搜索
2012-11-18北京科技大学吴胜利教授1冶金资源高效利用——《铁矿石资源的高效利用》篇北京科技大学教授、博士生导师吴胜利2012年11月12日-11月26日2012-11-18北京科技大学吴胜利教授22012-11-182主要内容1.铁矿石及其国内外资源状况2.铁矿石的理化特性和微观特性3.铁矿石的工艺特性4.基于特性互补的配矿技术5.铁矿石高效使用技术的研发动向2012-11-18北京科技大学吴胜利教授32012-11-1831.1铁矿石类别在当今的技术条件下，可经济地提取出金属铁的岩石。1概论¾铁矿石是钢铁工业昀主要的基础原料,人类早在3000～3500年前进入铁器时代以来,就大量开采利用铁矿石。¾恩格斯称:“从铁矿石的冶炼开始,人类由野蛮时代过渡到文明时代”。2012-11-18北京科技大学吴胜利教授42012-11-184¾目前已发现的铁矿物和含铁矿物约300余种，其中常见的有170余种。¾但在当前技术条件下，具有工业利用价值的主要是磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿以及钛铁矿等。2012-11-18北京科技大学吴胜利教授52012-11-185西澳Newman西澳Pilbara的Brockman2012-11-18北京科技大学吴胜利教授62012-11-186西澳Hamersley省MtTomPrice(汤姆普赖斯)铁矿汤姆普赖斯汤姆普赖斯2012-11-18北京科技大学吴胜利教授72012-11-187西澳Hamersley省MtTomPrice(汤姆普赖斯)铁矿2012-11-18北京科技大学吴胜利教授82012-11-188西澳Hamersley省MountNewman铁矿2012-11-18北京科技大学吴胜利教授92012-11-189西澳Yandi铁矿2012-11-18北京科技大学吴胜利教授102012-11-1810西澳Yandi铁矿2012-11-18北京科技大学吴胜利教授112012-11-1811铁矿石的主要类别¾磁铁矿（Magnetite）的主要成份为Fe3O4；¾磁铁矿中常有相当数量的Ti4+以类质同象代替Fe3+，还伴随有Mg2+和V3+等相应地代替Fe2+和Fe3+，因而形成一些矿物亚种，如：钛磁铁矿、钒磁铁矿、钒钛磁铁矿、铬磁铁矿、镁磁铁矿等；¾由于地表氧化作用会使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。（成分变化而晶形不变）磁铁矿2012-11-18北京科技大学吴胜利教授122012-11-1812铁矿石的主要类别¾赤铁矿（Hematite）的主要成份为Fe2O3；¾依其结构状况可分成很多类别，如赤色赤铁矿（Redhematite）、镜铁矿（Specularhematite）、云母铁矿（Micaceoushematite）、粘土质赤铁（RedOcher）等；¾Fe2O3的同质多象变种有两种，即α-Fe2O3和γ-Fe2O3。前者在自然条件下稳定，称为赤铁矿；后者处于亚稳定状态，称之为磁赤铁矿。赤铁矿2012-11-18北京科技大学吴胜利教授132012-11-1813铁矿石的主要类别¾褐铁矿（Limonite）的主要成份为mFe2O3．nH2O；¾由其它矿石风化后生成，是针铁矿（Goethite）和纤铁矿（Lepidocrocite）两种不同结构矿石的统称；¾实际上它并不是一个矿物种，而是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿（含不定量吸附水的针铁矿）、水纤铁矿（含不定量吸附水的纤铁矿）以及氧化硅、泥质等的混合物；¾褐铁矿的化学成分变化大，含水量变化也大。褐铁矿2012-11-18北京科技大学吴胜利教授142012-11-1814铁矿石的主要类别¾菱铁矿（Siderite）是含有碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3；¾呈黄色、浅褐黄色(风化后为深褐色)，玻璃光泽。