：基本是国内产，在200目以下。国内一般用外矿都是粗粉，精粉要求0.074mm 以下的不少于70%。 块矿：有两种，一种是标准块，粒度6-40毫米。另外一种是混合块，混合块一般需要筛选破碎后才可以使用。原矿：未经选矿或加工的矿石。少数原矿可直接应用，大多数原矿需经选矿或其他技术加工后才能利用。 2、铁精粉酸碱度： （CaO+MgO）/(SiO2+Al2O3)>1.2；碱性矿石； （CaO+MgO）/(SiO2+Al2O3)=0.8~1.2；自溶性矿石； （CaO+MgO）/(SiO2+Al2O3)=0.5~0.8；半自溶矿石； （CaO+MgO）/(SiO2+Al2O3)<0.5；酸性矿石； 也可以简化成CaO/SiO2比进行评价。国内的铁矿大多是酸性矿石。 3、酸性烧结矿：碱度(CaO/SiO2)小于0.5的烧结矿，由铁精矿或富矿粉不加或少加熔剂烧结而成。机械强度较高，但还原性差；单独使用此种矿入炉冶炼，需加入大量石灰石；而且还原性差，导致高炉产量低、焦比高。如果高炉为了更好地脱硫则希望使用碱性矿。 4、铁精矿要求：(1)含铁量要高。磁铁精矿含铁量要在65％以上，赤铁精矿在60％以上，褐铁精矿应在50％以上。含铁量的波动小于±0.5％。(2)水分要低。水分对贮存运输、矿石混匀、造球等都有很大影响。一般磁铁精矿的水分应低于10％。(3)粒度合适。
铁矿粉烧结理论 烧结过程是许多物理化学变化的综合过程。这个过程不仅错综复杂，而且瞬息万变，在几分钟甚至几秒钟内，烧结料就因强烈的热交换而从70 ℃以下被加热到1200～1400℃，与此同时，它还要从固相中产生液相，然后液相又被迅速冷却而凝固。这些物理化学变化包括：燃料的燃烧和热交换；水分的蒸发及冷凝；碳酸盐的分解，燃料中挥发分的挥发；铁矿物的氧化、还原与分解；硫化物的氧化和去除；固相间的反应与液相生成；液相的冷却凝结和烧结矿的再氧化等。 1 烧结过程料层的变化 烧结混合料点火以后，整个烧结过程是在9．8～15．71kPa负压抽风下自上而下进行的，根据料层的变化可将烧结过程沿料层的高度分为5个带(图3—1)：烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带和过湿带。它们在点火后依次出现，然后又相继消失，到烧结机尾只剩下烧结矿带。在烧结混合料中的燃料被点燃后，随抽入的空气继续燃烧，于是料层的表面形成了燃烧层，当这一层的燃料燃烧完毕后，下部料层中的燃料继续燃烧，于是燃烧层向下移动，而其上部形成了烧结矿层。燃烧层产生的高温废气进入燃烧层以下的料层之后，很快将热量传递给烧结料，使料温急剧上升。随着温度的升高，到1000℃以上，首先出现混合料中的水分蒸发，达到300～400℃，水分蒸发完毕，继续升高到800℃，混合料中的燃料着火。这样，燃烧层下部形成了100～400℃之间以水分蒸发为主的干燥层和400～800℃之间的预热层。实际上，干燥层和预热层之间没有明显的界限，因此，也有统称为干燥一预热层的。高温废气将热量传递给混合料使之干燥和预热之后，进入干燥层以下的料层，当温度下降到水蒸气的露点(大约60℃)以下时，在干燥层中蒸发进入废气的水分在这里重新凝结，形成了过湿层。随着烧结过程的进行，燃料层、预热层和干燥层逐渐下移，烧结矿层逐渐扩大，湿料层逐渐缩小，最后全部烧结料变为烧结矿层。 2 燃料的燃烧和热交换 2．1烧结矿生产使用的燃料 烧结生产使用的燃料分为点火燃料和烧结燃料两种。 点火燃料有嗣鼻燃料(高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气和天然气等)和液体燃料(重油)两种，固体燃料已经不再使用。 烧结燃料主要指在料层内燃烧的固体燃料，最常用的是碎焦粉粉末和无烟煤等。无烟煤是各种煤中炭化最好的烧结燃料，在生产上要求无烟煤的发热量大于25000kJ／kg，挥发分小于10％，灰分小于15％，硫小于2．5％，进厂的粒度小于40mm。挥发分高的煤不宜做烧结燃料，因为煤在烧结中的挥发物会被抽入抽风机和抽风系统，冷凝后使除尘器、抽风机等挂泥结垢。 2．2 烧结生产对燃料物理化学性能的要求
铁矿粉烧结生产工艺流程 1.烧结的概念 将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。 2. 烧结生产的工艺流程 目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程如图2—4所示。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。 图2-4 抽风烧结工艺流程 ◆烧结原料的准备 ①含铁原料 含铁量较高、粒度<5mm的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。
