1、矿石的概念
钢铁企业的产品离不开铁，铁是元素周期表上第26位元素，原子量为55.85，在大气压下于1534℃熔化，2740℃气化。铁元素约占地壳4%，固态铁的密度是7870Kg∕m³。
矿石是受地壳中天然的物理化学作用和生物作用而产生的自然化合物为主的矿物，所谓铁矿石是指在现有的技术条件下，能从中提取铁金属之矿物。所谓岩石是指在现有的技术条件下，不能从中提取金属或有用之矿物。因此，矿石和岩石的概念是相对的。
2、种类
一般铁矿石常见的铁矿物有：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、褐铁矿（nFe2O3·mH2O,n=1～3，m=1～4）、菱铁矿（FeCO3）等。
通常实际品位低于理论品位，其原因是矿石中含有相当数量的脉石矿物，这些脉石矿物主要是石英、各种硅酸盐和碳酸盐等矿物以及数量不等的S、P等杂质和CO2、结晶水等在高温下分解的物质。绝大多数矿石的脉石是酸性的。
1）磁铁矿：含铁一般在45~70%，S、P高，坚硬，致密难还原。很少直接入炉，大多进行选矿。
Fe3O4 Fe72.4%，O 27.6%；Fe3O4中FeO31.03%，Fe2O368.97%
颜呈黑，有磁性，结构致密坚硬，还原性差。（钒钛磁铁矿）
2）赤铁矿：含铁一般在55~65%，S、P少，软易破碎，易还原。
例如：巴西矿、澳矿、国内海南铁矿等
Fe2O3 Fe69.94%，O 30.06%
颜呈红，暗红，还原性较好
3)褐铁矿（针铁矿FeO(OH) Fe62.9%）: 含铁一般在37~62%，疏松，大部松软易还原。
例如：扬迪粉、火箭粉、PB粉、MAC粉、国内黄梅铁矿等。
Fe2O3 .n H2O
颜呈黄褐，吸湿性强，烧失量高，孔隙率大，还原性能好
褐铁矿是统称，实际上它不是一个矿物种，而是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、水纤铁矿以含水氧化硅、泥质等的混合物，化学成分变化大，含水量变化也大。
真空马桶通常表达式褐铁矿是Fe2O3·nH2O，nH2O就称做结晶水，n数值变化大小说明结晶水含量的多少。在一般商务报价时，对矿石化学成分常表达有LOI烧损或Combined Water，基本上是同一概念。 矿石中结晶水要加热到900oC时才挥发，而一般表面附着水在105oC时即挥发。结晶水它与其他化学元素同样，在岩浆状态转入冷却凝固时，是与铁矿物、石英等结晶在一起的，因此加热900oC才能挥发。
如果做一个通俗的解释：例如我们人体的成分是H、O、C、N、P、S、K、Ca、Mg、Fe、F、Cl、Br、I(J)等化学元素组成的，肌肉中主要是水，我们洗澡时，身上肌肉外边的附着水是Moisture，用手巾能擦掉，而我们人体肌肉里的水则可认为是相当于结晶水，Combined Water，用手巾擦不掉。
平常我们说的烧损（LOI）Lost of Ignition，一般是表示结晶水含量的大小，它是指加热900oC 时的挥发量。只有褐铁矿有结晶水，磁铁矿、赤铁矿均不含结晶水，菱铁矿有烧损，但烧后损失的是CO2，不是H2O。
4）菱铁矿：含铁一般在30~40%，S、P少，易破碎，焙烧后易还原，朝鲜该矿种较多。
FeCO3 Fe48.2%，FeO62.01%，CO237.99%
颜呈灰，经焙烧后呈多孔状结构，易破碎，还原性能好，不含结晶水，但此类矿石还有
烧损值，加热后CO2挥发FeO 62.01%，
