铁矿石的分类.doc

铁矿石的分类: 按照矿物组分、结构、构造和采、选、冶及工艺流程等特点，可将铁矿石分为自然类型和工业类型两大类。1.自然类型1)根据含铁矿物种类可分为：磁铁矿石、赤铁矿石、假象或半假象赤铁矿石、钒钛磁铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石以及由其中两种或两种以上含铁矿物组成的混合矿石。2)按有害杂质(S、P、Cu、Pb、Zn、V、Ti、Co、Ni、Sn、F、As)含量的高低，可分为高硫铁矿石、低硫铁矿石、高磷铁矿石、低磷铁矿石等。3)按结构、构造可分为浸染状矿石、网脉浸染状矿石、条纹状矿石、条带状矿石、致密块状矿石、角砾状矿石，以及鲕状、豆状、肾状、蜂窝状、粉状、土状矿石等。4)按脉石矿物可分为石英型、闪石型、辉石型、斜长石型、绢云母绿泥石型、夕卡岩型、阳起石型、蛇纹石型、铁白云石型和碧玉型铁矿石等。2.工业类型1)工业上能利用的铁矿石，即表内铁矿石，包括炼钢用铁矿石、炼铁用铁矿石、需选铁矿石。2)工业上暂不能利用的铁矿石，即表外铁矿石，矿石含铁量介于最低工业品位与边界品位之间。铁矿石的主要品种： 物铁矿物种类繁多，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。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、钛铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。1.磁铁矿 磁铁矿（Magnetite）是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe3O4，是Fe2O3和FeO的复合物。FeO 31.03%，Fe2O3 68.97%或含Fe 72.2%，O 27.6%，等轴晶系。单晶体常呈八面体，较少呈菱形十二面体。在菱形十二面体面上，长对角线方向常现条纹。集合体多呈致密块状和粒状。颜色为铁黑色、条痕为黑色，半金属光泽，不透明。硬度5.56.5,比重4.95.2, 无解理，脉石主要是石英及硅酸盐。具有强磁性。还原性差，一般含有害杂质硫和磷较高。在选矿（Beneficiation）时可利用磁选法，处理非常方便；但是由于其结构细密，故被还原性较差。经过长期风化作用后即变成赤铁矿。 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，即：(1)钛磁铁矿 Fe2+(2+x)Fe3+(2-2x)TixO4(0x1，含TiO212%16%。常温下，钛从其中分离成板状和柱状的钛铁矿及布纹状的钛铁晶石。(2)钒磁铁矿 FeV2O4或Fe2+(Fe3+V)O4，含V2O5有时高达68.41%72.04%。(3)钒钛磁铁矿 为成分更为复杂的上述两种矿物的固溶体产物。(4)铬磁铁矿 含Cr2O3可达百分之几。(5)镁磁铁矿 含MgO可达6.01%。磁铁矿是岩浆成因铁矿床、接触交代-热液铁矿床、沉积变质铁矿床，以及一系列与火山作用有关的铁矿床中铁矿石的主要矿物。此外，也常见于砂矿床中。 在自然纯磁铁矿矿石很少遇到，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。所谓假象赤铁矿就是磁铁矿（Fe3O4）氧化成赤铁矿（Fe2O3），但仍能保持其原来的晶形，所以叫做假象赤铁矿。 2.赤铁矿 赤铁矿（Hematite）赤铁矿为无水氧化铁矿石，其化学式为Fe2O3，理论含铁量为70%。这种矿石在自然界中经常形成巨大的矿床，从埋藏和开采量来说，它都是工业生产的主要矿石。