铁矿石基础知识

铁矿石基础知识第一节铁矿石分类按照矿物组分、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，包括炼钢用的铁矿石、炼铁用的铁矿石、需分选的铁矿石。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。第二节铁矿石的主要品种1、磁铁矿物铁矿物种类繁多，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，主要成分为Fe3O4，是Fe2U3和FeO的复合物。FeO31.03%，Fe2O368.97%，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5.5〜6.5，比重4.9〜5.2,无解理，具有强磁性。还原性差，一般含有害杂质硫和磷较高。脉石主要是石英及硅酸盐。在选矿时可利用磁选法，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：钛磁铁矿一含TiO212%〜16%。常温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。钥磁铁矿一含V2O5有时高达68.41%〜72.04%。

钒钛磁铁矿一含成分更为复杂的上述两种矿物的固溶体产物。铬磁铁矿一含Cr2O3可达百分之几。⑤镁磁铁矿一含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。2、赤铁矿赤铁矿(Hematite)为无水氧化铁矿石，其化学式为Fe2O3,含铁量为70%。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、镜铁矿、云母铁矿、粘土质赤铁等。g赤铁矿含铁量一般为50%〜60%，含.有害杂尚和磷比较少，还原较磁铁矿好，因此，赤铁矿是一种比较优良的炼铁原料。赤铁矿是工业生产的主要矿石。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，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(2Fe2O3•3H2O)。赤铁矿具有半金属光泽，结晶体硬度为5.5〜6，土状赤铁矿硬度很低，无解理，相对密度4.9〜5.3,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：a-Fe2O3；②y-Fe2O3。a-Fe2O3在自然条件下稳定，称为赤铁矿；y-Fe2O3在自然条件下不如a-Fe2O3稳定，处于亚稳定状态，称之为磁赤铁矿。赤铁矿：Fe69.94%，O30.06%，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5〜6，比重5〜5.3。赤铁矿的集合体有各种形态，形成一些矿物亚种：镜铁矿为具金属光泽的玫瑰花状或片状赤铁矿的集合体;云母赤铁矿具金属光泽的晶质细鳞状赤铁矿；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。3、磁赤铁矿y-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，

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。褐铁矿（Limi分布得最广泛，但矿石的统称，呈现是由其他针铁矿和黄或棕色匕后生成的，在自然界中eO（OH）两种不同结构，比重约为3.6〜褐铁矿（Limi分布得最广泛，但矿石的统称，呈现是由其他针铁矿和黄或棕色匕后生成的，在自然界中eO（OH）两种不同结构，比重约为3.6〜4.0，多半是附存在其它铁矿石之中。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）针铁矿针铁矿a-FeO（OH），含Fe62.9%。含不定量的吸附水者，称水针铁矿HFeO2-NH2O。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5〜5.5，比重4〜4.3。而褐铁矿条痕则一般为淡褐或黄褐色，硬度1〜4，比重3.3〜4。5、菱铁矿2）纤铁矿

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3.5〜4.5，比重3.96左右，因Mg和Mn的含量不同而有所变化。5、菱铁矿在自然界中，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800〜900°C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。，3，Fe洱板乎,离，,故钛铁，条痕为钢灰色或黑色；含赤铁矿包体时呈褐色或带褐的6、钛铁矿，3，Fe洱板乎,离，,故钛铁，条痕为钢灰色或黑色；含赤铁矿包体时呈褐色或带褐的7、铁的硅酸盐矿:式，成分的变矿石。色，8、硫化铁矿红色条痕，金属-半金属光泽，不透明，无解理。硬度5〜6.5，比重4〜7、铁的硅酸盐矿:式，成分的变矿石。色，8、硫化铁矿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。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。licateI-ren）此类矿石是一种复合盐，没有一定的13.8左右，含铁成分很低，是一种较差的，ideiro.一约为4.95〜5.10。由于这种矿石常常含有许:（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。第三节铁矿石有益元素及有害元素构成Fe：矿石中铁的含量愈高愈好。含铁量愈高，含有杂质的脉石含量就少；当前市场中铁矿石品位为50-67之间。Mn：是一种强还原剂，能够在铁水或钢水中吸收残余的氧和硫，增加生铁和钢的硬度和强度。Ni：是钢铁的合金元素，在冶炼时镍全部还原进入生铁，继而使钢性能提高。Cr:是钢铁的合金元素，在冶炼时铭大部分还原进入生铁，增加钢的抗腐蚀能力。

Ti：具有护炉作用。S：矿石中硫以黄铁矿、磁黄铁矿、石膏、重晶石等形式存在。烧结过程中绝大部分硫化物中的硫被除掉而硫的存在会给冶炼带来很多困难，因此，矿石中含硫越少越好，对含硫高的矿石必须经过处理后才能使用，一般要求铁精矿中硫的含量在百分之四以下。P：铁矿石中磷以磷石灰和卤磷灰石和蓝铁矿等形式存在，如在钢种存在，会是钢的强度和硬度增加，导致在冷加工中易于断裂，即产生所谓的冷脆，一般要求铁精矿中磷含量在百分之0.1以下。As：铁矿石中砷以磷灰石和卤磷灰石等形式存在，砷能降低金属的焊接性能，恶化其物理性能，此外，砷有剧毒性，当钢中砷含量超过百分之0.1以上时，就会使刚冷脆，并使钢的焊接性变坏，因此，一般要求铁矿石中砷含量在百分之0.04以下，Zn：在矿石中常以闪锌矿状态存在，锌不溶于生铁，故在高炉冶炼时锌不进入生铁中，但它是一种有害杂质，在炉内被还原蒸发形成氧化锌沉积形成炉瘤，导致高炉崩料，悬料，导致铁水质量变低，一般含量在限制在百分之0.2以下。Pb：在高炉里铅容易被还原，由于密度大，沉入炉底砖峰，破坏炉底砖的完整。一般含量要求在百分之0.1以下。Cu：一般在矿