铁矿石基础知识
- 格式:docx
- 大小:19.93 KB
- 文档页数:14
冶炼基础知识冶炼是一种提炼技术,用于焙烧、熔炼、电解以及使用化学药剂等方法把矿石中的金属提取出来,那么你对冶炼了解多少呢?以下是由店铺整理关于冶炼基础知识的内容,希望大家喜欢!冶炼分为火法冶炼、湿法提取或电化学沉积火法冶炼(Pyrometallurgy)又称为干式冶金,把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温,熔化为液体,生成所需的化学反应,从而分离出粗金属,然后再将粗金属精炼。
湿式冶金(Hydrometallurgy)湿法冶金这种冶金过程是用酸、碱、盐类的水溶液,以化学方法从矿石中提取所需金属组分,然后用水溶液电解等各种方法制取金属。
此法主要应用在低品位、难熔化或微粉状的矿石。
现在世界上有75%的锌和镉是采用焙烧-浸取-水溶液电解法制成的。
这种方法已大部分代替了过去的火法炼锌。
其他难于分离的金属如镍-钴,锆-铪,钽-铌及稀土金属都采用湿法冶金的技术如溶剂萃取或离子交换等新方法进行分离,取得显著的效果。
化学反应利用某种溶剂,借助化学反应(包括氧化、还原、中和、水解及络合等反应),对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。
湿法冶金包括4个主要步骤:①用溶剂将原料中有用成分转入溶液,即浸取。
②浸取溶液与残渣分离,同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子回收。
③浸取溶液的净化和富集,常用离子交换和溶剂萃取技术或其他化学沉淀方法。
④从净化液中提取金属或化合物。
湿法冶金在锌、铝、铜、铀等工业中占有重要地位,世界上全部的氧化铝、氧化铀,大部分锌和部分铜都是用湿法生产的。
湿法冶金的优点在于对非常低品位矿石(金、铀)的适用性,对相似金属(铪与锆)难分离情况的适用性;以及和火法冶金相比,材料的周转比较简单,原料中有价金属综合回收程度高,有利于环境保护,并且生产过程较易实现连续化和自动化。
冶炼的过程钢冶炼炼钢主要是以高炉炼成的生铁和直接还原炼铁法炼成的海绵铁以及废钢为原料,用不同的方法炼成钢。
主要的炼钢方法有转炉炼钢法、平炉炼钢法、电弧炉炼钢法3类(见钢,转炉,平炉,电弧炉)。
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。
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。
铁矿石基础知识铁矿石是钢铁、铁合金等重要金属制品的重要原材料。
随着钢铁工业的发展,铁矿石的需求量也不断增加。
了解铁矿石的基础知识对于钢铁工业从业者和投资者都非常重要。
本文将介绍铁矿石的基本概念、种类、产地、分布及开采方式等方面的内容。
一、铁矿石的基本概念铁矿石是指含有铁元素的岩石。
其中铁元素的含量大于50%的岩石称为高铁矿石,一般来说,铁矿石的铁含量应该高于30%才有经济价值,含铁量低于30%的矿石称为低品位矿石。
二、铁矿石的种类铁矿石的种类很多,但是按照对钢铁生产的用途,可以分为三类:1、炼铁矿:一种低钛、低磷、低硫的铁矿石,是生产高品质铁水的原料。
2、烧结矿:一种符合特定含铁量、化学成分、粒度、耐熔性等要求的铁矿石,是钢铁工业中最重要的原材料之一。
3、球团矿:一种先通过浸铀或磁选等工艺脱除杂质,在高温下加热形成的颗粒状矿石,也是钢铁生产的重要原材料之一。
三、铁矿石的产地和分布铁矿石的产地和分布非常广泛,世界上的主要铁矿石产地主要分布在澳大利亚、巴西、俄罗斯、印度、乌克兰等国家。
而中国也是世界主要的铁矿石生产国之一,主要采矿区域为山西、河北、内蒙古、辽宁等地。
四、铁矿石的开采方式铁矿石的开采方式主要有两种:1、露天采矿:露天采矿是利用大型开采设备、从地表对铁矿石进行开采。
这种方法成本较低、效率高,但是会对环境产生一定的影响。