②熔剂 要求熔剂中有效CaO含量高，杂质少，成分稳定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。 在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。 ③燃料 主要为焦粉和无烟煤。 对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10％，粒度小于3mm 的占95％以上。 对入厂烧结原料的一般要求见表2—2。 表2-2 入厂烧结原料一般要求 ◆配料与混合 ①配料 配料目的：获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。 常用的配料方法：容积配料法和质量配料法。
容积配料法是基于物料堆积密度不变，原料的质量与体积成比例这一条件进行的。准确性较差。 质量配料法是按原料的质量配料。比容积法准确，便于实现自动化。 ②混合 混合目的：使烧结料的成分均匀，水分合适，易于造球，从而获得粒度组成良好的烧结混合料，以保证烧结矿的质量和提高产量。 混合作业：加水润湿、混匀和造球。 根据原料性质不同，可采用一次混合或二次混合两种流程。 一次混合的目的：润湿与混匀，当加热返矿时还可使物料预热。 二次混合的目的：继续混匀，造球，以改善烧结料层透气性。 用粒度10～Omm的富矿粉烧结时，因其粒度已经达到造球需要，采用一次混合，混合时间约50s。 使用细磨精矿粉烧结时，因粒度过细，料层透气性差，为改善透气性，必须在混合过程中造球，所以采用二次混合，混合时间一般不少于2．5～3min。 我国烧结厂大多采用二次混合。 ◆烧结生产 烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。 ①布料 将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。 当采用铺底料工艺时，在布混合料之前，先铺一层粒度为10～25mm，厚度为20～25mm的小块烧结矿作为铺底料，其目的是保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉箅粘料。 铺完底料后，随之进行布料。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布，并且有一定的松散性，表面平整。 目前采用较多的是圆辊布料机布料。 ②点火 点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧。 点火要求有足够的点火温度，适宜的高温保持时间，沿台车宽度点火均匀。
铁矿石基础知识 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
铁矿石基础知识 v 1 铁矿石的分类及特性 v 2 配料计算 v 3 铁矿石经济性评价 v 1.1 矿石和脉石 v 地壳中的铁贮量比较丰富，按元素总量计占4.2%，仅次于氧、硅及铝居第四位。但在自然界中铁不能纯金属状态存在，绝大多数形成氧化物、硫化物或碳酸盐等化合物。不同的岩石含铁品位可以差别很大。凡在当前技术条件下，从中经济地提取出金属铁的岩石称为铁矿石。这样，铁矿石中除了含Fe的有用矿物外，还含有其他化合物，统称为脉石。常见的脉石有SiO2、Al2O3、CaO及MgO等。 v 1.2 天然铁矿石的分类及特征 v 天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等几种，主要矿物组成及特征见表1-1。 v 赤铁矿又称红矿，其主要含铁矿物为Fe2O3，其中铁占70%，氧占30%，常温下无磁性。但Fe2O3有两种晶形，一为α- Fe2O3 ，一为γ- Fe2O3 ，在一定温度下，当α- Fe2O3转变为γ- Fe2O3时，便具有了磁性。 v 色泽为赤褐色到暗红色， v 由于其硫、磷含量低，还原性较磁铁矿好，是优良原料。 v 赤铁矿的熔融温度为：1580~ 1640℃。
