铁矿石和熔剂

1、第第 三三 讲讲2 2 铁矿石和熔剂铁矿石和熔剂3基本概念基本概念： . .高炉有效容积利用系数高炉有效容积利用系数 . .焦比焦比 基本流程：基本流程： 高炉炼铁生产工艺流程高炉炼铁生产工艺流程 4基本问题基本问题： . .高炉内部分为哪几段？高炉内部分为哪几段？ . .高炉冶炼的原料和产品有哪些？高炉冶炼的原料和产品有哪些？ (3)(3)高炉冶炼的燃料有哪些？高炉冶炼的燃料有哪些？ 【高炉有效容积利用系数高炉有效容积利用系数】就是指在规定的工作时间】就是指在规定的工作时间 内，高炉每立方米有效容积平均每昼夜（内，高炉每立方米有效容积平均每昼夜（d d）生产）生产 的合格生铁量。用的合格生铁

2、量。用vv表示，单位为表示，单位为t/(mt/(m3 3d)d)。5【焦比焦比】又叫入炉焦比或净焦比，就是指冶炼每吨】又叫入炉焦比或净焦比，就是指冶炼每吨 生铁所消耗的干焦量。用生铁所消耗的干焦量。用k k表示，单位为表示，单位为kg/tkg/t。67【冶炼强度冶炼强度】就是指每昼夜每立方米高炉有效容积】就是指每昼夜每立方米高炉有效容积 消耗的干焦量。用消耗的干焦量。用i i表示，单位为表示，单位为t/(mt/(m3 3d)d)。8910原料原料包括：铁矿石、焦炭和熔剂。包括：铁矿石、焦炭和熔剂。产品产品包括：生铁、高炉煤气、炉尘和炉渣。包括：生铁、高炉煤气、炉尘和炉渣。高炉冶炼的燃料辽宁冶金

3、职业技术学院辽宁冶金职业技术学院一一二二三三高炉冶炼对铁矿石的要求高炉冶炼对铁矿石的要求四四铁矿石的准备处理铁矿石的准备处理本本次次课课内内容容五五选矿选矿 2. 2.铁矿石和熔剂铁矿石和熔剂 2.12.1铁矿石铁矿石 2.1.12.1.1天然矿物天然矿物 . .矿物矿物【矿物矿物】就是指地壳中的化学元素经各种地质作用（自】就是指地壳中的化学元素经各种地质作用（自 然的物理化学作用或生物作用）所形成的自然元然的物理化学作用或生物作用）所形成的自然元 素或化合物。素或化合物。13天然石墨（c）天然黄铁矿（fes2） . .矿石矿石【矿石矿石oreore】就是指在现有经济技术条件下能从中提取金】就

4、是指在现有经济技术条件下能从中提取金 属或金属化合物的矿物。属或金属化合物的矿物。 14利用的矿物。脉石矿物：目前尚不能的矿物。有用矿物：能够被利用矿石中包括用成分的矿石。提取两种或两种以上有复合矿石：可从中同时。取一种有用成分的矿石简单矿石：只能从中提矿石可分为 . .矿石品位矿石品位【矿石品位矿石品位】就是指矿石中有用成分的含量，常用质量】就是指矿石中有用成分的含量，常用质量 百分数表示。百分数表示。 例如：品位例如：品位40%40%的铁矿石，就是铁矿石中金属铁的含的铁矿石，就是铁矿石中金属铁的含 量为量为40%40%。注意：注意：对于贵金属，由于它们的含量一般都很低，所以对于贵金属，由于

5、它们的含量一般都很低，所以 矿石品位常以每矿石品位常以每1 1吨中含金属克数来表示。吨中含金属克数来表示。15 . .富矿和贫矿富矿和贫矿 在钢铁冶炼中，若铁矿石中的含铁量超过其理论含在钢铁冶炼中，若铁矿石中的含铁量超过其理论含铁量的铁量的70%70%，就称该矿石为富矿；而品位较低，需经选矿，就称该矿石为富矿；而品位较低，需经选矿加工富集的铁矿石称为贫矿。加工富集的铁矿石称为贫矿。16 2.1.2 2.1.2 铁矿石及分类铁矿石及分类【铁矿石铁矿石】就是能够用于炼铁的矿石。】就是能够用于炼铁的矿石。17含铁陨石含铁陨石中华神剑中华神剑18相相 对对 原原 子子质量质量熔熔 点点/沸沸 点点/密

