炼铁原料

少量SiO2 Al2O3 P高
SiO2 Al2O3 优 较好 不定
差 较差 低
优良 较好 -
铁矿石
磁铁矿（Fe3O4）-magnettie
赤铁矿（Fe2O3）-hematite
褐铁矿（mFe2O3· nH2O）-limonite
菱铁矿（FeCO3）-siderite
2014-10-18/22:34:54
3、烧结矿： 1 烧结矿在高炉冶炼中的地位和作用 （1）对入炉矿品位和渣量及渣的性能起决定性作用。 （2）对高炉上部透气性起决定作用（粒度组成和RDI） （3）对高炉中部透气性起决定性作用（软化性能） （4）对高炉下部透气性起决定性作用 2 烧结矿的冶金性能 烧结矿的冶金性能包括：900℃还原性（RI），500℃低温还原粉化（ RDI），荷重还原软化性能（TBS，TBE，△TB）和熔滴性能（△T＝Td-TS △Pm,S值）球团矿的冶金性能还有一项还原膨胀指数（RSI） §1 铁矿石的还原性，铁矿石的还原性优劣直接影响高炉产量和焦比， 它是评价铁矿石质量的一个重要内容，因此，炼铁工作者对铁矿石的还原性 都比较重视，影响铁矿石还原性的因素主要是矿物组成和气孔结构。
• ②对铸造生铁，会降低铁水的流动性，阻止Fe3C分解，使铸件产生气
孔、难以切削并降低其韧性。 • ③硫会显著地降低钢材的焊接性，抗腐蚀性和耐磨性。
• 国家标准对生铁的含硫量有严格规定，炼钢铁，最高允许含硫质量分
数不能超过0.07%，铸造铁不超过0.06%。虽然高炉冶炼可以去除大部 分硫，但需要高炉温、高炉渣碱度，对增铁节焦是不利的。因此矿石
高炉冶炼铁矿石(粉)的质量要求
小：入炉的原燃料粒度要偏小。 净：入炉的原燃料要干净，粒度小于5mm占总量比例 的5%以下，5～ 10mm粒级占总量的30%以下。 少：入炉的原燃料含有害杂质要少。
好：铁矿石的冶金性能要好：还原性高（>60%）、软 融温度高（1200℃以上）、软融温度区间要窄（100～ 150℃）、低温还原粉化率RDI＋3.15应≥60%和膨胀率要低 （一级<15%，二级<20%））等。
图2 烧结矿铁酸钙含量与还 原性的关系
§2 低温还原粉化性能： 低温还原粉化是铁矿石加入高炉后在高炉上部块状带的还原强度。国家标准 规定： RDI＋3.15应≥60%，也就是说RDI-3.15≤40%， 测定RDI的方法同样有ISO4696（ISO7215）和GB/T13242-91标准。我国烧结 矿的RDI-3.15一般在20%－30%间，攀钢烧结矿高达50%以上，唯有酒钢烧结 矿的RDI-3.15＜10%（由于有BaSO4的作用有效降低了RDI-3.15）。近十年来随 着烧结矿配用进口矿粉比例的增加，RDI-3.15有一定升高，像宝钢、武钢、三 明等企业比较高，有时甚至超过40%。 TiO2和Al2O3是影响烧结矿RDI的重要因素，特别是TiO2的少量配入，均会对 烧结矿的RDI产生明显的影响，经研究证明[3]，TiO2成数倍进入烧结矿的玻 璃相，造成玻璃相在低温还原过程中碎裂导致RDI-3.15升高。提高碱度和MgO 含量，能明显改善烧结矿的RDI指标。
• •
高炉冶炼铁矿石(粉)的质量要求