磁铁矿主要含铁矿物为Fe3O4，具有磁性。其化学组成可视为 Fe2O3·FeO，其中FeO=30%，Fe2O3·=69%；TFe=72.4%，O=27.6%。磁铁矿颜色为灰色或黑色，由于其结晶结构致密，所以还原性比其它铁矿差。磁铁矿的熔融温度为：1500~1580℃。这种矿物与TiO2和V2O5共生，叫钒钛磁铁矿；只与TiO2共生的叫钛磁铁矿，其它常见混入元素还有Ni、Cr、Co等。在自然界中纯磁铁矿很少见，常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。所谓假象就是 Fe3O4虽然氧化成Fe2O3·，但它仍保留原来磁铁矿的外形。 v 在自然界中纯磁铁矿很少见，常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。所谓假象就是Fe3O4虽然氧化成Fe2O3·，但它仍保留原来磁铁矿的外形。它们一般可用TFe/FeO的比值来区分： v TFe/FeO=2.33 为纯磁铁矿石 v TFe/FeO<3.5 为磁铁矿石 v TFe/FeO=3.5~7.0 为半假象赤铁矿石 v TFe/FeO>7.0 为假象赤铁矿石 v 式中，TFe－矿石中的总含铁量（%），又称全铁；FeO－矿石中的FeO 含量（%）。 v 褐铁矿通常指含水氧化铁的总称。 v 如3Fe2O3·4H2O称为水针铁矿；2Fe2O3·3H2O才称褐铁矿。这类矿石一般含铁较低，但经过焙烧去除结晶水后，含铁量显着上升。颜色为浅褐色、深褐色或黑色，硫、磷、砷等有害杂质一般多。
烧结工艺的简单介绍 目前，随着市场竞争的加剧，钢铁工业设备向大型化发展，对原料的要求日益提高，而高炉炼铁生产技术指标的提高，主要依靠入炉原料性质的改善，烧结矿是我国高炉的主要入炉料，因此，保证和提高烧结矿的质量，是保证钢铁工业稳定发展的重要手段。 一、烧结的概念 烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节，它是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。 二、烧结矿的来源以及意义 铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。球团法通常在选贫矿的地区采用，尤其是北美地区。而在有天然富矿可以开采使用的地方，烧结法则是一种成本较低的方法，在世界的其它地区被广泛采用。虽然新的炼铁方法会不断出现，但是烧结矿的需求在很长一段时间内仍将保持在较高的水平。在我国，高炉入炉的炉料90%以上都是靠烧结法提供的。因此，铁矿石烧结对我国的钢铁工业有重大的意义。 三、烧结工艺流程介绍 经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行均有一定意义。烧结生产的工艺流程如下图所示。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。
目前生产上广泛采用带式抽风烧结工艺流程： 1、烧结的原材料准备: 含铁原料：含铁量较高、粒度<5mm的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。一般要求含铁原料品位高，成分稳定，杂质少。 熔剂：要求熔剂中有效CaO含量高，杂质少，成分稳定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。 燃料：主要为焦粉和无烟煤。对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。
进口铁矿石种类 目前世界范围内，主流矿有广义和狭义之分，狭义上，主流矿指的是钢厂最常用的MNP，即麦克粉，纽曼粉和PB粉；广义上，是指年产量最大的四大矿山出产的铁矿石。 力拓（Rio Tinto） （1）PB粉、块 PB粉和块是全世界最主流的矿种，基本所有大型钢厂都在使用，且PB粉也是普氏指数的模板矿，一般价格比指数贵1美金左右。PB粉的品位在61.5%左右，部分褐铁矿，烧结性能较好；块的品位在62.5%左右，属褐铁矿，还原性好，热强度一般。PB粉和块可由汤姆普赖斯矿、帕拉布杜矿、马兰杜矿、布鲁克曼矿、那牟迪矿和西安吉拉斯矿等矿山的粉矿混匀成。 2、罗布河粉、块 罗布河粉和块品位在57.5%左右，褐铁矿，铁品位低、SiO2与Al2O3含量高、烧损高，但是价格相对便宜。罗布河矿粉含3％-5％的复合水，这会导致高燃料率及低生产率；烧结性能不好，但其烧结矿的冶炼性能很好。 3、大杨迪粉 力拓杨迪粉(大杨迪)，品位为58.6%，目前，必和必拓的杨迪粉（小杨迪）市场流通性比较大，一般我们常见的是必和必拓的小杨迪。 