硬度3.5～4.5，比重3.96左右，因Mg和Mn的含量不同而有所变化；¾在自然界中，有工业开采价值的菱铁矿比磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石都小。菱铁矿2012-11-18北京科技大学吴胜利教授152012-11-1815铁矿石的主要类别¾钛铁矿(Ilmenite)，其化学分子式是FeTiO3；¾在950℃以上钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同象。当温度降低时，即发生熔离，故钛铁矿中常含有细小鳞片状赤铁矿包体；¾我国攀枝花钒钛磁铁矿床中，钛铁矿呈粒状或片状分布于钛磁铁矿等矿物颗粒之间，或沿钛磁铁矿裂开面成定向片晶。钛铁矿2012-11-18北京科技大学吴胜利教授162012-11-1816铁矿石的主要类别¾硫化铁矿（Sulphideiron），化学分子式FeS2；¾这种矿石含Fe46.6％，含S达到53.4％；¾由于这种矿石常常含有许多其它较贵重的金属如铜（Copper）、镍（Nickel）、锌（Zinc）、金（Gold）、银（Silver）等，所以常被用做它种金属冶炼工业的原料；¾又因为它含有大量的硫，所以常被用来提制硫磺，此时的铁反而变成了副产品。硫铁矿2012-11-18北京科技大学吴胜利教授172012-11-18171.2铁矿石资源状况保有储量：又称“储量”，为可开发的工业品位的总量，是基础储量（储量基础）中可以立即经济开采利用的部分；基础储量：又称“储量基础”，包含可开发的工业品位和一级边界品位，可供近、中期开采的部分；资源量：包括矿区外围附近的边界品位，是地质勘探程度较低，主要是预测和推断的资源量；资源总量：为可开发的资源总量，包括二级边界品位。资源总量=资源量+基础储量2012-11-18北京科技大学吴胜利教授182012-11-1818全球的铁矿石储量、储量基础（亿吨）2012-11-18北京科技大学吴胜利教授192012-11-1819¾全球铁矿石资源主要集中在少数国家和地区，集中度高。¾俄罗斯、澳大利亚、乌克兰、巴西、中国、印度、哈萨克斯坦、美国、委内瑞拉、瑞典、加拿大、伊朗、南非、毛里塔尼亚、墨西哥等15国的铁矿石资源量大，上述国家的铁矿石储量约占世界总储量的90以上%。2012-11-18北京科技大学吴胜利教授202012-11-1820¾在全球铁矿石资源中，按金属铁计的储量约为700亿吨，基础储量约为1600亿吨，若以全球生铁和直接还原铁产量10亿吨/年的规模静态估算，世界铁矿石资源的开采年限为70～160年。¾南半球富铁矿多，北半球富铁矿少。巴西、澳大利亚和南非都位于南半球，其铁矿石原矿品位高，质量好，而北半球富铁矿主要集中在印度和瑞典。2012-11-18北京科技大学吴胜利教授212012-11-1821¾从成因类型上，变质沉积型的铁矿床居多，约占世界总量的80%，其它类型铁矿床少。地壳运动岩浆作用变质作用地震内力地质作用风化作用剥蚀作用搬运作用沉积作用成岩作用外力地质作用2012-11-18北京科技大学吴胜利教授222012-11-1822¾¾变质作用变质作用——由于地壳运动及岩浆活动，使已形成的矿物和岩石受到高温、高压及化学成分加入的影响，在固体状态下，发生物质成分与结构构造的变化，形成新的矿物和岩石，这一过程称为变质作用变质作用。¾¾沉积作用沉积作用——风化剥蚀的产物，在地质营力的作用下，离开母岩区，被搬运的物质，经过一定距离之后，由于搬运介质搬运能力的减弱或搬运介质物理化学条件的变化，从风和流水等介质中分离出来，形成沉积物，这一过程称为沉积作用沉积作用。2012-11-18北京科技大学吴胜利教授232012-11-1823变质岩形成的地貌景观变质岩形成的地貌景观庐山庐山庐山庐山泰山泰山泰山泰山2012-11-18北京科技大学吴胜利教授242012-11-1824沉积岩形成的地貌景观沉积岩形成的地貌景观张家界砂岩峰林景观张家界砂岩峰林景观美国科罗拉多峡谷美国科罗拉多峡谷2012-11-18北京科技大学吴胜利教授252012-11-18251.2.1中国铁矿资源特点及分布¾目前我国探明的铁矿石基础储量为460亿吨，其中可经济可采的保有储量只有210亿吨，若按目前8亿吨/年的铁矿石产量计算，开采年限为26～58年。