高：入炉矿含铁品位高，原燃料转鼓指数高，烧结矿碱 度高.入炉矿品位高是精料技术的核心。作用：矿品位 升高1%，焦比降1.0%～ 1.5%，产量增加1.5%～ 2.0%, 吨铁渣量减少30公斤,允许多喷煤粉15公斤. 熟：指熟料（烧结和球团矿）比要高。 稳：入炉的原燃料质量和供应数量要稳定。要求含铁品 位波动±<0.5%，碱度波动±<0.08（倍），合格率大于 90%。 均：入炉的原燃料粒度要均匀。
（2）矿物组成对烧结矿强度和还原性的影响 A、矿物组成对烧结矿强度的影响 研究证明，不同的矿物组成其强度是不一样的。 烧结矿的强度强度：26.7
Fe3O4，2FeO·SiO2, Cao·FeO·SiO2, CaO·Fe2O3, 2CaO·Fe2O3,
3
用于现代高炉炼铁的原料又分天然铁矿和人造富矿两大类。天然 铁矿按其粒度和加工程度不同又可分为粉矿、块矿和精矿三种类型。
人造富矿又有烧结矿和球团矿两大类。
(2)烧结生产对粉矿的基本要求 ①含铁品位高， ②含SiO2和Al2O3酸性脉石量低 ③含S.P.K2O，Na2O等常见有害元素要求S≤0.3%，P≤0.07%，(K2O+Na2O) ≤0.2%,要求含Cu,Pb,Zn,As和F等有害元素越低越好。 ④粒度适宜制粒和烧结，要求0.25～1.0中间颗粒含量〈20%
高炉冶炼铁矿石(粉)有害元素的影响
• S：硫在矿石中主要以硫化物状态存在。硫的危害主要表现在： • ①当钢中的含硫量超过一定量时，会使钢材具有热脆性。这是由于
FeS熔点仅为1190℃，特别是FeS和Fe结合成低熔点（985℃）合金，
冷却时最后凝固成薄膜状，并分布于晶粒界面之间，当钢材被加热到 1150～1200℃时，硫化物首先熔化，使钢材沿晶粒界面形成裂纹。
高炉冶炼铁矿石(粉)有害元素的影响
• 高炉冶炼中锌全部被还原，其沸点低（950℃），不溶于 铁水，但很容易挥发，在炉内又被氧化成ZnO沉积在炉身 上部炉墙上，形成炉瘤，部分渗入炉衬的孔隙和砖缝中， 引起炉衬膨胀而破坏炉衬。矿石中的含锌质量分数应小于 0.1%。 • As：砷在矿石中含量较少，与磷相似，在高炉冶炼过程中 全部被还原进入生铁。钢中含砷也会使钢材产生“冷脆” 现象，并降低钢材焊接性能。要求矿石中的含砷质量分数 小于0.07%。
36.9
20.26
23.3
37.0
14.2
B、矿物组成对烧结矿还原性的影响 铁矿石的还原性取决于其矿物组成和气孔率（接触面积）不同矿 物组成的还原性有较大的差别：
矿 物Fe2O3 Fe3O4 2FeO·SiO2 CaO·FeO·SiO2 CaO·Fe2O3 2CaO·Fe2O3, 还原性49.4% 25.5% 5.0% 12.8% 49.2% 25.5%0
中的含硫质量分数必须小于0.3%。
高炉冶炼铁矿石(粉)有害元素的影响
• P：磷也是钢材的有害成分，以Fe2P、Fe3P形态溶于铁水。 因为磷化物是脆性物质，冷凝时聚焦于钢的晶界周围，减 弱晶粒间的结合力，使钢材在冷却时产生很大的脆性，从 而造成钢的冷脆现象。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。所以控制生 铁含磷的惟一途径就是控制原料的含磷量。
高炉冶炼铁矿石(粉)的质量要求
高炉炼铁是以精料为基础 国内外炼铁工作者均公认，高炉炼铁是以精料为基础。精 料技术对高炉生产指标的影响率在70%，工长操作水平占10%， 企业现代化管理水平占10%，设备作业水平占5%，外界因素（ 动力、供应、上下工序等）占5%。在高冶炼强度、高喷煤比条 件下，焦炭质量变化对高炉指标的影响率在35%左右。 精料技术的内涵： 精料技术的内容有：高、熟、稳、均、小、净,少,好八个方面