5）钛铁矿Fe TiO3 Fe36.8%, TiO2 36.6%, O 31.6%
菱面体结晶，铁黑，出现在超基性岩，碱性岩及变质岩中。磁铁矿、赤铁矿通常按如下区分：
TFe/FeO＜3.5 为磁铁矿。例如：55/18=3.06
TFe/FeO＞7.0 为假象赤铁矿。例如：55/7=7.86
TFe/FeO=3.5～7.0 为半假象赤铁矿。例如：55/10=5.5
矿石工业类型划分以磁铁性（MFe ）与全铁(Fe)的比值来划分磁铁矿石MFe/TFe ≥85%；
混合矿石MFe/TFe 85%~15%；
赤铁矿石MFe/TFe ≤ 15%
进口矿典型值及冶金性能
国别品种
化学成分%
冶金性能Fe SiO2 Al2O3 P Loi
澳洲纽曼粉62.5 4.5 2.2 0.08 2.5 赤铁矿，烧结性能较好
澳洲PB粉61.5 3.6 2.3 0.08 5 部分褐铁矿，烧结性能较好
澳洲麦克粉61.5 3.6 2.2 0.07 5 部分褐铁矿，烧结性能较好
澳洲火箭粉58.5 4.2 2.2 0.05 9.5 褐铁矿，烧结性能较好
澳洲扬迪粉58 5 1.7 0.05 8.5 褐铁矿，烧结性能较好
澳洲罗布河粉57 5.7 2.7 0.02 9.5 褐铁矿，烧结性能较好
巴西南部粉64.5 4.0 1.5 0.05 1.5 赤铁矿，烧结性能较好
巴西卡拉加斯粉66.0 1.2 1.0 0.04 1 赤铁矿，烧结性能较差
巴西CVRD粉65 3.5 1.0 0.04 1.5 赤铁矿，烧结性能很好
印度果凹粉61.5 3.5 2.5 0.06 2.5 赤铁矿，烧结性能较好
南非伊斯科粉65 4.0 1.5 0.07 1.5 赤铁矿，烧结性能一般
澳洲PB块62.8 3.0 1.5 0.07 4 褐铁矿，还原性好，热强度一般澳洲纽曼块64 2.6 1.3 0.06 1.5 赤铁矿，还原性好，热强度较好澳洲扬迪块59.5 4.0 1.5 0.05 8.5 褐铁矿，还原性好，热强度较差巴西巴西块66.5 2.5 1.0 0.05 1 赤铁矿，还原性好，热强度尚可南非南非块66 2.5 1.3 0.07 1 赤铁矿，还原性好，热强度一般
二、烧结生产对铁矿粉的质量要求
1、烧结生产简介
烧结产生的原因：过去炼铁只能将开采后的铁矿石大块筛出入炉使用，细粉无法入炉使用，堆得到处都是。慢慢的，高品位铁矿石大块越来越少，铁矿石细粉堆的越来越多。经过多年后，人们就设想可否将铁矿粉利用起来，终于研究出烧结的方法来利用铁矿粉。
所谓铁矿粉烧结，就是将细粒含铁物料与燃料、熔剂按一定的比例配料，再加水湿润、混匀和制粒形成混合料，布料于烧结设备上，通过点火、抽风，借助燃料燃烧产生的高温和一系列物理化学变化，生成部分低熔点物质，并软化熔融产生一定数量的液相，将铁矿物颗粒粘结起来，冷却后，即固结成为具有一定强度的多孔块状产品——烧结矿。烧结生产经历了固相反应、液相生成和冷凝固结的过程。
2、烧结对铁矿粉的质量要求
1）烧结矿强度、还原性与铁矿石自身强度、还原性的关系
烧结矿是一个由多种矿物组成的复合体，它由含铁矿物及脉石矿物组成的液相粘结而成，以鉄酸钙、鉄酸一钙为粘结相，其强度和还原性都好。硅酸盐、铁橄榄石、铁酸二钙为粘结相还原性差。
烧结矿的强度、还原性与铁矿石自身的强度、还原性有关。铁矿石的强度好、还原性好，烧结矿的强度、还原性相对也好。赤铁矿、磁铁矿自身强度都较好，褐铁矿、菱铁矿强度差，还原性好（见表1）。烧结矿的气孔率和还原性的关系，气孔率大，还原性好，但强度差。
