主要高爐煉鐵原料分析

1、高爐煉鐵原料1鐵礦石和燃料高爐煉鐵必備的三種原料中，焦炭作為燃料和還原劑，是主要能源；熔劑，如石灰石，主要用來助熔、造渣；鐵礦石則是冶煉的對象。這些原料是高爐冶煉的物質(zhì)基礎，其質(zhì)量對冶煉過程及冶煉效果影響極大。鐵礦石鐵礦石分類及特性高爐冶煉用的鐵礦石有天然富礦和人造富礦兩大類，含鐵量在50%以上的天然富礦經(jīng)適當破碎、篩分處理后可直接用于高爐冶煉。貧鐵礦一般不能直接入爐，需要破碎、富礦并重新造塊，制成人造富礦（燒結(jié)礦或球團礦）再入高爐。人

2、造富礦含鐵量一般在55%~65%之間。由于人造富礦事先經(jīng)過焙燒或者燒結(jié)高溫處理，因此又稱為熟料，其冶煉性能遠比天然富礦優(yōu)越，是現(xiàn)代高爐冶煉的主要原料。天然塊礦統(tǒng)稱成為生料。我國富礦儲量很少，多數(shù)是含F(xiàn)e30%左右的貧礦，需要經(jīng)過富礦才能使用。A.礦石和脈石能從中經(jīng)濟合理的提煉出金屬來的礦物成為礦石。如鐵元素廣泛地、程度不同地分布在地殼的巖石和土壤中，有的比較集中，形成天然的富鐵礦，可以直接利用來煉鐵；有的比較分散，形成貧鐵礦，用于冶煉及

3、困難又不經(jīng)濟。隨著選礦和冶煉技術的發(fā)展，礦石的來源和范圍不斷擴大。含鐵較低的貧礦經(jīng)過富選也可用于煉鐵。礦石中除了用來提煉金屬的有用礦物外，還含有一些工業(yè)上沒有提煉價值的礦物或巖石，稱為脈石。對冶煉不利的脈石礦物，應在選礦和其他處理過程中盡量去除。但礦石中脈石的結(jié)構(gòu)和分布直接影響礦石的選冶性能。如果含鐵礦物結(jié)晶顆粒比較粗大，則在選礦過程中易于實現(xiàn)有用礦物的單體分離；反之，如果含鐵礦物呈顆粒結(jié)晶嵌布在脈石中，則要進一步細磨礦石才能分離出有用

4、單體。B天然礦石的分類及特性天然鐵礦石按其主要礦物分為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等幾種，主要礦物組成及特征見下表。常見鐵礦石的組成及特征名稱主要成分理論含鐵實際富礦含鐵顏色特性磁鐵礦Fe3O472.40%4570%黑P、S高，堅硬，致密，難還原赤鐵礦Fe2O370.00%5560%紅P、S低，質(zhì)軟，易碎，易還原褐鐵礦nFe2O3mH2O55.2~66.1%3755%黃褐P高，質(zhì)軟疏松，易還原菱鐵礦FeCO348.20%3040%灰淺

5、黃易破碎，焙燒后易還原磁鐵礦，主要含鐵礦物為Fe3O4，具有磁性。其化學組成可視為Fe2O3FeO，其中FeO30%，F(xiàn)e2O369%，Tfe72.4%O27.6%。磁鐵礦顏色為灰色或黑色，由于其結(jié)晶結(jié)構(gòu)致密，所以還原性比其他鐵礦差。磁鐵礦的熔融溫度為：15001580攝氏度。這種礦物與TiO2和V2O5共生，叫釩鈦磁鐵礦；只與TiO2共生的叫鈦磁鐵礦，其他常見混入元素還有鎳、鉻、鈷等。在自然界中純磁鐵礦很少見，常常由于地表氧化作用使部

6、分磁鐵礦氧化轉(zhuǎn)變?yōu)榘爰傧蟪噼F礦和假象赤鐵礦。假象赤鐵礦仍保留著磁鐵礦的外形，但Fe3O4已被氧化成Fe2O3的礦石。一般用TFeFeO的比值來區(qū)分：TFeFeO=2.33為純磁鐵礦石TFeFeO7.0為假象赤鐵礦石時，爐渣難熔而不易流動，使冶煉造成困難。印度他塔鋼鐵公司（TISCO）礦石中Al2O3高，爐渣中Al2O3含量高達25%左右，因此采取提高MgO的含量來解決爐渣流動性的問題。有的礦石脈石中還含有TiO2CaF2堿金屬（K、Na