必和必拓 1、纽曼粉、块矿 纽曼粉、块矿产于澳大利亚的东皮尔巴拉的纽曼山矿，属赤铁矿，烧结性能较好，粉的品位在62.5%左右，块的品位在65%左右。 纽曼粉烧结性能较好，可以提高烧结矿强度、降低燃耗都比较有利，纽曼粉化学成分也相对稳定，其二氧化硅较低，微量元素较少，但三氧化二铝和磷较高，一般需要搭配低铝的品种，如PB粉、麦克粉、巴粗等，生产铸管的钢厂不宜使用纽曼粉。 2、麦克粉 麦克粉的品位在61.5%左右，目前供给中国市场多为58%左右的品位，部分属褐铁矿，烧结性能较好，含有5%左右的结晶水，炼铁时烧损较高，随其配比加大，烧结矿的烧成率逐步下降。 经钢厂研究，麦克粉配比在15%-20%时烧结矿小于5mm级水平较低，配比为20%的烧结
铁矿石基础知识汇总 一、铁矿石品种 1、PB粉、块(Pb Fines/Pb Lumps)：产于澳大利亚，又称皮尔巴拉混合矿（必和必拓公司经营），粉的品位在61.5%左右，部分褐铁矿，烧结性能较好；块的品位在62.5%左右，属褐铁矿，还原性好，热强度一般。PB粉和块可由汤姆普赖斯矿、帕拉布杜矿、马兰杜矿、布鲁克曼矿、那牟迪矿和西安吉拉斯矿等矿山的粉矿混匀成。 2、杨迪粉(Yandi Fines)：产于澳大利亚（必和必拓公司经营），品位在58%左右，铝含量低，属褐铁矿，结晶水较高，混合制料所需水分要求较高，因其结构疏松，烧结同化性和反应性较好，因此可部分替代纽曼山粉矿或巴西粉矿。含相对低的Al2O3，而且这两种矿粉都比哈默斯利矿粉粗，它们都有合理的冶炼性能，但烧结性能不佳。 3、麦克粉（Mac Fines）：MAC粉的正常品位在61.5%左右，目前供给中国市场多为58%左右的品位，部分属褐铁矿，烧结性能较好，含有5%左右的结晶水，炼铁时烧损较高，随其配比加大，烧结矿的烧成率逐步下降。经钢厂研究，MAC粉配比在15％-20％时烧结矿小于5mm级水平较低，配比为20％的烧结成品率最高。 4、纽曼粉、块矿(Newman Fines/Newman Lumps)：产于澳大利亚的东皮尔巴拉的纽曼镇的纽曼山矿，属赤铁矿，烧结性能较好，粉的品位在62.5%左右，块的品位在65%左右，由澳大利亚西澳州必和必拓公司生产。 5、罗布河粉、块(Robe River Fines/Robe River Lumps)：产于澳大利亚的罗布河铁矿联合公司；品位在57.5%左右，含3%-5%的复合水，这会导致高燃料率及低生产率；属于褐铁矿，烧结性能不好，但其烧结矿的冶炼性能很好。 6、火箭粉：又称FMG（福蒂斯丘金属集团（Fortescue metal Group (FMG)））粉，由澳大利亚第三大铁矿石生产商FMG公司生产；据说用作火箭发动机燃料的一种成分，故称火箭粉，其品位在58.5%左右，硅4左右，铝1.5左右，属于褐铁矿，烧结性能较好，储量大且单烧品位高，结晶水在8%左右。FMG粉矿化学成分优于扬迪粉，但烧结性能和造球性能不如扬迪粉。 7、火箭特粉：由FMG公司生产的品位57.5%左右的火箭粉，硅5个左右，铝2个左右，其它冶炼性能同火箭粉。超特粉的品位低于火箭特粉1个品位，在56.5%左右，硅6左右，铝3个左右，结晶水在8.5%左右，其它冶炼性能类似。 8、阿特拉斯粉块：由澳大利亚第四大铁矿石生产商Atlas Iron公司生产的位于澳大利亚皮尔巴拉矿山的铁矿石，品位在57.5%，属褐铁矿，结晶水在9%左右，硅含量高，在8%左右，物理化学性能和冶炼性能跟火箭粉的超特粉相近。 9、KMG粉：由澳大利亚私人矿业公司KMG生产，该矿位于澳大利亚珀斯，是距离中国最近的西澳矿山，紧邻西澳最北的港口。矿山预计两年内产矿6700万吨，为58-59%的低品位粗粉赤铁矿为主，硅8%，铝3%，磷0.08%，硫0.03%。性能类似于火箭特粉，但比火箭特粉的硅高很多。 10、CSN粉、块：巴西CSN公司（全称为巴西国有黑色金属公司）生产的铁矿石，铁含量在65%以上，硅含量在1%-2%。 11、SSFT粉，巴西淡水河谷公司专门为中国市场配制的烧结粉，SSFT的铁含量在65%左右，硅含量在4.4%左右。 12、卡粉：卡拉加斯粉的简称，英文简称SFCJ粉，全称SINTER FEED Carajas，铁含量在65%以上（65-67%），硅含量在1%-2%。铝1%左右，磷0.033-0.045%，烧损1.6%左右，水分8-9%，产于巴西卡拉加斯矿的铁矿石，因为该地方的粉矿的质量优异，不会像南部矿源那样参差，所以在国际市场上十分受欢迎，价格也高于南部矿源。 