1.1 烧结矿主要矿物组成及其对质量的影响
RDI＝39.47－0.73×[CF2] 30
RDI % RDI=39.43-0.73[CF2] RI %
35
RI=25.13-0.35[CF2]
24 18
32.5
30
14
20 CF2%
26
14
20 CF2%
26
1 烧结矿低温还原粉化率与铁酸 钙含量的关系
高炉冶炼铁矿石(粉)有害元素的影响
• Pb、Zn：铅和锌常以方铅矿（PbS）和闪锌矿（ZnS）的形
式存在于矿石中。在高炉内铅是易还原元素，但铅又不溶
解于铁水，其密度大于铁水，所以还原出来的铅沉积于炉 缸铁水层以下，渗入砖缝破坏炉底砌砖，甚至使炉底砌砖 浮起，造成炉底穿透事故；铅又极易挥发，在高炉上部被 氧化成PbO，粘附于炉墙上，易引起炉墙结瘤。一般要求 矿石中的含铅质量分数低于0.1%。
（3）浮氏体（FexO）熔点：1371-1423℃（℃）。在酸性烧结矿中， FeO的含量达到20%以上，自熔性烧结矿的FeO含量一般处在15%以上， 一般均在15-18%，高碱度烧结矿的FeO含量，随碱度升高而下降。烧结 矿一般随FeO含量的升高，强度升高，还原性明显下降。低温烧结法的 FeO含量与强度和还原性无直接关系。 （4）铁酸钙（CaO·Fe2O3）熔点：1216℃。自熔性烧结矿中含量很 低，高碱度烧结矿，特别是低碳厚料层烧结的产品含CaO·Fe2O3较高， 这种矿物强度高，还原性好，它是高碱度烧结矿的主要粘结相，呈针 状复合状存在的CaO·Fe2O3性能尤其良好。碱度超过2.3的烧结矿往往 出现铁酸二钙2CaO·Fe2O3,这种矿物的强度和还原性都会明显下降。 （5）铁杆榄石（2FeO·SiO2）熔点：1177℃。这是酸性烧结矿和自 熔性烧结的主要粘结相。含量多数在20%以上，在高碱度烧结矿中含量 甚少。它的特点是还原性差，FeO·SiO2（硅酸铁）的熔点为1205℃。
§3 烧结矿主要矿物组成的特性： 烧结矿在常规条件下的主要矿物组成有： 铁酸钙（CaO·Fe2O3）， 赤铁矿（Fe2O3）； 磁铁矿（Fe3O4）， 浮氏体（FexO） 铁橄榄石（2FeO·SiO2）,钙铁橄榄石（CaO·FeO·SiO2）； 正硅酸钙（2CaO·SiO2） 玻璃相（SiO2）, 它们的主要特性如下： （1）磁铁矿（Fe3O4）:熔点：1597℃。这是一般酸性和自熔性烧结 矿的主要矿物，即使高碱度烧结矿，Fe3O4也占一定的比例，这是由烧 结过程一般属弱还原气氛所决定的。含Fe3O4高的烧结矿一般还原性稍 差，强度较好。 （2）赤铁矿（Fe2O3）熔点为1565℃：在酸性和自熔性烧结矿中含量 较低，一般仅为1-3%，在高碱度烧结矿中一般可达3-10%，超高碱度烧 结矿含Fe2O3含更高一些。含Fe2O3高的烧结矿强度高、还原性好。
高 炉 炼 铁 原 料
1.1炼铁原料的内容： §1铁矿石：自然界中含铁的矿物甚多，已知的有300多 种，但现代能够用作高炉炼铁原料的只有20余种，其中主要 是磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿四种。这四种铁矿石的 特性比较列于下表。