2）铁矿粉的种类及粒度组成对烧结生产的影响
铁矿粉的粒度组成、矿物组成等直接影响烧结矿的质量及产能。不同铁矿石对烧结矿的质量及产能都
有影响（见表1）。单种铁矿粉烧结性能较差，需要不同的矿种组成不同的矿物，具有较好的烧结性能。粒度组成对烧结质量及产能也有影响，粒度太大，混匀效果差，成分易偏析，烧结易产生生矿及强度差，粒度太细，影响烧结产能。最佳粒度0～8mm，其中3～6mm达35%以上较好。
3）铁矿粉成分对烧结生产的影响u型池
碱度和SiO2含量影响
提高碱度（CaO/ SiO2）即提高CaO，为生成铁酸钙创造了条件，而且碱性熔体对铁氧化物的溶蚀比酸性熔体快，粘结相容易和残存原矿形成熔蚀结构，有助于提高烧结矿的强度，烧结是需要添加CaO的，因此，铁矿粉中的CaO是十分有益的。
SiO2含量应有一定含量范围，烧结矿成分中SiO2小于4.5%，将会影响烧结矿的产量和质量，SiO2含量低时，粘结相数量少，所以其强度及产量均低于高SiO2型；SiO2含量上升，降低了烧结矿铁品位（因为要增加CaO配比）。烧结矿中SiO2含量可以通过烧结配料来解决，控制在合理的范围，烧结矿中SiO2含量在4.7%～5.2%较为合适。
消音降噪MgO含量的影响
加入MgO一方面能提高硅酸盐熔体的结晶能力，减少玻璃质含量，从而提高烧结矿强度；另一方面在
熔剂性烧结料中加入适量MgO，由于出现新的含镁矿物可使硅酸盐熔化温度降低，其低熔点化合物可以完全熔融，增加了烧结料层的液相数量；另外，由于MgO的存在，减少了硅酸二钙及难还原的钙铁橄榄石、铁橄榄石生成的机会。但MgO含量不能太高，否则会影响烧结矿的强度和还原性。通常，铁矿粉中的MgO是十分有益的，因为铁矿粉中MgO含量不会高于烧结要求的含量，烧结是需要添加MgO的。
Al2O3含量的影响
Al2O3能加宽针状铁酸钙存在的温度范围，针状铁酸钙的生成量与Al2O3/SiO2值有关。据报道：针状铁酸钙最大生成量对应的Al2O3/SiO2值为0.3～0.35或SiO2/ Al2O3=2.85～3.0；Al2O3能增加液相表面张力，降低液相粘度，促进氧离子扩散，有利于铁酸钙的生成；Al2O3可降低烧结料的熔化温度，在相同的烧结温度下，液相量会显著增加。但烧结矿中Al2O3过高，会促使Fe2O3还原应力集中和膨胀裂纹扩展，从而会加剧低温还原粉化。
1、高炉炼铁生产简介
高炉炼铁是一种古老的冶炼方法，高生产率、低消耗、低成本是它的最大优势，加上不断地吸收新技
术，高炉炼铁法仍然不断地发展。因而就目前而言，高炉炼铁仍然是炼铁的主力军。经过了几个世纪的发展，现代高炉技术已经达到非常高的水平。
高炉冶炼过程是一个连续的生产过程。炉料从炉顶进入炉腔，在高炉底部的炉缸和炉腹中装满焦炭。炉腰和炉身中则是铁矿石、焦炭等层层相间，一直装到炉喉。从安装在炉缸上的风口鼓入大量的、温度高达1000-1200℃的热风，炉料中焦炭在风口前燃烧，迅速产生大量的热，使风口附近炉腔中心温度高达1800℃以上。全过程是在炉料自上而下，煤气自下而上，在相互接触过
程中，经过一系列物理化学反应完成的。经过两个过程：一是还原气体的生成，二是还原气体逐步还原铁的氧化物。在高炉冶炼过程中主要有以下几个步骤：1）铁的间接还原和直接还原反应；2）造渣过程；3）生铁的形成。
2、铁矿石质量对高炉冶炼的影响
1）铁矿石品位的影响
