铁矿石资源高效利用2_121119

北京科技大学吴胜利教授2012-11-2212.1铁矿石的理化特性2铁矿石的理化特性和微观特性理化特性化学成分粒度组成气孔率矿石类型北京科技大学吴胜利教授2012-11-222赤铁矿－Fe2O3理论含Fe70％，红条痕，较软，易还原。磁铁矿－Fe3O4理论含Fe72.4％，黑条痕，较硬，难还原。褐铁矿－xFe2O3.yH2O黄褐条痕，疏松多孔，易还原。菱铁矿－FeCO3理论含Fe48.2％，灰黄条痕，焙烧后易还原。2.1.1常用的铁矿石类型北京科技大学吴胜利教授2012-11-2232.1.2常用铁矿石的化学成分和粒度组成„含Fe品位矿石品位基本上决定了矿石的价值，即冶炼的经济性。市场上往往以含Fe量单位数计价。因为含Fe量愈高的矿石，脉石含量愈低，则冶炼时所需熔剂量和形成的渣量也少，用于分离渣与铁所耗能量相应降低。„脉石成分SiO2要少，Al2O3要少，CaO要多，MgO要合适；Fe矿物与脉石矿物的结合程度要弱，以易于矿物的单体分离和化学反应。北京科技大学吴胜利教授2012-11-224„有害元素常见的有害元素是S、P；较少见的有碱金属（K、Na等）以及Cu、Pb、Zn、F及As等S、P、As、Cu→对钢铁产品性能有害K、Na、Zn、Pb、F→对炉衬和高炉顺行有害铁矿粉中的有害元素要尽可能少北京科技大学吴胜利教授2012-11-225„有益元素有益元素有Mn、Cr、Ni、V、Ti、Nb、稀土元素等Mn、Cr、Ni、V、Ti、Nb、稀土元素等,其含量多时可作为复合矿石考虑综合利用。上述元素多时，高炉冶炼会出现一定的问题，要考虑冶炼的特殊性。有益元素合适北京科技大学吴胜利教授2012-11-226铁矿石产品中，各种大小不同的颗粒的相对含量，通常以百分数来表示。„粒度组成北京科技大学吴胜利教授2012-11-227对于烧结用粉矿，要求：（1）核颗粒（+1mm）相对多；（2）粘附颗粒（-0.25mm）其次；（3）中间粒级（0.25-1mm）的颗粒要尽可能少；（4）粒度分布为双峰分布，平均粒度稍大。对于球团用精矿，要求：小于0.074mm的颗粒比例高于80%。对于高炉用块矿，要求：（1）粒级范围在20-30mm的颗粒要尽可能多；（2）小于6.3mm的颗粒要尽可能少；（3）大于30mm的颗粒要少。北京科技大学吴胜利教授2012-11-228巴西铁矿石的化学成分和粒度组成SFCJ—卡拉加斯烧结粉SSFT—图巴朗标准烧结粉北京科技大学吴胜利教授2012-11-229为了调整产品结构，2011年起SFHT和SFOT停产。SFXT—东南系统的特殊高品位烧结粉SFOT—东南系统的特殊中品位烧结粉SFHT—东南系统的特殊低品位烧结粉北京科技大学吴胜利教授2012-11-22102011年起SFOG停产，而SSFG则调整产品质量。SSFG、SFOG—南部系统的瓜伊巴中品位烧结粉、标准烧结粉北京科技大学吴胜利教授2012-11-22112011年起不再出口，而是供给其自有的球团厂使用。2012年起不再出口，而是供给其自有的球团厂使用。PFCJ—北部球团精粉PFIT—南部球团精粉北京科技大学吴胜利教授2012-11-22122011年起LOBT不再出口，而是以LONT取代。南部（图巴朗）块矿南部块矿北京科技大学吴胜利教授2012-11-2213西部系统（科伦巴系统）块矿北京科技大学吴胜利教授2012-11-2214巴西球团矿北京科技大学吴胜利教授2012-11-2215澳大利亚烧结粉矿化学成分和粒度组成名称TFeSiO2Al2O3P2O5LOI5mm1mm0.125mmBHP杨迪58.105.271.510.0910.6028.5272.142.75力拓杨迪58.544.671.620.119.8526.1371.413.69力拓PB61.313.682.270.205.2714.1654.869.21BHP麦克61.073.702.200.146.2418.4