由其本身结构状况的不同又可分成很多类别，如赤色赤铁矿（Red hematite）、镜铁矿（Specularhematite）、云母铁矿（Micaceous hematite）、粘土质赤铁（Red Ocher）等。 赤铁矿含铁量一般为50%60%，含有害杂质硫和磷比较少，还原较磁铁矿好，因此，赤铁矿是一种比较优良的炼铁原料。赤铁矿有原生的，也有野生的，再生的赤铁矿的磁铁矿经过氧化以后失去磁性，但仍保存着磁铁矿的结晶形状的假象赤铁矿，在假象赤铁矿中经常含有一些残余的磁铁矿。有时赤铁矿中也含有一些赤铁矿的风化产物，如褐铁矿（2Fe2O33H2O）。赤铁矿具有半金属光泽，结晶者硬度为5.56，土状赤铁矿硬度很低，无解理，相对密度4.95.3，仅有弱磁性，脉石为硅酸盐。 自然界中Fe2O3的同质多象变种已知有两种，即-Fe2O3和-Fe2O3。前者在自然条件下稳定，称为赤铁矿；后者在自然条件下不如-Fe2O3稳定，处于亚稳定状态，称之为磁赤铁矿。 赤铁矿：Fe 69.94%，O 30.06%，常含类质同象混入物Ti、Al、Mn、Fe2+、Ca、Mg及少量Ga和Co。三方晶系，完好晶体少见。结晶赤铁矿为钢灰色，隐晶质；土状赤铁矿呈红色。条痕为樱桃红色或鲜猪肝色。金属至半金属光泽。有时光泽暗淡。硬度56。比重55.3。赤铁矿的集合体有各种形态，形成一些矿物亚种，即：(1)镜铁矿 为具金属光泽的玫瑰花状或片状赤铁矿的集合体。(2)云母赤铁矿 具金属光泽的晶质细鳞状赤铁矿。(3)鲕状或肾状赤铁矿 形态呈鲕状或肾状的赤铁矿。赤铁矿是自然界中分布很广的铁矿物之一，可形成于各种地质作用，但以热液作用、沉积作用和区域变质作用为主。在氧化带里，赤铁矿可由褐铁矿或纤铁矿、针铁矿(Goethite)经脱水作用形成。但也可以变成针铁矿和水赤铁矿等。在还原条件下，赤铁矿可转变为磁铁矿，称假象磁铁矿。磁赤铁矿：-Fe2O3，其化学组成中常含有Mg、Ti和Mn等混入物。等轴晶系，五角三四面体晶类，多呈粒状集合体，致密块状，常具磁铁矿假象。颜色及条痕均为褐色，硬度5，比重4.88，强磁性。磁赤铁矿主要是磁铁矿在氧化条件下经次生变化作用形成。磁铁矿中的Fe2+完全为Fe3+所代替(3Fe2+2Fe3+)，所以有1/3Fe2+所占据的八面体位置产生了空位。另外，磁赤铁矿可由纤铁矿失水而形成，亦有由铁的氧化物经有机作用而形成的。3.褐铁矿 褐铁矿（Limonite）这是含有氢氧化铁的矿石,是由其他矿石风化后生成的，在自然界中分布得最广泛，但矿床埋藏量大的并不多见。它是针铁矿（Goethite）HFeO2和鳞铁矿（Lepidocrocite）FeO（OH）两种不同结构矿石的统称，也有人把它主要成份的化学式写成mFe2O3nH2O，呈现土黄或棕色，含有Fe约62，O 27，H2O 11，比重约为3.64.0，多半是附存在其它铁矿石之中。实际上并不是一个矿物种，而是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、水纤铁矿以及含水氧化硅、泥质等的混合物。褐铁矿中绝大部分含铁矿物是以2Fe2O3H2O形式存在的。化学成分变化大，含水量变化也大。一般褐铁矿石含铁量为37%55%，有时含磷较高。褐铁矿的吸水性很强，一般都吸附着大量的水分，在焙烧或入高炉受热后去掉游离水和结晶水，矿石气孔率因而增加，大大改善了矿石的还原性。所以褐铁矿比赤铁矿和磁铁矿的还原性都要好。同时，由于去掉了水分相应地提高了矿石的含铁量。(1)针铁矿 -FeO(OH)，含Fe62.9%。含不定量的吸附水者，称水针铁矿HFeO2NH2O。斜方晶系，形态有针状、柱状、薄板状或鳞片状。通常呈豆状、肾状或钟乳状。切面具平行或放射纤维状构造。有时成致密块状、土状，也有呈鲕状。颜色红褐、暗褐至黑褐。经风化而成的粉末状、赭石状褐铁矿则呈黄褐色。针铁矿条痕为红褐色，硬度55.5，比重44.3。