¾按金属铁量计算，基础储量为150亿吨，其中可经济可采的保有储量只有70亿吨，若按我国4亿吨/年的生铁产量计算，全部使用国产矿的年限仅为18～38年。¾由此可见，国内铁矿石可用资源量相对匮乏。2012-11-18北京科技大学吴胜利教授262012-11-1826国内铁矿石的资源总量4606401100020040060080010001200基础储量资源量资源总量数量（亿吨）¾根据国土资源部统计，我国铁矿石资源总量达1100亿吨,其中640亿吨为预测资源，有待工艺和技术突破予以开发利用。2012-11-18北京科技大学吴胜利教授272012-11-1827国内铁矿石资源分布大陆除上海外，其余省区都有铁矿资源。铁矿资源分布在中国大陆30个省市区,约有3300多个矿区。2012-11-18北京科技大学吴胜利教授282012-11-1828国内铁矿石储量按地域分布构成华北地区27.10%东北地区25.49%华东地区14.44%中南地区9.67%西南地区17.99%西北地区5.32%¾辽宁、四川、河北三省分别名列铁矿石基础储量的前三名，其合计约占全国铁矿石基础储量的48%。2012-11-18北京科技大学吴胜利教授292012-11-1829¾主要集中在鞍山-本溪地区，是我国储量昀大、开采量昀大的矿区。¾大型矿体主要分布在辽宁的鞍山（包括大弧山、樱桃园、东鞍山、西鞍山、弓长岭等）以及本溪（南芬、歪头山、通远堡等），部分矿床分布在吉林的通化附近。¾这些矿区是鞍钢和本钢的主要原料基地。¾鞍山矿区的矿石，矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，部分为假象赤铁矿和半假象赤铁矿，脉石矿物绝大部分是由石英组成。¾本溪南芬铁矿含P很低，是冶炼优质生铁的好原料；本溪通远堡铁矿为自熔性矿石，其碱度(CaO+MgO/SiO2)在1以上，且含锰1.29%至7.5%，可代锰矿使用，含S、P很少。¾鞍山-本溪地区的铁矿石，含铁量在20~40%之间，经精选处理后含铁量可以达到62~64%。东北地区2012-11-18北京科技大学吴胜利教授302012-11-1830华北地区铁矿资源主要在河北省的宣化、迁安、邯郸、武安、矿山村等，以及内蒙、山西等地。首钢、包钢、太钢、邯钢、宣钢等钢铁厂的原料基地。迁滦矿区矿石为鞍山式贫磁铁矿，含酸性脉石，S、P杂质少，矿石的可选性好。邯邢矿区主要是赤铁矿和磁铁矿，脉石中含有一定的碱性氧化物，部分矿石S高。华北地区中南地区铁矿，以湖北大冶铁矿为主，另外，湖南的湘潭、河南的安阳、舞阳，以及江西、广西及海南等都有相当规模的储量。这些矿区分别成为武钢、湘钢、安钢、新钢等钢铁厂的原料基地原料。大冶矿区是我国开采昀早的矿区之一，主要包括铁山、金山店、成潮、灵乡等矿山，铁矿石主要为铁铜共生矿，铁矿物主要为磁选矿，其次为赤铁矿，其它还有黄铜矿和黄铁矿等。脉石矿物有方解石、石英等，矿石含P低，含S高且波动很大（0.01-1.2%），并含有Cu（0.2-1.0%）和Co（0.013%-0.025%）等有色金属。中南地区2012-11-18北京科技大学吴胜利教授312012-11-1831华东地区铁矿主要产自安徽芜湖及江苏南京一带的凹山、南山、姑山、桃冲、梅山、凤凰山等矿山；此外还有山东的金岭镇、利国等地区都有丰富的铁矿资源。芜宁地区矿石主要是赤铁矿、其次是磁选矿，也有部分硫化矿如黄铜矿和黄铁矿。脉石矿物为石英、方解石、磷灰石和金红石等，矿石中含S、P杂质较高（含P一般为0.5%，昀高可达1.6%，梅山铁矿含S平均可达2%-3%），部分矿石含V、Ti及Cu等有色金属。除了以上地区有铁矿资源外，我国西南地区和西北地区各省如四川、云南、贵州、甘肃、新疆、宁夏等地都有丰富的不同类型的铁矿资源，分别为攀钢、重钢、昆钢、酒钢、八钢等钢铁企业炼铁生产提供原料。华东地区其他地区2012-11-18北京科技大学吴胜利教授322012-11-1832我国的七大铁矿资源富集区（＞10亿吨）资源富集区基础储量(亿吨)主要矿床类型典型矿