6、密 度度/g/cm3丰丰 度（度（%）同同 位位 素素地地 球球宇宇 宙宙55.84555.84515351535275027507.8747.8747.077.079 91010-5-5fefe5454(5.845%)(5.845%)fefe5656(91.754%)(91.754%)fefe5757(2.119%)(2.119%)fefe5858(0.282%)(0.282%)铁元素的特性铁元素的特性磁铁矿（磁铁矿（fe3o4）-magnettie赤铁矿（赤铁矿（fe2o3）-hematite褐铁矿（褐铁矿（mfe2o3nh2o）-limonite 菱铁矿（菱铁矿（feco3）-sider

7、ite 20 通常将铁矿石分为如下四类：通常将铁矿石分为如下四类： . .磁铁矿磁铁矿 化学式为化学式为fefe3 3o o4 4，理论含铁量（质量分数）为，理论含铁量（质量分数）为72.4%72.4%，实际富磁铁矿石含铁量为实际富磁铁矿石含铁量为40%40%70%70%。密度为。密度为5.2t/m5.2t/m3 3，结构致密，晶粒细小，颜色和条痕均为黑色，有强磁结构致密，晶粒细小，颜色和条痕均为黑色，有强磁性，性，s s、p p含量高，还原性差。含量高，还原性差。 . .赤铁矿赤铁矿 俗称俗称“红矿红矿”，它是无水氧化，它是无水氧化铁矿石，化学式为铁矿石，化学式为fefe2 2o o3 3，

8、理论含铁，理论含铁量为量为70.0%70.0%，实际富赤铁矿石含铁量为，实际富赤铁矿石含铁量为55%55%60%60%。密度为。密度为4.94.95.3t/m5.3t/m3 3，颜色、条痕均为樱红，颜色、条痕均为樱红色，有半金属光泽，具有弱磁性。与磁铁矿相比，结构色，有半金属光泽，具有弱磁性。与磁铁矿相比，结构较软，较易破碎。较软，较易破碎。s s、p p量一般较低，还原性好。量一般较低，还原性好。 21 . .褐铁矿褐铁矿 化学式为化学式为nfenfe2 2o o3 3mhmh2 2o o（n=1n=13 3，m=1m=14 4），理论含铁量为），理论含铁量为55.2%55.2%66.1%6

9、6.1%，实际富褐铁矿含铁量为实际富褐铁矿含铁量为37%37%55%55%。自然界中的褐铁矿绝。自然界中的褐铁矿绝大部分以大部分以2fe2fe2 2o o3 33h3h2 2o o的形态存在。颜色为黑色到褐色，的形态存在。颜色为黑色到褐色，无磁性或磁性微弱，有害杂质无磁性或磁性微弱，有害杂质s s、p p、asas含量一般较高，含量一般较高，焙烧后还原性比赤铁矿好。焙烧后还原性比赤铁矿好。22 . .菱铁矿菱铁矿 菱铁矿是铁的碳酸盐，化学式为菱铁矿是铁的碳酸盐，化学式为fecofeco3 3，理论含铁理为，理论含铁理为48.2%48.2%，密度为，密度为3.8t/m3.8t/m3 3，实际富菱

10、铁矿含铁量为，实际富菱铁矿含铁量为30%30%40%40%。颜色为灰。颜色为灰色带黄褐色，具有玻璃光泽，无磁性，色带黄褐色，具有玻璃光泽，无磁性，s s、p p含量低，焙含量低，焙烧后易还原。烧后易还原。23名称名称成分成分理论含铁理论含铁量量性质性质冶炼性能冶炼性能磁铁磁铁矿矿fe3o472.4%结构致密，晶粒结构致密，晶粒细小，颜色和条细小，颜色和条痕黑色，强磁性痕黑色，强磁性s、p含量高，含量高，还原性差还原性差赤铁赤铁矿矿fe2o370%结构较软，较易结构较软，较易破碎，颜色和条破碎，颜色和条痕樱红色，弱磁痕樱红色，弱磁性性s、p含量较低含量较低，还原性好，还原性好褐铁褐铁矿矿n fe

11、2o3.mh2o55.2-66.1%黑色到褐色，无黑色到褐色，无磁性，磁性，s、p、as含量含量较高，焙烧后较高，焙烧后还原性好还原性好菱铁菱铁矿矿feco348.2%灰色带黄褐色，灰色带黄褐色，无磁性无磁性焙烧后疏松多焙烧后疏松多孔，易破碎，孔，易破碎， s、p含量低，含量低，还原性好还原性好 2.1.3 2.1.3 高炉冶炼对铁矿石的要求高炉冶炼对铁矿石的要求 . .含铁量高；含铁量高； 例如：矿石品位提高例如：矿石品位提高1%1%，焦比可降低，焦比可降低2%2%，产量可提，产量可提高高3%3%。 一般将矿石中铁的质量分数高于一般将矿石中铁的质量分数高于65%65%，s s、p p等杂质等