铁矿石品位指的是铁矿石含铁的量，铁矿石含铁量高，有利于降低高炉焦比和提高产量。国内经验参数：品位提高1%，焦比降低2%，产量提高3%。这是由于铁矿石中铁份降低，脉石数量增加，熔剂用量加大和渣量也随之升高，而且渣量增加的倍数要大于铁份降低的倍数。因此，高炉冶炼要求铁矿石品位越高越好。
空调节能器
对于褐铁矿、菱铁矿的铁矿石，对含铁量的要求可以适当降低，原因是褐铁矿、菱铁矿在高温下，结晶水分解及CO2挥发，铁品位相对提高。
青花瓷首饰2）脉石化学成分的影响
脉石的化学成份对铁矿石的冶炼价值影响很大，由于大多数矿石的脉石和焦炭灰份为酸性，故在铁矿石中CaO多，烧结时加入的石灰石量（生石灰粉）可以少加或不加，具有较高的冶炼价值，矿石含铁量允许降低些。铁矿石中SiO2则低些好，SiO2多，消耗石灰石（生石灰粉）量大，烧结品位降低，入炉矿品位也随之降低，引起焦比升高，产量下降。在含铁品位相同的铁矿石中，如SiO2含量不同，其冶炼价值也不同。
皂液盒铁矿石中MgO高时，会减少烧结添加白云石粉的量。适量的MgO能改善高炉炉渣的流动性、脱硫能力和增加其稳定性。铁矿石中含MgO是十分有益的，含量高具有较高的冶炼价值。
Al2O3在炉渣中为中性氧化物，一般泥土，焦炭灰份中Al2O3较高，铁矿石中Al2O3含量要求低些好，Al2O3过高会造成高炉炉渣流动性变差，高炉炉渣成分通常要求Al2O3含量在13～15%较为合适。
根据脉石中成份不同，铁矿石分为自熔性矿和半自熔性矿：
(CaO+MgO)/(SiO2+ Al2O3)=0.8~1.2 为自熔性矿
(CaO+MgO)/(SiO2+ Al2O3)=0.5~0.8 为半自熔性矿
铁矿石脉石中含TiO2，在冶炼过程中有使高炉炉渣变稠的特点，容易导致渣铁流动不畅、炉缸堆积和生铁含硫升高等，在冶炼过程中，炉渣中TiO2含量超过5%，就会造成高炉冶炼十分困难。
3）有害元素的影响
有害元素通常指硫（S）、磷（P）、钾（K）、钠（N a）、铅（Pb）、Zn（锌）、As（砷）、Cu。通常高炉冶炼对铁矿石要求如下：
Pb＜0.1%、Zn＜0.1%、As＜0.07%、Cu＜0.2%、K2O+Na2O≤0.25%。
硫（S）：硫对钢材是最为有害的成份，它使钢材产生“热脆性”。虽然铁矿石中有90%以上的硫可在冶炼中除去，但需增加熔剂的用量，引起渣量增加，产量减低，所以要求铁矿石中硫的含量越低越好，一般应小于0.2%。
磷（P）：磷对钢材来说也是常见有害元素之一，它使钢材产生“冷脆性”。在选矿和烧结中磷均不能去除，在炼铁中磷全部还原进入生铁，冶炼要求铁矿石中磷含量越低越好，一般可根据规定的生铁含磷量计算出矿石中允许的含磷量，一般应小于0.1%。脱磷只能通过炼钢来进行，增加了炼钢的脱磷成本。
碱金属：碱金属主要有钾和钠。钾、钠对高炉的影响不是正比例性质，高炉本身有一定的排碱能力，碱金属在控制范围内对高炉影响不大。但是入炉铁矿石碱金属含量太多，超过高炉排碱能力，就会形成碱金属富集，导致高炉中上部炉料碱金属含量大大超过入炉料原始水平。铁矿石含有较多的碱金属极易造成软化温度降低，软熔带上移，不利于发展间接还原，造成焦比升高。球团含有碱金属会造成球团异常膨胀引起严重粉化，恶化料柱透气性。碱金属对焦炭性能破坏也
很严重。另外，高炉中上部碱金属化合物黏附在炉墙上，促使炉墙结厚、结瘤并破坏砖衬。因此，铁矿石含碱金属越低越好。
铅（Pb）：铅在高炉中几乎全部被还原，由于密度高达11.34 t∕m³，故沉于死铁层之下，易破坏炉底砖缝，有可能会造成炉底烧穿。冶炼中要求铅含量越低越好，应小于0.1%。