053.327.21BHP纽曼62.464.412.350.173.2919.2852.9610.79北京科技大学吴胜利教授2012-11-2216澳大利亚烧结粉矿的主要化学成分比较北京科技大学吴胜利教授2012-11-2217澳大利亚烧结粉矿的粒度组成比较北京科技大学吴胜利教授2012-11-2218澳大利亚块矿的化学成分矿种TFeCaOSiO2Al2O3PSK2ONa2O烧损麦克62.310.013.051.740.0530.0360.0210.0174.94纽曼64.230.073.141.540.0680.0090.0110.0072.71皮尔巴拉63.020.073.241.450.0660.0400.0070.0094.33麦克块矿纽曼块矿皮尔巴拉块矿北京科技大学吴胜利教授2012-11-2219澳大利亚块矿的粒度组成02040608031.525~31.520~2516~2012.5~1610~12.58~106.3~85~6.33.15~53.15粒度(mm)质量百分比(%)02040608031.525~31.520~2516~2012.5~1610~12.58~106.3~85~6.33.15~53.15粒度(mm)质量百分比(%)02040608031.525~31.520~2516~2012.5~1610~12.58~106.3~85~6.33.15~53.15粒度(mm)质量百分比(%)麦克纽曼皮尔巴拉平均粒度麦克块矿30.38mm纽曼块矿30.04mm皮尔巴拉块矿27.57mm北京科技大学吴胜利教授2012-11-2220其它国家烧结粉矿的化学成分及粒度组成名称TFeSiO2Al2O3P2O5Na2OK2OLOI5mm1mm0.125mm南非65.594.201.230.1400.020.0000.4766.5792.933.10印度161.644.914.610.0390.1600.0351.9623.0660.0112.46印度258.766.774.660.0570.1900.0863.0916.0653.8419.03印度360.356.872.650.0320.0200.0704.0012.0839.1514.02智利69.012.070.710.030————0.310.000.4591.14北京科技大学吴胜利教授2012-11-2221其它国家烧结粉矿的主要化学成分比较北京科技大学吴胜利教授2012-11-2222其它国家烧结粉矿的粒度组成比较北京科技大学吴胜利教授2012-11-2223南非块矿的化学成分矿种TFeCaOSiO2Al2O3PSK2ONa2O烧损SISHEN66.510.083.090.740.0470.0150.0480.0020.57ASSMANG65.190.053.341.460.0280.0190.1730.0380.53ASSMANG块矿SISHEN块矿北京科技大学吴胜利教授2012-11-2224南非块矿的粒度组成02040608031.525~31.520~2516~2012.5~1610~12.58~106.3~85~6.33.15~53.15粒度（mm）质量百分比（%）SISHEN块矿矿种平均粒度SISHEN块矿18.15mmASSMANG块矿24.68mm02040608031.525~31.520~2516~2012.5~1610~12.58~106.3~85~6.33.15~53.15粒度(mm)质量百分比(%)ASSMANG块矿北京科技大学吴胜利教授2012-11-2225中国国内典型矿粉的化学成分及粒度组成名称TFeSiO2Al2O3P2O5Na2OK2OLOI5mm1mm0.125mm内蒙精粉63.254.200.380.1020.2400.1671.210.000.0099.72姑山精粉57.8511.670.960.3140.0200.0202.400.000.00100.00承