2、井下采矿:又称地下采矿,是通过钻井等方式将矿藏从矿井中提取出来。
这种采矿方式能够充分保护环境和人身安全,但是成本相对较高。
结论铁矿石是钢铁生产的重要原材料之一,了解其基础知识是钢铁工业从业者和投资者的必备要求,只有深入了解铁矿石的种类、产地、分布以及开采方式等方面的知识,才能够更好地把握市场变化,更好地推动钢铁行业的可持续发展。
铁矿石基础知识什么是铁矿石?以目前的标准来看,矿石中的平均含铁量大约在25%以上,才被称为有利用价值的铁矿石。
铁都是以化合物的状态存在于自然界中,尤其是以氧化铁的状态存在的量特别多。
现在将几种比较重要的铁矿石提出来说明:(1)磁铁矿(Magnetite)是一种氧化铁的矿石,主要成份为Fe3O4,是Fe2O3和FeO 的复合物,呈黑灰色,具有磁性。
(2)赤铁矿(Hematite)也是一种氧化铁的矿石,主要成份为Fe2O3,呈暗红色,是最主要的铁矿石。
(3)褐铁矿(Limonite)这是含有氢氧化铁的矿石。
它是针铁矿(Goethite)HFeO2和鳞铁矿(Le pidocrocite)FeO(OH)两种不同结构矿石的统称,呈现土黄或棕色,多半是附存在其它铁矿石之中。
(4)菱铁矿(Siderite)是含有碳酸铁的矿石,主要成份为FeCO3,呈现青灰色,这种矿石多半含有相当多数量的钙盐和镁盐。
由于碳酸根在高温约80 0~900℃时会吸收大量的热而放出二氧化碳,所以我们多半先把这一类矿石加以焙烧之后再加入鼓风炉。
(5)铁的硅酸盐矿(Silicate Iron),此类矿石是一种复合盐,没有一定的化学式,成份的变化很大,一般呈现深绿色,是一种较差的铁矿石。
(6)硫化铁矿(Sulphide iron)这种矿石含有FeS2,呈现灰黄色,比重大约为4.95~5.10。
由于这种矿石常常含有许多其它较贵重的金属如铜(Coppe r)、镍(Nickel)、锌(Zinc)、金(Gold)、银(Silver)等,所以常被用做他种金属冶炼工业的原料;又由于它含有大量的硫,所以常被用来提制硫磺,铁反而变成了副产品,所以事实上已不能称为铁矿石。
铁矿石的处理方法(1)处理铁矿石的目的:处理的目的有两个:第一、是为了将优良的矿石选出,达到提高品位的目的。
第二、是为了把本来因为粒度太小而不适合使用的粉矿,以及因含有不易在鼓风炉中除去的杂质的不良矿石加以利用。
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。
铁矿石基础知识This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020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。
铁矿分类一般铁矿石常见的铁矿物有:赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、褐铁矿(nFe2O3·mH2O,n=1~3,m=1~4)、菱铁矿(FeCO3)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。
绝大多数矿石中的脉石是酸性的。
各种铁矿物特性如下:1、磁铁矿:含铁一般在45~70%,S、P高,比重大、强度好,致密难还原。
很少直接入炉,大多进行选矿。
2、赤铁矿:含铁一般在55~65%,S、P少,软易破碎,强度好、易还原。
例如:巴西矿、澳矿、国内海南铁矿等。
3、褐铁矿:含铁一般在37~62%,疏松、强度差,大部松软易还原。
例如:澳大利亚的扬迪粉、罗布河粉、FMG粉、印尼粉、PB粉、MAC粉等以及国内黄梅铁矿等。
4、菱铁矿:含铁一般在30~40%,S、P少,易破碎、强度差,焙烧后易还原。
朝鲜该矿种较多。
烧结烧结产生的原因: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品——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。