13、巴西南部粉：该矿位于巴西有南部矿源“铁四角”，又称巴西南部粉，南部矿区主要矿山有Itabira、Mariana、Mihas Centrals、Paraopebal、Vargem Grande、Itabiritos，均处于巴西铁四角地区，南部矿区主要开采方式为露天开采。这一带以铁英岩为主，赤铁矿含量较高，含铁量在66％左右。主要包括SSFG粉（巴西南部标准烧结粉，铁品位65%，硅3.2-3.8%，铝1.2-1.8%，磷0.049-0.065%，锰0.25-0.40%，水6.5-8.5%，烧损1.7%左右），SFOT粉等。 14、巴粗：指巴西粗颗粒粉矿，是巴西粗粉的统称，包括卡粉、SSFT粉、CSN粉、南部粉等。品位从65%-58%不等，其中东南部铁四角生产的矿粉冶炼性能最好。 15、印粉：指印度细颗粒粉矿，但不符合印粗的颗粒度标准。品位从40%-63.5%不等，属赤铁矿，高品位冶炼性能优良，低品位硅铝成分较高，具有较高的冶炼价值。 二、铁矿石粒度分类
你必须了解的全球15大铁矿石品种及其特点 1、PB粉、块（Pb Fines/Pb Lumps）：产于澳大利亚，又称皮尔巴拉混合矿（力拓公司经营），粉的品位在61.5%左右，部分褐铁矿，烧结性能较好；块的品位在62.5%左右，属褐铁矿，还原性好，热强度一般。PB粉和块可由汤姆普赖斯矿、帕拉布杜矿、马兰杜矿、布鲁克曼矿、那牟迪矿和西安吉拉斯矿等矿山的粉矿混匀成。 2、杨迪粉（Yandi Fines）：产于澳大利亚（必和必拓公司经营），品位在58%左右，铝含量低，属褐铁矿，结晶水较高，混合制料所需水分要求较高，因其结构疏松，烧结同化性和反应性较好，因此可部分替代纽曼山粉矿或巴西粉矿。含相对低的Al2O3，而且这两种矿粉都比哈默斯利矿粉粗，它们都有合理的冶炼性能，但烧结性能不佳。 3、麦克粉（Mac Fines）：MAC粉的正常品位在61.5%左右，目前供给中国市场多为58%左右的品位，部分属褐铁矿，烧结性能较好，含有5%左右的结晶水，炼铁时烧损较高，随其配比加大，烧结矿的烧成率逐步下降。经钢厂研究，MAC粉配比在15%-20%时烧结矿小于5mm 级水平较低，配比为20%的烧结成品率最高。 4、纽曼粉、块矿（Newman Fines/Newman Lumps）：产于澳大利亚的东皮尔巴拉的纽曼镇的纽曼山矿，属赤铁矿，烧结性能较好，粉的品位在62.5%左右，块的品位在65%左右，由澳大利亚西澳州必和必拓公司生产。 5、罗布河粉、块（Robe River Fines/Robe River Lumps）：产于澳大利亚的罗布河铁矿联合公司；品位在57.5%左右，含3%-5%的复合水，这会导致高燃料率及低生产率；属于褐铁矿，烧结性能不好，但其烧结矿的冶炼性能很好。 6、火箭粉：又称FMG（福蒂斯丘金属集团（Fortescue metal Group （FMG）））粉，由澳大利亚第三大铁矿石生产商FMG公司生产；据说用作火箭发动机燃料的一种成分，故称火箭粉，其品位在58.5%左右，硅4左右，铝1.5左右，属于褐铁矿，烧结性能较好，储量大且单烧品位高，结晶水在8%左右。FMG粉矿化学成分优于扬迪粉，但烧结性能和造球性能不如扬迪粉。 7、火箭特粉：由FMG公司生产的品位57.5%左右的火箭粉，硅5个左右，铝2个左右，其它冶炼性能同火箭粉。超特粉的品位低于火箭特粉1个品位，在56.5%左右，硅6左右，铝3个左右，结晶水在8.5%左右，其它冶炼性能类似。 8、阿特拉斯粉块：由澳大利亚第四大铁矿石生产商Atlas Iron公司生产的位于澳大利亚皮尔巴拉矿山的铁矿石，品位在57.5%，属褐铁矿，结晶水在9%左右，硅含量高，在8%左右，物理化学性能和冶炼性能跟火箭粉的超特粉相近。 9、KMG粉：由澳大利亚私人矿业公司KMG生产，该矿位于澳大利亚珀斯，是距离中国最近的西澳矿山，紧邻西澳最北的港口。矿山预计两年内产矿6700万吨，为58-59%的低品位粗粉赤铁矿为主，硅8%，铝3%，磷0.08%，硫0.03%。性能类似于火箭特粉，但比火箭特粉的硅高很多。 10、CSN粉、块：巴西CSN公司（全称为巴西国有黑色金属公司）生产的铁矿石，铁含量在