德精粉65.724.751.490.0130.1600.0481.060.000.00100.00宣化精粉64.265.351.470.0260.1400.1501.380.000.00100.00莱芜精粉65.603.650.880.0590.1700.0131.230.000.0099.71鲁中精粉65.927.250.190.0210.2000.0110.380.000.0099.59东北精粉65.145.601.220.0110.1900.0570.670.000.0099.85北京科技大学吴胜利教授2012-11-2226中国国内典型矿粉的化学成分比较北京科技大学吴胜利教授2012-11-2227¾铁矿石的气孔率小时，它的吸水作用就弱，将有更多的水在其颗粒外部分布，从而改善其它颗粒间毛细作用，使其它颗粒在制粒过程中具有较强的粘附能力。¾相反，铁矿石的孔隙多时，合适的制粒水分需要增加，且其颗粒间靠毛细作用长大的能力削弱，制粒效果变差。气孔率，物体的多孔性或致密程度的一种量度。以物体中气孔体积占总体积的百分数表示。开气孔：一侧封闭、另一侧和外界相通的称为开口气孔；闭气孔：封闭在铁矿粉颗粒中不与外界相通的称为闭口气孔；贯通气孔：穿通铁矿粉颗粒的称为贯通气孔。2.1.3常用铁矿石的气孔率北京科技大学吴胜利教授2012-11-22282.2铁矿石的微观特性水化程度铁矿物的存在状态脉石矿物存在状态微观特性北京科技大学吴胜利教授2012-11-22292.2.12.2.1铁矿石水化程度铁矿石水化程度铁矿粉的水化程度是指铁矿粉中矿物的结晶水含量不同种类的铁矿石水化程度不同，在炼铁过程中的行为也不相同。¾例如：烧结工艺中，结晶水含量高的褐铁矿多用时，与熔剂的反应性得以提升，但易产生过熔现象，固体燃耗也会有所升高；¾又如：高炉工艺中，铁矿石中结晶水含量高，还原性升高，但会导致热爆裂及还原粉化程度增大，料柱透气、透液性降低。北京科技大学吴胜利教授2012-11-2230两种矿石的TG-DTA曲线图比较TGTG——热重曲线热重曲线DTADTA——差热曲线差热曲线DTGDTG——差重曲线差重曲线TT——温度曲线温度曲线典型褐铁矿典型赤铁矿北京科技大学吴胜利教授2012-11-2231不同铁矿石水化程度测定数据不同铁矿石水化程度测定数据北京科技大学吴胜利教授2012-11-2232不同类型的铁矿粉在成矿过程中，由于所受的压力、温度及环境等其它因素的影响，铁矿粉中各矿物的存在状态也有很大的区别。脉石矿物的存在状态对烧结行为、烧结矿质量具有非常重要的影响。例如：铁矿石中的Al2O3以粘土（铝硅酸盐）而非三水铝矿的形式存在时，烧结矿的RDI可明显改善；又如：SiO2以粘土形式存在时，烧结矿的SFCA含量得以升高。铁矿石中的脉石矿物主要有粘土类矿物、石英类矿物、刚玉类矿物，以及方解石等，这些矿物在颗粒大小、颗粒形状等方面均存在一定的差异。2.2.22.2.2脉石矿物的存在状态脉石矿物的存在状态北京科技大学吴胜利教授2012-11-2233两种矿石的X射线衍射图谱比较高岭土K石英Q三水铝石Gib北京科技大学吴胜利教授2012-11-2234某矿石中的石英矿物某矿石中的三水铝矿物某矿石中的高岭石矿物北京科技大学吴胜利教授2012-11-22352.2.32.2.3铁铁矿物的存在状态矿物的存在状态不同产地的铁矿石，在含铁矿物类型、结晶粒度、晶粒形貌、致密性等方面都有很大的区别。如果铁矿物的结晶粒度细小，且晶粒形貌为豆状，则这类铁矿石在烧结过程易于反应。北京科技大学吴胜利教授2012-11-2236不同产地的铁矿石含铁矿物类型北京科技大学吴胜利教授2012-11-2237不同铁矿粉的铁矿物特征等的比较矿石铁矿石铁矿物结晶粒度分布（％）平均粒径µm孔隙率晶体形貌超细10µm细10-30µm中等30-110µm粗110--120µm特粗220µmA101872----55低板状/不均匀B46036----40