12、杂质含量少的矿石，供直接还原法和熔融还原法使用。而铁含量少的矿石，供直接还原法和熔融还原法使用。而铁的质量分数介于的质量分数介于50%50%65%65%的矿石，可供高炉使用。的矿石，可供高炉使用。25 . .脉石少；脉石少； 脉石就是铁矿石中除了铁氧化物以外的物质，其成脉石就是铁矿石中除了铁氧化物以外的物质，其成分多数为分多数为siosio2 2、alal2 2o o3 3、caocao和和mgomgo，并以酸性氧化物，并以酸性氧化物siosio2 2为主。为主。 . .有害杂质少；有害杂质少； 主要指矿石中所含的主要指矿石中所含的s s、p p、pbpb、znzn、asas、k k、kaka

13、等等元素。元素。26 硫的危害主要表现在以下几个方面：硫的危害主要表现在以下几个方面： a.a.当钢中的硫含量超过一定量（当钢中的硫含量超过一定量（0.02%0.02%）时，会使）时，会使钢材具有钢材具有热脆热脆性。性。 b.b.对铸造生铁，硫会降低铁水的流动性，阻止碳化对铸造生铁，硫会降低铁水的流动性，阻止碳化铁铁fefe3 3c c分解，使铸件产生气孔、难于切削并降低其韧性。分解，使铸件产生气孔、难于切削并降低其韧性。 c.c.硫会显著地降低钢材的焊接性、抗蚀性和耐磨性。硫会显著地降低钢材的焊接性、抗蚀性和耐磨性。27 （2）磷）磷的危害主要表现在以下几个方面：的危害主要表现在以下几个方面

14、： 磷以磷以fe2p、fep形态溶于铁水。双重影响：形态溶于铁水。双重影响：磷化物是脆性物，低温降低钢材韧性，造磷化物是脆性物，低温降低钢材韧性，造成钢的成钢的冷脆冷脆现象。现象。磷高磷高降低降低钢的钢的焊接性、冷弯性和塑性焊接性、冷弯性和塑性。延长凝固时间，延长凝固时间，改善流动性改善流动性，利于铸造复利于铸造复杂件杂件。 由于磷在选矿和烧结过程中不易除去，在由于磷在选矿和烧结过程中不易除去，在高炉冶炼中又几乎全部还原进入生铁。所高炉冶炼中又几乎全部还原进入生铁。所以以控制控制生铁含生铁含磷磷的的唯一途径唯一途径就是就是控制原料控制原料的含磷量的含磷量。 . .成分稳定；成分稳定； 高炉冶炼

15、要求炉料成分波动范围为：高炉冶炼要求炉料成分波动范围为： 含铁原料含铁原料tfetfe0.50.51.0%1.0%；w(sio2)w(sio2)0.2%0.2%0.3%0.3%；烧结矿的碱度为；烧结矿的碱度为0.030.030.100.10。 . .还原性好；还原性好；磁铁矿，磁铁矿，赤铁矿，赤铁矿，褐铁矿和菱铁矿，褐铁矿和菱铁矿，烧结矿和球团矿烧结矿和球团矿 各种铁矿石的还原性各种铁矿石的还原性29 . .软化温度高而软化温度区间窄；软化温度高而软化温度区间窄；铁矿石的软化性铁矿石的软化性 . .机械强度高并且粒度均匀。机械强度高并且粒度均匀。 一般规定：入炉矿石的粒度为一般规定：入炉矿石的

16、粒度为9 935mm35mm，小于，小于5mm5mm的的粉末不能直接入炉。粉末不能直接入炉。30终了的温度范围。铁矿石开始软化到软化软化温度区间：就是指开始变形的温度；石在一定的负荷下受热软化温度：就是指铁矿采矿破碎筛分富矿混匀天然块矿贫矿磨矿焙烧筛分选矿造矿人造富矿高高炉炉铁矿石处理工艺流程铁矿石处理工艺流程 . .采矿采矿【采矿采矿】就是指把地壳中的矿物开采出来。】就是指把地壳中的矿物开采出来。. .露天采矿：露天采矿：就是指从敞露的地表矿场采出有用矿物。就是指从敞露的地表矿场采出有用矿物。. .地下采矿：地下采矿：就是指从隐藏的地下矿场采出有用矿物。就是指从隐藏的地下矿场采出有用矿物。3