7、）氧化物，BaSO4等。它們對冶煉都有一定影響。3.有害雜質(zhì)和有益元素的含量有害雜質(zhì)通常指硫、磷、鉛、鋅、砷等，它們的含量越低越好。銅有時為害，有時為益，視具體情況而定。下表為入爐鐵礦石有害雜質(zhì)的界限含量。鐵礦石中有害雜質(zhì)的危害及界線含量元素允許含量%危害及某些說明S=0.3使鋼產(chǎn)生“熱脆”，易軋裂0.2~1.2對堿性轉(zhuǎn)爐生鐵磷使鋼產(chǎn)生“熱脆”燒結(jié)及煉鐵過程皆不能除磷P0.05~0.15對普通鑄造生鐵0.15~0.6對高磷鑄造生鐵Zn=

8、0.1~0.2Zn900度揮發(fā)，蒸汽上升后冷凝沉積于爐墻，使爐墻膨脹，破壞爐殼。燒結(jié)時可除去50%60%的ZnPb=0.1Pb易還原、比重大，與鐵分離沉于爐底，破壞磚襯；Pb蒸汽在上部循環(huán)積累，形成爐瘤，破壞爐襯。Cu=0.2少量Cu可改善鋼的耐腐蝕性，但Cu過多使鋼熱脆As=0.07As使鋼“冷脆”不易焊接；生鐵W[As]=0.1%；煉優(yōu)質(zhì)鋼時，鐵中不應有AsTi(TiO2)15~16Ti降低鋼的耐磨性及耐腐蝕性；使爐渣變黏易起泡沫；

9、含（TiO2）過高的礦應作為寶貴的Ti資源KNa易揮發(fā)，在爐內(nèi)循環(huán)積累，造成結(jié)瘤，降低焦炭及礦石的強度FF高溫下汽化，腐蝕金屬，危害農(nóng)作物及人體；CaF2侵蝕破壞爐襯硫是對鋼鐵危害大的元素，它使鋼材具有熱脆性。所謂“熱脆”就是硫幾乎不熔于固態(tài)鐵而與鐵形成FeS而FeS與鐵形成的共晶體熔點為988攝氏度，低于鋼材熱加工的開始溫度（11501200攝氏度）。熱加工時，分布于晶界的共晶體先行融化而導致開裂。因此礦石含硫越低越好。但硫可以改善鋼

10、材的切削加工性能，易切削鋼中硫可達0.15%~0.3%。高爐煉鐵過程可去除90%以上的硫。但脫硫需要提高爐渣堿度，導致焦比增加，產(chǎn)量降低。對于高硫礦石，可以通過選礦和燒結(jié)的方法降低含硫量。磷是鋼材中的有害成分，使鋼具有冷脆性。但含磷鐵水流動性好，對制造畸形復雜鑄件有利。此外，磷可改善鋼的切削性能。礦石中的磷在選礦和燒結(jié)過程中不易除去，在高爐冶煉過程中，磷幾乎全部進入生鐵。因此，生鐵含磷量決定于礦石含磷量，要求鐵礦石含磷低。鉛、鋅和砷在高

11、爐內(nèi)都易還原。鉛不溶于鐵而密度又比鐵大，還原后沉積于爐底，破壞性很大。鉛在1750攝氏度時沸騰，揮發(fā)的鉛蒸汽在爐內(nèi)循環(huán)能形成爐瘤。鋅還原后在高溫區(qū)以鋅蒸汽形勢大量揮發(fā)上升，部分以ZnO沉積于爐墻，使爐墻漲裂并形成爐瘤。砷可全部還原進入生鐵，它可降低鋼材的焊接性并使之“冷脆”。生鐵含砷量應小于1%，優(yōu)質(zhì)生鐵不應含砷。鐵礦石中的鉛、鋅、砷常以硫化物形態(tài)存在，如方鉛礦（PbS）、閃鋅礦（ZnS）、毒砂（FeAsS）。燒結(jié)過程中很難排除鉛、鋅，