杂质碱度烧结时提高碱度(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。
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等的矿物。
一般含铁较低,但若受热分解放出CO2后品位显着升高,而且组织变得更为疏松,很易还原。
所以使用这种矿石一般要先经焙烧处理。
v 铁矿石质量评价v 铁矿石质量直接影响高炉冶炼效果,必须严格要求。
通常从以下几方面评价:v (1)矿石品位v 品位即铁矿石的含铁量,它决定着矿石的开采价值和入炉前的处理工艺。
入炉品位愈高,愈有利于降低焦比和提高产量,从而提高经济效益。
经验表明,若矿石含铁量提高1%,则焦比降低2%,产量增加3%。
因为品位提高,意味着酸性脉石大幅度减少,冶炼时可少加石灰石造渣,因而渣量大大减少,既节省热量,又促进炉况顺行。
例如鞍山地区的酸性贫铁矿,含铁30%,SiO2 50%,富选后精矿品位达到60%,SiO2降低到14%;含铁量提高一倍,SiO2降低近3/4。
而生产1t生铁的渣量和熔剂用量减少到原来的1/8。
可见提高品位对冶炼的影响是很大的。
v 矿石的贫富一般以其理论含铁量的70%来评估。
实际含铁量超过理论含铁量的70%称富矿。
但这并不是绝对固定的标准。
因为它还与矿石的脉石成分、杂质含量和矿石类型等因素有关。
如对褐铁矿、菱铁矿和碱性脉石矿含铁量的要求可适当放宽。
因褐、菱铁矿受热分解出H2O和CO2后品位会提高。
碱性脉石矿含CaO高,冶炼时可少加或不加石灰石,其品位应按扣去CaO的含铁量来评价。
v TFe——原矿含铁量,%;CaO——原矿CaO含量,%v (2)脉石成分v 脉石中含有碱性脉石,如CaO、MgO;有酸性脉石,如SiO2、Al2O3。
一般铁矿石含酸性脉石者居多,即其中SiO2高,需加入相当数量的石灰石造成碱度(CaO/SiO2)为左右的炉渣,以满足冶炼工艺的需求。
因此希望酸性脉石含量愈少愈好。
而含CaO高的碱性脉石则具有较高的冶炼价值。
如某铁矿成分(%)为Fe ,CaO ,MgO ,SiO2 。
自然碱度(CaO/SiO2)=,(CaO+MgO)/SiO2=,接近炉渣碱度的正常范围,属自熔性富矿。
若考虑MgO则为%。
脉石中的MgO还有改善炉渣性能的作用,但这类矿石不多见。
脉石中的Al2O3含量也应控制,若Al2O3含量过高,炉渣难熔而不易流动,使冶炼造成困难。
随着铁矿石资源的紧张状况加剧,进口铁矿石中Al2O3含量越来越高,炉渣中Al2O3含量也相应升高,给炼铁操作带来很大的挑战,目前普遍采取提高MgO的含量来解决炉渣流动性的问题。
v (3)有害杂质和有益元素的含量v 有害杂质通常指S、P、Pb、Zn、As等,它们的含量愈低愈好。
Cu有时为害,有时为益,视具体情况而定。
入炉矿石中有害杂质的界限含量(%)一般如下:S P Pb Zn As Cu≤≤≤≤~≤≤v 硫是对钢铁危害大的元素,它使钢材具有热脆性。
v 所谓“热脆”就是S几乎不熔于固态铁而与铁形成FeS,而FeS与Fe形成的共晶体熔点为988℃,低于钢材热加工的开始温度(1150~1200℃)。
热加工时,分布于晶界的共晶体先行熔化而导致开裂。
因此矿石含硫愈低愈好。
国家标准规定生铁中S≤%,优质生铁S≤%,就是要严格控制钢中硫含量。
v 高炉炼铁过程可去除90%以上的硫。
但脱硫需要提高炉渣碱度,渣量增加,导致焦比增加而产量降低。
根据鞍钢经验,矿石中含硫每增加%,焦比升高5%。
一般规定矿石中S≤%为一级矿,S≤%为一级矿,S>%为高硫矿。
对于高硫矿石,可以通过选矿和烧结的方法降低含硫量。
v 硫可改善钢材的切削加工性能,在易切削钢中,S可达~%。
v 磷是钢材中的有害成分,使钢具有冷脆性。
v 磷能溶于α-Fe中(可达%),固溶并富集在晶粒边界的磷原子使铁素体在晶粒间的强度大大增高,从而使钢材的室温强度提高而脆性增加,称为冷脆。
磷在钢的结晶过程中容易偏析,而又很难用热处理的方法来消除,亦使钢材冷脆的危险性增加。
