铁矿石分类及特性
高炉冶炼用的铁矿石有天然富矿和人造富矿两大类,含铁量在 50%以上的天然富矿经适当破碎、筛分处理后可直接用于高炉冶炼。贫铁矿一般不能直接入炉,需要破碎、富矿并重新造块,制成人造富矿(烧结矿或球团矿)再入高炉。人造富矿含铁量一般在 55%~65%之间。由于人造富矿事先经过焙烧或者烧结高温处理,因此又称为熟料,其冶炼性能远比天然富矿优越,是现代高炉冶炼的主要原料。天然块矿统称成为生料。
我国富矿储量很少,多数是含 Fe30%左右的贫矿,需要经过富矿才能使用。
A.矿石和脉石
能从中经济合理的提炼出金属来的矿物成为矿石。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:有的比较分散,形成贫铁矿,用于冶炼及困难又不经济。随着选矿和冶炼技术的发展,矿石的来源和范围不断扩大。含铁较低的贫矿经过富选也可用于炼铁。
矿石中除了用来提炼金属的有用矿物外,还含有一些工业上没有提炼价值的矿物或岩石,称为脉石。对治炼不利的脉石矿物,应在选矿和其他处理过程中尽量去除。但矿石中脉石的结构和分布直接影响矿石的选冶性能。如果含铁矿物结晶颗粒比较粗大,则在选矿过程中易于实现有用矿物的单体分离:反之,如果含铁矿物呈颗粒结晶嵌布在脉石中,则要进一步细磨矿石才能分离出有用单体。
B,天然矿石的分类及特性
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下表。
磁铁矿,主要含铁矿物为 Fe304,具有磁性。其化学组成可视为 Fe203* Fe0,其中 Fe030%,Fe203 69%,Tfe 72.4%,027.6%。磁铁矿颜色为灰色或黑色,由于其结晶结构致密,所以还原性比其他铁矿差。磁铁矿的熔融温度为:1500-1580 摄氏度。这种矿物与Ti02 和V205 共生,叫钒铁磁铁矿:只与 T02 共生的叫铁磁铁矿,其他常见混入元素还有镍、铬、钻等。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。假象赤铁矿仍保留着磁铁矿的外形,但 Fe304 已被氧化成 Fe203 的矿石。一般用 TFe /Fe0 的比值来分:
TFe/Fe0=2.33为纯磁铁矿石
TFe / Fe0<3.5为磁铁矿石
TFe / Fe0 = 3.5~7.0为半假象赤铁矿石
TFe / Fe0 >7.0为假象赤铁矿石
式中 TFe - 矿石含铁总量 (又称全铁) FeO- 矿石 Fe0 含量
赤铁矿,又称红矿,主要含铁矿物为 Fe203,其中 Fe70%,030%。赤铁矿常温下无磁性。但在一定温度下含有磁性。色泽为赤褐色到暗红色,由于硫、磷含量低,还原性较磁铁矿好,是优良原料。赤铁矿熔融温度为: 1580-1640 摄氏度。
褐铁矿,通常指含水氧化铁的总称。如3 Fe203+4H20 称为水针铁矿:2 Fe203+3H20 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,深褐色或者黑色,硫、磷、砷等有害杂质一半多。
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 FeC03,亦可写成 Fe0. C02,其中 Fe062.1%,CO237.9%。常混入镁、锰等矿物。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过焙烧处理。