鐵礦石基礎(chǔ)知識

1、鐵礦石基礎(chǔ)知識第一節(jié) 鐵礦石分類 按照礦物組分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和采、選、冶及工藝流程等特點，可將鐵礦石分為自然類型和工 業(yè)類型兩大類。1、自然類型1) 根據(jù)含鐵礦物種類可分為：磁鐵礦石、赤鐵礦石、假象或半假象赤鐵礦石、釩鈦磁鐵礦 石、褐鐵礦石、菱鐵礦石以及由其中兩種或兩種以上含鐵礦物組成的混合礦石。2) 按有害雜質(zhì) (S、P、Cu、Pb、Zn、V、Ti 、Co、Ni、Sn、F、As)含量的高低，可分為 高硫鐵礦石、低硫鐵礦石、高磷鐵礦石、低磷鐵礦石等。3) 按結(jié)構(gòu)、構(gòu)造可分為浸染狀礦石、網(wǎng)脈浸染狀礦石、條紋狀礦石、條帶狀礦石、致密塊 狀礦石、角礫狀礦石，以及鮞狀、豆?fàn)?、腎狀、蜂窩狀、粉狀、土狀礦石

2、等。4) 按脈石礦物可分為石英型、閃石型、輝石型、斜長石型、絹云母綠泥石型、夕卡巖型、 陽起石型、蛇紋石型、鐵白云石型和碧玉型鐵礦石等。2、工業(yè)類型1) 工業(yè)上能利用的鐵礦石，即表內(nèi)鐵礦石，包括煉鋼用的鐵礦石、煉鐵用的鐵礦石、需分 選的鐵礦石。2) 工業(yè)上暫不能利用的鐵礦石，即表外鐵礦石，礦石含鐵量介于最低工業(yè)品位與邊界品位 之間。第二節(jié) 鐵礦石的主要品種物鐵礦物種類繁多，目前已發(fā)現(xiàn)的鐵礦物和含鐵礦物約 300余種，其中常見的有 170 余 種。但在當(dāng)前技術(shù)條件下， 具有工業(yè)利用價值的主要是磁鐵礦、 赤鐵礦、磁赤鐵礦、 鈦鐵礦、 褐鐵礦和菱鐵礦等。1、 磁鐵礦磁鐵礦( Magnetite )是

3、一種氧化鐵的礦石，主要成分為 Fe3O4，是 Fe2O3和 FeO 的 復(fù)合物。 FeO3 1.03%，F(xiàn)e2O36 8.97%，等軸晶系。單晶體常呈八面體，較少呈菱形十二面體。 在菱形十二面體面上， 長對角線方向常現(xiàn)條紋。 集合體多呈致密塊狀和粒狀。 顏色為鐵黑色、 條痕為黑色，半金屬光澤，不透明。硬度 5.5 6.5, 比重 4.9 5.2, 無解理，具有強磁性。 還原性差，一般含有害雜質(zhì)硫和磷較高。脈石主要是石英及硅酸鹽。在選礦時可利用磁選法，處理非常方便；但是由于其結(jié)構(gòu)細密，故被還原性較差。經(jīng)過 長期風(fēng)化作用后即變成赤鐵礦。 磁鐵礦中常有相當(dāng)數(shù)量的 Ti4+ 以類質(zhì)同象代替 Fe3+，

4、還伴隨 有 Mg2+和 V3+等相應(yīng)地代替 Fe2+和 Fe3+，因而形成一些礦物亞種，即： 鈦磁鐵礦 含 TiO212% 16%。常溫鈦從其中分離成板狀和柱狀的鈦鐵礦及布紋狀的鈦 鐵晶石。 釩磁鐵礦 含 V2O5有時高達 68.41%72.04%。 釩鈦磁鐵礦 含成分更為復(fù)雜的上述兩種礦物的固溶體產(chǎn)物。 鉻磁鐵礦 含 Cr2O3 可達百分之幾。 鎂磁鐵礦 含 MgO可達 6.01%。磁鐵礦是巖漿成因鐵礦床、 接觸交代 -熱液鐵礦床、沉積變質(zhì)鐵礦床及一系列與火山作用 有關(guān)的鐵礦床中鐵礦石的主要礦物。 此外，也常見于砂礦床中。 在自然純磁鐵礦石很少遇到， 常常由于地表氧化作用使部分磁鐵礦氧化轉(zhuǎn)變

5、為半假象赤鐵礦和假象赤鐵礦。2、 赤鐵礦石，其化學(xué)式為 Fe2O3，含鐵量為 70%。由其本身結(jié) 、云母鐵礦、粘土質(zhì)赤鐵等。 磷比較少，還原較磁鐵礦好，因赤鐵礦( Hematite )為無 構(gòu)狀況的不同又可分成很多類別，赤赤鐵礦含鐵量一般為 50%鐵礦是一種比較優(yōu)良的煉鐵原料。赤鐵礦是工業(yè)生產(chǎn)的主要礦石。再生的赤鐵礦的磁鐵礦經(jīng) 過氧化以后失去磁性，但仍保存著磁鐵礦的結(jié)晶形狀的假象赤鐵礦，經(jīng)常含有一些殘余的磁 鐵礦。有時赤鐵礦中也含有一些赤鐵礦的風(fēng)化產(chǎn)物，如褐鐵礦 (2Fe2O3· 3H2O)赤鐵礦具有半金屬光澤，結(jié)晶體硬度為 5.5 6，土狀赤鐵礦硬度很低，無解理，相對密 度 4.9