1；概述抽风烧结过程，按烧结料层自上而下分哪几带？并指出各带的特点以及各带是怎样变化的？ 答：抽风烧结过程是将混合料配以适量的水分，混合、制粒后，铺在带式烧结机的炉箅上，点火后用一定负压抽风，使烧结过程自上而下地进行。烧结从烧结台车上卸下，经破碎、冷却、制粒、筛分，分出成品烧结矿、返矿和铺底料。 自上而下分为：烧结矿层﹑燃烧层﹑预热层﹑干燥层﹑过湿层。 （1）烧结层：温度在1000℃，随着烧结矿层的下移和冷空气的通过，物料温度逐渐下降，熔融液相被冷却，凝固成多孔结构的烧结矿。烧结矿层逐渐增厚，整个料层透气性变好真空度变低;高温熔融物凝固成烧结矿，伴随着结晶和析出矿物，同时抽入的冷空气被预热，烧结矿被冷却，与空气接触的低价氧化物可能被氧化。 （2）燃烧层：被烧结矿层预热的空气进入燃烧层，与固体碳接触时发生燃烧反应，放出大量的热，温度1300—1500℃的高温，形成一定的气相组成；低熔点物质继续发生并熔化，形成一定数量的液相，部分氧化物分解、还原、氧化，硫化物、硫酸盐和碳酸盐等分解。 （3）预热层：热交换很剧烈，废气温度很快降低，此层温度很薄，所处温度在150–700℃之间；部分结晶水，碳酸盐分解。硫化物，高价铁氧化物分解氧化。部分铁氧化物还原以及固相反应等。 （4）干燥层：由于湿料的导热性好，料湿很快升高到100℃以上，水分完全蒸发需要到120–150℃左右；由于升温速度快，干燥层和预热层很难截然分开，有时又称为干燥预热层，其厚度只有20–40nm。 （5）过湿层：根据不同的物料，过湿层增加的冷凝水介于1％–2％之间。但在实际烧结矿时，发现在烧结料下层有严重的过湿现象，这是因为在强大的气流和重力作用下烧结水分比较高，烧结料的原始结构被破坏，料层中的水分向下机械转移，特别是那些湿容量较小的物料容易发生这种现象。水汽冷凝使得料层的透气性大大恶化，对烧结过程产生很大影响。
铁矿石常识 默认分类 2009-07-28 08:58 阅读17 评论0 字号：大大中中小小 按照矿物组分、结构、构造和采、选、冶及工艺流程等特点，可将铁矿石分为自然类型和工业类型两大类。 1.自然类型 1)根据含铁矿物种类可分为：磁铁矿石、赤铁矿石、假象或半假象赤铁矿石、钒钛磁铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石以及由其中两种或两种以上含铁矿物组成的混合矿石。 铁矿石与铁精粉主要区别： 1.铁矿石（富含铁元素之红、黑块矿、菱铁矿等之统称）。 达到入炉冶炼要求的矿石，有的品位已经相当高，比如60%。在粒度（SIZE）上相对铁精粉来说明显程粒、块状态。大致在10mm至100mm之间。 但是，铁矿石块矿以“红矿”居多，“黑矿”相对较少。 2.铁精粉（主要是“黑矿”）。 经过进一步加工富积，工业选洗之后的铁矿石。 1）烧结粉(Sinter fines)， 该品种之主要用途为烧结造块又达到入炉要求，而且所含有害元素（如对钢材冷热脆性有较大影响的S、P等已经过磁选、浮选、重选等工序降低至一定含量），粒度上来说，大致在1mm至8mm之间。 2）造球粉(Pellet Feed Fines) 显而易见，该品种为进一步加工后，对SiO2,Al2O3,Cu,P,S,MgO+Na2O等有害杂质进一步除去后，特别是SIZE规格上一般要求-200MESH达到75%至85%，以配进彭润土等粘合剂在高湿或压力下制作球团矿的用料。 铁矿选矿技术 我国铁矿由于贫矿多（占总储量的97.5％）和伴(共)生有其他组分的综合矿多（占总储量的1／3），所以在冶炼前绝大部分需要进行选矿处理。 1996年全国入选铁矿石21497万t，占全国产铁矿石原矿25228万t的85.2％。入选铁矿石生产铁精矿粉8585.7万t，其中重点选矿厂处理原矿10961万t，生产铁精矿粉4158万t，占全国铁精矿粉产量的48.4％。 （一）矿石破碎 我国选矿厂一般采用粗破、中破和细破三段破碎流程破碎铁矿石。粗破多用1.2ｍ或 1.5ｍ旋回式破碎机，中破使用2.1ｍ或2.2ｍ标准型圆锥式破碎机，细破采用2.1ｍ或2.2ｍ短头型圆锥式破碎机。通过粗破的矿石，其块度不大于1ｍ，然后经过中、细破碎，筛分成矿石粒度小于12ｍｍ的最终产品送磨矿槽。 （二）磨矿工艺 我国铁矿磨矿工艺，大多数采用两段磨矿流程，中小型选矿厂多采用一段磨矿流程。由于采用细筛再磨新工艺，近年来一些选矿厂已由两段磨矿改为三段磨矿。采用的磨矿设备一般比较小，最大球磨机3.6ｍ×6ｍ，最大棒磨机3.2ｍ× 4.5ｍ，最大自磨机5.5ｍ×1.8ｍ，砾磨机2.7ｍ×3.6ｍ。 磨矿后的分级基本上使用的是螺旋分级机。为了提高效率，部分选矿厂用水力旋流器取代二次螺旋分级机。 （三）选别技术 １.磁铁矿选矿 主要用来选别低品位的“鞍山式”磁铁矿。由于矿石磁性强、好磨好选，国内磁选厂均采用阶