锌（Zn）：锌很容易气化，在冶炼中被还原后成为ZnO后膨胀，会引起炉衬膨胀和炉壳破坏，冶炼中要求锌含量越低越好，应小于0.1%
砷（As）：砷对钢材来说也是有害元素之一，它使钢材产生冷脆性，使得钢材焊接性能变差。铁矿石中砷基本还原进入生铁，影响生铁质量。此外砷在烧结过程中挥发，对环境影响较大。要求砷含量小于0.07%。
铜（Cu）：铜会使钢材“热脆”，钢材不易轧制和焊接。少量铜能改善钢的耐蚀性。铜在冶炼中易还原且全部进入生铁，继而进入钢材，若含铜量大于0.30%，钢材焊接性能降低，热脆性能增加，一般要求铜含量小于0.2%，这样可增加钢材的抗腐蚀性能。
钛能改善钢的耐磨性和耐腐蚀性。但在高炉冶炼时，会使炉渣性质变坏，约有90%的钛进入炉渣。钛含量低时对炉渣及冶炼过程影响不大，含量高时，会使炉渣变稠，流动性差，对冶炼过程影响很大，而且易结炉瘤。钛有护炉作用，不少高炉专门买钛矿加入高炉护炉。
总之，高炉冶炼要求铁矿石有害元素越低越好。
4）铁矿石强度和粒度组成
铁矿石的强度差（铁矿石的强度见表1），在高炉内易碎。粉末多，影响高炉炉内料柱的透气性，易引起炉况不顺，煤气利用不好，焦比上升，产量下降。
粒度大，还原速度慢，焦比升高。高炉冶炼要求铁矿石强度好，粒度小而均匀。一般要求小于6mm及大于40mm的铁矿石不直接入炉，对于难还原的磁铁矿粒度上限要求更小些。通常入炉最佳的粒度范围为15~25mm。进口块矿的粒度规格为6~30mm，因此粒度较好。
5）铁矿石的还原性和化学成分的稳定性
铁矿石的还原性好，有利于降低焦比。磁铁矿还原性差，因此最好不直接入炉。磁铁矿：Fe3O4= Fe2O3.FeO，因此，FeO含量高的铁矿石，还原性差，不宜直接入炉。
铁矿石化学成分波动会引起炉渣成份、炉渣碱度和生铁质量的波动，从而破坏了炉况顺行，并使焦比升高，产量降低。根据国外资料介绍，入炉原料铁分波动从±1.5%减为±0.5%，高炉可增产生铁4.5%，焦比下降2.5%。梅山钢铁公司曾进行测定，如将原料铁分波动从±1%减为±0.5%，可使高炉增产1.65%，焦比下降1.5%。我们通常采用料堆混匀，目的就是稳定矿石的成分。因此，高炉冶炼要求铁矿石化学成分相对稳定。
6）精料方针：高炉冶炼对铁矿石要求的精料方针可以归纳为七个字：高、稳、熟、匀、净、小、好。
四、铁矿石品位的计算和价值评价
1、吨度价
贸易界对铁矿石一般有一个吨度价的概念，就是铁矿石的吨单价与铁矿石TFe品位的比值。直接进口的铁矿石通常按美元吨度价计算，国内贸易通常按人民币计算。
（弊端）比如我们与某公司签订协议，购买10万吨TFe63%的铁矿石，FOB单价（湿吨，水分8%）为
人民币530元/吨，吨度价为8.41元，实际到货品位仅有62%
分析：按一般情况处理，FOB单价降为521.59元/吨，吨度价不变。而实际上买方因为品位下降吃亏了。因为假定吨矿海运杂费人民币100元，则：
原TFe63%品位CIF吨度价为（530+100）÷63=10元
TFe62%品位CIF吨度价为（521.59+100）÷62=10.03（元）
相当于每吨多付海运杂费0.03×63=1.89（元）。但如果买方和卖方签合同按CIF价计算，品位从63%下降到62%不会影响吨度价，但是买方依然吃亏了。
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