而褐铁矿条痕则一般为淡褐或黄褐色，硬度14，比重3.34。(2)纤铁矿 -FeO(OH)，含Fe 62.9%。含不定量的吸附水者，称水纤铁矿FeO(OH)NH2O。斜方晶系。常见鳞片状或纤维状集合体。颜色暗红至黑红色。条痕为桔红色或砖红色。硬度45，比重4.014.1。4.菱铁矿 菱铁矿（Siderite）是含有碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3，呈现青灰色，理论含铁量48.2%，比重在3.8左右。FeCO3，FeO 62.01%，CO2 37.99%，常含Mg和Mn。三方晶系。常见菱面体，晶面常弯曲。其集合体成粗粒状至细粒状。亦有呈结核状、葡萄状、土状者。黄色、浅褐黄色(风化后为深褐色)，玻璃光泽。硬度3.54.5，比重3.96左右，因Mg和Mn的含量不同而有所变化。在自然界中，有工业开采价值的菱铁矿比其他三种矿石都少。菱铁矿很容易被分解氧化成褐铁矿。一般含铁量不高，但受热分解出CO2以后，不仅含铁量显著提高而且也变得多孔，还原性很好。这种矿石多半含有相当多数量的钙盐和镁盐。由于碳酸根在高温约800900时会吸收大量的热而放出二氧化碳，所以我们多半先把这一类矿石加以焙烧之后再加入鼓风炉。5. 其他 钛铁矿(Ilmenite)其化学分子式是FeTiO3，Fe 36.8%，Ti 36.6%，O 31.6%。三方晶系。菱面体晶类。常呈不规则粒状、鳞片状或厚板状。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。钛铁矿颜色为铁黑色或钢灰色。条痕为钢灰色或黑色。含赤铁矿包体时呈褐色或带褐的红色条痕。金属-半金属光泽。不透明，无解理。硬度56.5，比重45。弱磁性。钛铁矿主要出现在超基性岩、基性岩、碱性岩、酸性岩及变质岩中。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。 铁的硅酸盐矿（Silicate Iron）此类矿石是一种复合盐，没有一定的化学式，成份的变化很大，一般呈现深绿色，比重为3.8左右，含铁成份很低，是一种较差的铁矿石。 硫化铁矿（Sulphide iron）这种矿石含有FeS2，含Fe只有46.6而S的含量达到53.4。呈现灰黄色，比重大约为4.955.10。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，所以常被用做他种金属冶炼工业的原料；又由于它含有大量的硫，所以常被用来提制硫磺，铁反而变成了副产品，所以事实上已不能称为铁矿石矣。铁矿石与铁精粉主要区别：1.铁矿石（富含铁元素之红、黑块矿、菱铁矿等之统称）。 达到入炉冶炼要求的矿石，有的品位已经相当高，比如60%。在粒度（SIZE）上相对铁精粉来说明显程粒、块状态。大致在10mm至100mm之间。 但是，铁矿石块矿以“红矿”居多，“黑矿”相对较少。 2.铁精粉（主要是“黑矿”）。 经过进一步加工富积，工业选洗之后的铁矿石。 1）烧结粉(Sinter fines)， 该品种之主要用途为烧结造块又达到入炉要求，而且所含有害元素（如对钢材冷热脆性有较大影响的S、P等已经过磁选、浮选、重选等工序降低至一定含量），粒度上来说，大致在1mm至8mm之间。 2）造球粉(Pellet Feed Fines) 显而易见，该品种为进一步加工后，对SiO2,Al2O3,Cu,P,S,MgO+Na2O等有害杂质进一步除去后，特别是SIZE规格上一般要求-200MESH达到75%至85%，以配进彭润土等粘合剂在高湿或压力下制作球团矿的用料。 铁矿选矿技术 我国铁矿由于贫矿多（占总储量的97.5）和伴(共)生有其他组分的综合矿多（占总储量的13），所以在冶炼前绝大部分需要进行选矿处理。 