但含磷铁水的流动性好,充填性好,对制造畸形复杂铸件有利。
磷亦可改善钢材的切削性能,故在易切削钢中磷含量可达~%。
矿石中的磷在选矿和烧结过程中不易除去,在高炉冶炼过程磷几乎全部进入生铁。
因此,生铁含磷量决定于矿石含磷量,要求铁矿石含磷愈低愈好。
v 铅(Pb)、锌(Zn)和砷(As)v 在高炉内都易还原。
Pb不溶于Fe而密度又比Fe大,还原后沉积于炉底,破坏性很大。
Pb在1750℃时沸腾,挥发的铅蒸气在炉内循环能形成炉瘤。
Zn还原后在高温区以Zn蒸气大量挥发上升,部分以ZnO沉积于炉墙,使炉墙胀裂并形成炉瘤。
As可全部还原进入生铁,它可降低钢材的焊接性并使之“冷脆”。
生铁含As量应小于%,优质生铁不应含As。
v 铁矿石中的铅、锌、砷常以硫化物形态存在,如方铅矿(PbS)、闪锌矿(ZnS)、毒砂(FeAsS)。
烧结过程中很难排除铅、锌,因此要求含量越低越好。
一般要求含铅、锌不应超过%。
含铅高的铁矿石可以通过氯化焙烧和浮选方法使铅铁分离。
含锌高的矿石不能单独直接冶炼,应该与含锌少的矿石混合使用,或进行焙烧、选矿等处理,降低铁矿石中的含锌量。
烧结过程中能部分去除矿石中的砷,可以采用氯化焙烧方法排除。
通常要求,铁矿石含砷不超过%v 铜v 在钢中若不超过%可增加钢材抗蚀性,超过%时,则降低其焊接性,并有热脆现象。
铜在烧结中一般不能去除,在高炉中又全部还原进入生铁。
故钢铁含铜量决定于原料含铜量。
一般铁矿石允许含铜量不超过%。
对于一些难选的高铜氧化矿,可采用氯化焙烧法回收铜,同时可炼高铜(Cu>%)铸造生铁,它具有很好的机械性能和耐腐蚀性能。
此外,一些铁矿石还含有碱金属钾、钠,它们在高炉下部高温区大部分被还原后挥发,到上部又氧化而进入炉料中,造成循环累积,使炉墙结瘤。
因此要求矿石中含碱金属量必须严格控制。
我国普通高炉碱金属(K2O+Na2O)入炉量限制为3~5kg/t·Fe,国外高炉碱金属(K2O+Na2O)入炉限制量为低于3kg/t·Fe。
入炉铁矿石碱金属含量要求为:(K2O+Na2O)≤%。
v 氟v 在冶炼过程中以CaF2形态进入渣中。
CaF2能降低炉渣的熔点,增加炉渣流动性,当铁矿石中含氟高时,炉渣在高炉内过早形成,不利于矿石还原。
矿石中含氟不超过1%时对冶炼无影响,当含量达到4%~5%时需要注意控制炉渣的流动性。
采外,高温下氟挥发对耐火材料和金属构件有一定的腐蚀作用。
v 铁矿石中常共生有Mn、Cr、Ni、Co、V、Ti、Mo;。
这些元素有改善钢铁性能的作用,故称有益元素。
v 当它们在矿石中的含量(%)达到一定数值时,如Mn≥5、Cr≥、Ni≥,Co≥,V≥~,Mo ≥,Cu≥,则称为复合矿石,经济价值很大,应考虑综合利用。
对于铁矿石中一些有害杂质,如果含量较高,如Pb≥,Zn≥,Sn≥时,应视为复合矿石综合利用。
因为这些杂质本身也是重要的金属。
v (4)矿石的粒度和强度v 入炉铁矿石应具有适宜的粒度和足够的强度。
粒度过大会减少煤气与铁矿石的接触面积,使铁矿石不易还原;过小则增加气流阻力,同时易吹出炉外形成炉尘损失;粒度大小不均,则严重影响料柱透气性。
因此,大块应破碎,粉末应筛除,粒度应适宜而均匀。
一般要求矿石粒度在10~40mm范围,并力求缩小上下限粒度差。
v 铁矿石的强度是指铁矿石耐冲击、摩擦的强弱程度。
随着高炉容积不断扩大,入炉铁矿石的强度也要相应提高。
否则易生成粉末、碎块,一方面增加炉尘损失,另一方面使高炉料柱透气性变坏,引起炉况不顺。
v (5)铁矿石的还原性v 铁矿石还原性是指铁矿石被还原性气体CO或H2还原的难易程度,是评价铁矿石质量的重要指标。
还原性愈好,愈有利于降低焦比,提高产量。
改善矿石还原性(或采用易还原矿石)是强化高炉冶炼的重要措施之一。
v 影响铁矿石还原性的因素主要有矿物组成、矿石结构的致密程度、粒度和气孔率等。
v (6)矿石化学成分的稳定性v 铁矿石成分的波动会引起炉温、炉渣碱度和性质以及生铁质量的波动,造成炉况不顺,使焦比升高,产量下降。