17、2 . .破碎破碎【破碎破碎】就是指利用设备使矿石破成碎块的过程。】就是指利用设备使矿石破成碎块的过程。33破碎阶段破碎阶段 粒度粒度/mm 破碎设备破碎设备给料给料产品产品粗碎粗碎1000300350100 颚式颚式 圆锥破碎机圆锥破碎机中碎中碎35010010040 颚式颚式 圆锥破碎机圆锥破碎机细碎细碎100402012 锤式破碎机锤式破碎机粗磨粗磨201210.3球磨、棒磨机球磨、棒磨机细磨细磨10.3-0.1球磨、棒磨机球磨、棒磨机常用破碎机械与磨矿机械的类型常用破碎机械与磨矿机械的类型 压碎压碎：大多用于脆性、坚硬物料的粗碎大多用于脆性、坚硬物料的粗碎。 劈碎劈碎：对物料的破碎最为

18、有利对物料的破碎最为有利。 击碎击碎：主要用于脆性物料的破碎主要用于脆性物料的破碎。 磨碎磨碎：多用于小块物料的细磨多用于小块物料的细磨。 . .筛分筛分【筛分筛分】就是通过单层或多层筛面，将颗粒大小不同的】就是通过单层或多层筛面，将颗粒大小不同的 混合料分成若干不同粒度级别的过程。混合料分成若干不同粒度级别的过程。 . .混匀混匀【混匀混匀】又称为中和，就是通过】又称为中和，就是通过“平铺直取平铺直取”使不同时使不同时 间的来料均匀地混合在一起。间的来料均匀地混合在一起。 35 . .焙烧焙烧【焙烧焙烧】就是指在专门的设备中通过控制适宜的气氛（还】就是指在专门的设备中通过控制适宜的气氛（还

19、原或氧化气氛），将铁矿石加热到低于其软化温度原或氧化气氛），将铁矿石加热到低于其软化温度 200200300300，使铁矿石在固态下发生一系列物理化学，使铁矿石在固态下发生一系列物理化学 变化的过程。变化的过程。 铁矿石的焙烧方法有如下三种：铁矿石的焙烧方法有如下三种： . .氧化焙烧氧化焙烧 . .还原磁化焙烧还原磁化焙烧 . .氯化焙烧氯化焙烧 36 菱铁矿的焙烧，在500900之间分解： 4feco3+o2=2fe2o3+4co24feco3+o2=2fe2o3+4co2 褐铁矿的脱水，在250500之间发生反应： 2fe2o33h2o=2fe2o3+3h2o2fe2o33h2o=2fe

20、2o3+3h2o 氧化焙烧可使矿石中的硫氧化： 3fes2+8o2=fe3o4+6so2 3fes2+8o2=fe3o4+6so2 还原焙烧是使贫赤铁矿中的fe2o3转变为具有磁性的fe3o4，以便磁选。 2fe2o3+co=2fe3o4+co22fe2o3+co=2fe3o4+co2 2fe2o3+h2=2fe3o4+h2o 2fe2o3+h2=2fe3o4+h2o 氯化焙烧是为了回收铁矿中的有色金属如锌、铜、砷等，或去除其他有害杂质。 2021-10-22/0:28:2038 2.1.5 2.1.5 选矿选矿【选矿选矿】就是依据矿石的性质，采用适当的方法，把有】就是依据矿石的性质，采用适当

21、的方法，把有 用矿物和脉石机械地分开，从而使有用矿物富集的用矿物和脉石机械地分开，从而使有用矿物富集的 过程。过程。 目前认为铁精矿含铁目前认为铁精矿含铁65%65%68%68%是最佳品位是最佳品位，这主要，这主要是对酸性铁矿石而言。是对酸性铁矿石而言。 常用的选矿方法有如下三种：常用的选矿方法有如下三种： . .重力选矿法重力选矿法 又叫重选法，就是利用不同密度或粒度的矿粒在选又叫重选法，就是利用不同密度或粒度的矿粒在选矿介质中具有不同沉降速度的特性，将在介质中运动的矿介质中具有不同沉降速度的特性，将在介质中运动的矿粒混合物进行选别，从而使被选矿物与脉石分离的过矿粒混合物进行选别，从而使被选矿物与脉石分离的过程。程。 39 . .磁力选矿法磁力选矿法 又叫磁选法，就是利用有用矿物和脉石的磁性差异，又叫磁选法，就是利用有用矿物和脉石的磁性差异，在不均匀的磁场中，磁性矿物被磁选机的磁极吸引，而在不均匀的磁场中，磁性矿物被磁选机的磁极吸引，而非磁性矿物则被磁极排斥，从而使被选矿物与脉石分离