2009-3 铁冶金学 2 高炉原料(上) (2).ppt

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1、第一部分：炼铁篇铁冶金学2、高炉炼铁原料2.1高炉炼铁原料和燃料原料是高炉冶炼的物质基础，其质量对冶炼过程及冶炼效果影响极大。目前，炼铁的发展趋势之一就是采用精料。2.1.1铁矿石分类及特性一、矿石和脉石矿石是矿物的集合体。但是，在当前科学技术条件下，能从中经济合理地提炼出金属来的矿物才称为矿石。矿石的概念是相对的。例如铁元素广泛地、程度不同地分布在地壳的岩石和土壤中，有的比较集中，形成天然的富铁矿，可以直接利用来炼铁，堪称矿石；有的比较分散，形成贫铁矿，用于冶炼既困难又不经济。2.1.1铁矿石分类及特性一、矿石和脉石随着选矿和冶炼技术的发展，矿石的来源和范围不断扩大。如含铁较低的

2、贫矿，经过富选也可用来炼铁；过去认为不能冶炼的攀枝花钒钛磁铁矿，已成为重要的炼铁原料。矿石中除了用来提取金属的有用矿物外，还含有一些工业上没有提炼价值的矿物或岩石，统称为脉石。对冶炼不利的脉石矿物，应在选矿和其它处理过程中尽量去除。2.1.1铁矿石分类及特性二、天然铁矿石的分类及特征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2-1。表2-1常见铁（锰）矿石的组成及特征2.1.1铁矿石分类及特性赤铁矿又称红矿，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

3、，在一定温度下，当α-Fe2O3转变为γ-Fe2O3时，便具有了磁性。(转变温度)色泽为赤褐色到暗红色，由于其硫、磷含量低，还原性较磁铁矿好，是优良原料。赤铁矿的熔融温度为：1580~1640℃。2.1.1铁矿石分类及特性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

4、、Cr、Co等。2.1.1铁矿石分类及特性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：TFe/FeO=2.33为纯磁铁矿石TFe/FeO<3.5为磁铁矿石TFe/FeO=3.5~7.0为半假象赤铁矿石TFe/FeO>7.0为假象赤铁矿石式中，TFe－矿石中的总含铁量（%），又称全铁；FeO－矿石中的FeO含量（%）。2.1.1铁矿石分类及特性褐铁矿通常指含水氧化铁的总称。如3Fe2O3·4H2O称为水针铁矿；2Fe2O3

5、·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，含铁量显著上升。颜色为浅褐色、深褐色或黑色，硫、磷、砷等有害杂质一般多。2.1.1铁矿石分类及特性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=62.1%，CO2=37.9%。常混入Mg、Mn等的矿物。一般含铁较低，但若受热分解放出CO2后品位显著升高，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。2.1.1铁矿石分类及特性三、铁矿石质量评价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：

6、1）品位；2）脉石成分；3）有害杂质、有益元素含量；4）矿石的粒度和强度；5）铁矿石的还原性；6）矿石化学成分的稳定性。2.1.1铁矿石分类及特性1.矿石品位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%，SiO250%，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

7、/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。2.1.1铁矿石分类及特性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的含量来评价。TF