1文献综述 1.1烧结生产概况 1.1.1烧结及其发展 烧结法是迄今为止除北美以外使用最为广泛的铁矿石造块方法。自20世纪80年代起烧结技术得到了快速发展，主要体现在烧结工艺和新技术的研究开发和应用上。烧结工艺方面如自动化配料、混合料强化制粒、偏析布料、冷却筛分、整粒技术及铺底料技术等；新技术主要表现为球团烧结技术、小球烧结技术、低温烧结技术等。上述工艺和技术目前已经在大部分钢铁企业推广应用，并取得了显著的经济效益。 1897年，T.Huntington和F,Heberlein申请并注册了第一个有关烧结方面的专利。1905年，E.J.Savelsberg首先把T.Huntington-F.Heberlein烧结杯用于铁矿石烧结，从而开辟了烧结法进行铁矿粉造块的新纪元。在当今的冶金生产中，烧结已成为一道重要的单元工序并占有相当重要地位。据统计，全世界约有一半的生铁是用烧结矿生产的。过去十年中，世界上烧结矿年产量维持在538×106t~586×106t范围内。从1989年起，由于独联体和其他部分东欧国家发生巨变，因此，它们的钢铁工业进行了重新调整，导致烧结矿产量有所下降。欧洲和日本的经济衰退也影响了产量，但是不久烧结矿的产量又慢慢恢复。东欧和独联体的产量将下降，而中国、朝鲜和台湾的产量将继续上升。尽管出现新的炼铁工艺，但是在下一个十年中或更长的时间内，它们仍不可能对高炉产量有巨大影响。因此，烧结矿产量在未来相当长的时间内仍将维持在目前水平。 1.1.2烧结生产目的 铁矿粉烧结是一种铁矿粉造块的方法，是将细粒含铁物料与燃料、熔剂按一定比例混合，再加水润湿、混匀和制粒成为烧结料，加于烧结设备上，点火、抽风，借助燃料燃烧产生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，将铁矿物颗粒润湿粘结起来，冷却后，即成为具有一定强度的多孔块状产品一侥结矿。 烧结生产的目的主要是： 1.将粉状物料制成具有高温强度的块状料以适应高炉冶炼、直接还原等在流体力学方面的要求； 2.通过烧结改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善； 3.通过烧结去除某些有害杂质，回收有益元素以达到综合利用资源和扩大炼铁矿石原料资源的目的。 1.1.3烧结反应过程 烧结反应过程是分层依次向下进行的。抽入的空气通过已烧结好的热烧结矿
铁矿石基础知识 第一节铁矿石及其分类 一、矿物、矿石和岩石 地壳中的化学元素经过各种地质作用，形成的天然元素和天然化合物称为矿物。它具有较均一的化学成分和内部结晶构造，具有一定的物理性质和化学性质。 矿石和岩石均由矿物所组成，是矿物的集合体。但是，矿石是在目前的技术条件下能经济合理地从中提取金属、金属化合物或有用矿物的物质。因此矿石和岩石的概念是相对的。 矿石又由有用矿物和脉石矿物所组成。矿石中能够被利用的矿物为有用矿物，目前尚不能利用的矿物为脉石矿物。 二、铁矿石的分类及主要特性 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。现在已知道的含铁矿物有300多种，但在目前的工艺条件及技术水平下能够用作炼铁原料的只有20多种。根据含铁矿物的主要性质，按其矿物组成，通常将铁矿石分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿四种类型。 1．磁铁矿 磁铁矿化学式为Fe3O4，结构致密，晶粒细小，黑色条痕。具有强磁性，含S、P 较高，还原性差。 2．赤铁矿 赤铁矿化学式为Fe2O3，条痕为樱红色，具有弱磁性。含S、P较低，易破碎、易还原。 3．褐铁矿 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)。褐铁矿中绝大部分含铁矿物是以2Fe2O3·3H2O 的形式存在的。
4．菱铁矿 菱铁矿化学式为FeC03，颜色为灰色带黄褐色。菱铁矿经过焙烧，分解出C02气体，含铁量即提高，矿石也变得疏松多孔，易破碎，还原性好。其含S低，含P 较高。 各种铁矿石的分类及其主要特性列于表2-1。 第二节、高炉冶炼对铁矿石的要求 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。 一、铁矿石品位 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30％～60％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70％～90％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。 二、脉石成分