1996年全国入选铁矿石21497万t，占全国产铁矿石原矿25228万t的85.2。入选铁矿石生产铁精矿粉8585.7万t，其中重点选矿厂处理原矿10961万t，生产铁精矿粉4158万t，占全国铁精矿粉产量的48.4。 （一）矿石破碎 我国选矿厂一般采用粗破、中破和细破三段破碎流程破碎铁矿石。粗破多用1.2或1.5旋回式破碎机，中破使用2.1或2.2标准型圆锥式破碎机，细破采用2.1或2.2短头型圆锥式破碎机。通过粗破的矿石，其块度不大于1，然后经过中、细破碎，筛分成矿石粒度小于12的最终产品送磨矿槽。 （二）磨矿工艺 我国铁矿磨矿工艺，大多数采用两段磨矿流程，中小型选矿厂多采用一段磨矿流程。由于采用细筛再磨新工艺，近年来一些选矿厂已由两段磨矿改为三段磨矿。采用的磨矿设备一般比较小，最大球磨机3.66，最大棒磨机3.24.5，最大自磨机5.51.8，砾磨机2.73.6。 磨矿后的分级基本上使用的是螺旋分级机。为了提高效率，部分选矿厂用水力旋流器取代二次螺旋分级机。 （三）选别技术 .磁铁矿选矿 主要用来选别低品位的“鞍山式”磁铁矿。由于矿石磁性强、好磨好选，国内磁选厂均采用阶段磨矿和多阶段磨矿流程，对于粗粒嵌布的磁铁矿采用前者（一段磨矿），细粒、微细粒嵌布的磁铁矿采用后者（二段或三段磨矿）（图3.2.23）。我国自己研制的系列化的永磁化，使磁选机实现了永磁化。70年代以后，由于在全国磁铁矿选矿厂推广了细筛再磨新技术，使精矿品位由62提高到了66左右，实现了冶金工业部提出精矿品位达到65的要求。 .弱磁性铁矿选矿 主要用来选别赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、假象赤铁矿或混合矿，也就是所谓的“红矿”。这类矿石品位低、嵌布粒度细、矿物组成复杂，选别困难。80年代后，选矿技术方面对焙烧磁选、湿式强磁选、弱磁性浮选和重选等工艺流程、装备和新品种药剂的研究不断改进，使精矿品位、金属回收率不断提高。如鞍钢齐大山选矿厂采用弱磁强磁浮选的新工艺流程(图3.2.24)，获得令人鼓舞的成就。 .多金属共（伴）生矿选矿 这类矿石成分复杂、类型多样，因此采用的方法、设备和流程也各不相同，如白云鄂博铁矿采用反浮选多梯度磁选、絮凝浮选、弱磁反浮选强磁选、弱磁正浮选、焙烧磁选等不同的工艺流程，以提高铁的回收率，并综合回收稀土氧化物。攀枝花铁矿通过磁选获得TF53左右的钒铁精矿，磁选后的尾矿通过弱磁扫选强磁选重选浮选干燥电选，获得钛精矿和硫钴精矿，回收钛和钴。大冶铁矿采用弱磁强磁和浮选，综合回收铁、铜和钴、硫等元素。 （四）烧结球团技术 烧结技术是我国人造富矿的主要手段。1996年共生产人造富矿16095.6万t，其中重点企业9485.9万t，占58.9%，地方国营企业6133.7万t，占38.1%。 我国在细精矿烧结的技术上已达到相当水平。鞍钢早在50年代初就在烧结机上成功地把酸性烧结矿制作方法改为碱性烧结矿制作方法，在世界上第一个用消石灰或生石灰作熔剂解决了细精矿烧结问题。 烧结球团的装备水平也有所提高，全国共有烧结机419台，总面积15522，其中：130级以上的烧结机有22台，合计面积4107；24129的烧结机197台，合计面积9387；小于24的烧结机200台，合计面积2028。1994年2月24日在马鞍山钢铁厂投产的300烧结机，是我国除宝钢外自行设计、制造和建设的规模最大的现代化烧结机。 全国1995年烧结的主要技术经济指标为：利用系数1.36()，烧结矿品位53.00，烧结机日历作业率80.94，烧结矿合格率为84.92，工人劳动生产率为2170()。 一般工业铁矿质量要求1.炼钢用铁矿石(原称平炉富矿)矿石入炉块度要求： 平炉用铁矿石50250 mm；电炉用铁矿石50100 mm；转炉用铁矿石10