铁矿粉基础特性对烧结矿性能的影响 刘东辉1，吕庆1，孙艳芹2，邹雷雷1，刘然1 (1.河北联合大学冶金与能源学院，教育部现代冶金技术重点实验室，河北唐山063009； 2.东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004) 摘要：通过微型烧结和烧结杯试验研究了八种铁矿粉烧结基础特性对烧结矿性能的影响。研究结果表明：烧结矿的转鼓指数(T)随着铁矿粉的黏结相强度和连晶强度的增大而升高，低温还原粉化指数(RDI>3.15mm)随铁矿粉的液相流动性和铁酸钙生成性能的增大而升高，还原度(RI)主要与铁矿粉种类和烧结工艺参数有关。磁铁矿粉烧结矿RI随铁矿粉的液相流动性和铁酸钙生成性能的增大而升高，与其他烧结基础特性无明显关系。 关键词：铁矿粉；基础特性；烧结矿；冶金性能；矿相 结构近年来，由于国内铁矿石的缺乏和国外铁矿石的大量进口，烧结原料的结构发生了巨大的变化。钢铁企业的铁矿石存在种类复杂、来源不稳、烧结基础特性数据缺乏等问题，烧结矿质量难以保证。因此烧结基础特性作为衡量铁矿粉烧结性能的一项指标已被广泛应用[1-2]。实践表明，铁矿粉的烧结基础特性由于矿粉种类不同而存在显著差异，通过对其研究可以为合理利用矿石资源及优化配矿提供理论依据，为此，国内外的烧结工作者对铁矿粉的烧结基础性能进行了大量的研究。但基于铁矿粉烧结基础特性对烧结矿性能影响的研究还未见报道。因此，本文研究了铁矿粉的烧结基础特性与烧结矿性能之间的关系，为优化烧结工艺参数，制订最优配矿方案提供理论依据，对改善烧结矿质量，降低生铁成本和提高企业的经济效益具有重要意义。 1 试验原料 本研究选取的八种铁矿粉中，国外矿三种，分别为AA、AB、AC；国内矿五种，分别为AD、AE、AF、AG、AH。铁矿粉的化学成分如表1所示。 由表1可知，国外矿中AA矿粉SiO2较高，铁品位较低；其他矿粉铁品位大于62%，国内矿粉AE铁品位最高为66.51%；国外矿粉中AA为褐铁矿，AC为半褐铁矿，因含有大量结晶水而使烧损较大，降低烧结矿的成品率，不利于烧结；国内的几种矿粉烧损较小。 2 试验设备和方案 2.1 微型烧结试验 试验装置为TSJ-3型微型烧结机，试验原料为干燥后小于0.162mm的铁矿粉和化学纯试剂CaO。试验方法如下。 1)同化性。将铁矿粉制成重0.8g，直径为8mm的小饼。将CaO制成直径20mm，重2.0g 的小饼。将铁矿粉小饼置于CaO小饼的上方，按设定的升温曲线和试验气氛烧结。小饼接触面上生成略大于铁矿粉小饼一圈反应物时的温度为同化温度。 2)液相流动性。将CaO和铁矿粉按4.0的碱度制成小饼，根据设定的试验气氛和升温曲
进口铁矿石种类 目前世界范围内,主流矿有广义与狭义之分,狭义上,主流矿指的就是钢厂最常用的MNP,即麦克粉,纽曼粉与PB粉;广义上,就是指年产量最大的四大矿山出产的铁矿石。 力拓(Rio Tinto) (1)PB粉、块 PB粉与块就是全世界最主流的矿种,基本所有大型钢厂都在使用,且PB粉也就是普氏指数的模板矿,一般价格比指数贵1美金左右。PB粉的品位在61、5%左右,部分褐铁矿,烧结性能较好;块的品位在62、5%左右,属褐铁矿,还原性好,热强度一般。PB粉与块可由汤姆普赖斯矿、帕拉布杜矿、马兰杜矿、布鲁克曼矿、那牟迪矿与西安吉拉斯矿等矿山的粉矿混匀成。 2、罗布河粉、块 罗布河粉与块品位在57、5%左右,褐铁矿,铁品位低、SiO2与Al2O3含量高、烧损高,但就是价格相对便宜。罗布河矿粉含3％-5％的复合水,这会导致高燃料率及低生产率;烧结性能不好,但其烧结矿的冶炼性能很好。 3、大杨迪粉 力拓杨迪粉(大杨迪),品位为58、6%,目前,必与必拓的杨迪粉(小杨迪)市场流通性比较大,一般我们常见的就是必与必拓的小杨迪。 必与必拓 1、纽曼粉、块矿 纽曼粉、块矿产于澳大利亚的东皮尔巴拉的纽曼山矿,属赤铁矿,烧结性能较好,粉的品位在62、5%左右,块的品位在65%左右。 纽曼粉烧结性能较好,可以提高烧结矿强度、降低燃耗都比较有利,纽曼粉化学成分也相对稳定,其二氧化硅较低,微量元素较少,但三氧化二铝与磷较高,一般需要搭配低铝的品种,如PB粉、麦克粉、巴粗等,生产铸管的钢厂不宜使用纽曼粉。 2、麦克粉 麦克粉的品位在61、5%左右,目前供给中国市场多为58%左右的品位,部分属褐铁矿,烧结性能较好,含有5%左右的结晶水,炼铁时烧损较高,随其配比加大,烧结矿的烧成率逐步下降。 经钢厂研究,麦克粉配比在15%-20%时烧结矿小于5mm级水平较低,配比为20%的烧结成品率最高。