6、 5.3 ，僅有弱磁性，脈石為硅酸鹽。自然界中 Fe2O3的同質(zhì)多象變種已知有兩種： -Fe2O3；-Fe2O3。-Fe2O3在自然條件下穩(wěn)定，稱為赤鐵礦； -Fe2O3在自然條件下不如 -Fe2O3 穩(wěn)定， 處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，稱之為磁赤鐵礦。赤鐵礦： Fe 69.94%， O 30.06%，常含類質(zhì)同象混入物 Ti 、Al、Mn、Fe2+、Ca、 Mg及少量 Ga和 Co。三方晶系，完好晶體少見。結(jié)晶赤鐵礦為鋼灰色，隱晶質(zhì)；土狀赤鐵礦 呈紅色，條痕為櫻桃紅色或鮮豬肝色，金屬至半金屬光澤，有時光澤暗淡，硬度5 6，比重55.3 。赤鐵礦的集合體有各種形態(tài)，形成一些礦物亞種： 鏡鐵礦為具金屬光澤的

7、玫瑰花狀或片狀赤鐵礦的集合體； 云母赤鐵礦具金屬光澤的晶質(zhì)細鱗狀赤鐵礦； 鮞狀或腎狀赤鐵礦形態(tài)呈鮞狀或腎狀的赤鐵礦。赤鐵礦是自然界中分布很廣的鐵礦物之一，可形成于各種地質(zhì)作用，但以熱液作用、沉 積作用和區(qū)域變質(zhì)作用為主。在氧化帶里，赤鐵礦可由褐鐵礦或纖鐵礦、針鐵礦 (Goethite) 經(jīng)脫水作用形成。但也可以變成針鐵礦和水赤鐵礦等。在還原條件下，赤鐵礦可轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F 礦，稱假象磁鐵礦。3、磁赤鐵礦 -Fe2O3，其化學(xué)組成中常含有 Mg、Ti 和 Mn等混入物。等軸晶系，五角三四面體晶類，多呈粒狀集合體，致密塊狀，常具磁鐵礦假象， 顏色及條痕均為褐色，硬度 5，比重 4.88 ，強磁性。磁赤鐵

8、礦主要是磁鐵礦在氧化條件下經(jīng)次生變化作用形成。磁鐵礦中的 Fe2+完全為 Fe3+所代替 (3Fe2+2Fe3+)，所以，面體位置產(chǎn)生了空位。另外，磁赤鐵礦可由纖鐵礦失水而形成，亦有由鐵的氧化物經(jīng)有機作 用而形成的。4、褐鐵礦褐鐵礦( Lim 分布得最廣泛，但 礦石的統(tǒng)稱，呈現(xiàn)土黃或棕色，含有 Fe約 62，O 多半是附存在其它鐵礦石之中。后生成的，在自然界中 eO(OH)兩種不同結(jié)構(gòu) ，比重約為 3.6 4.0 ，是針鐵礦和鱗鐵礦O 27， H褐鐵礦的吸水性很強，一般都吸附著大量的水分，在焙燒或入高爐受熱后去掉游離水和 結(jié)晶水，礦石氣孔率因而增加，大大改善了礦石的還原性。所以褐鐵礦比赤鐵礦和

9、磁鐵礦的 還原性都要好。同時，由于去掉了水分相應(yīng)地提高了礦石的含鐵量。1) 針鐵礦針鐵礦 -FeO(OH)，含 Fe62.9%。含不定量的吸附水者，稱水針鐵礦HFeO2·NH2O。斜方晶系，形態(tài)有針狀、柱狀、薄板狀或鱗片狀。通常呈豆?fàn)?、腎狀或鐘乳狀，切面具平行或放 射纖維狀構(gòu)造。有時成致密塊狀、土狀，也有呈鮞狀，顏色紅褐、暗褐至黑褐，經(jīng)風(fēng)化而成 的粉末狀、赭石狀褐鐵礦則呈黃褐色。針鐵礦條痕為紅褐色，硬度 55.5 ，比重 44.3 。而褐鐵礦條痕則一般為淡褐或黃褐色， 硬度 14，比重 3.3 4。纖鐵礦 的吸附者，稱水纖鐵2O。斜方晶系。常見鱗片狀5，比重 4.01 4.1 。 條

10、痕為桔紅色。 硬度 4 5 、 菱鐵礦erie )是含有碳酸鐵的礦石，主要8 左右。 FeCO3， FeO 62.01%，呈現(xiàn)青 含 Mg和 Mn，理2) 纖鐵礦三方晶系。常見菱面體，晶面常彎曲，其集合體成粗粒狀至細粒狀。 亦有呈結(jié)核狀、 葡萄狀、 土狀者。黃色、淺褐黃色 （ 風(fēng)化后為深褐色 ） ，玻璃光澤。硬度 3.5 4.5 ，比重 3.96 左右， 因 Mg和 Mn的含量不同而有所變化。在自然界中，有工業(yè)開采價值的菱鐵礦比其他三種礦石都少。菱鐵礦很容易被分解氧化 成褐鐵礦。一般含鐵量不高， 但受熱分解出 CO2以后，不僅含鐵量顯著提高而且也變得多孔， 還原性很好。這種礦石多半含有相當(dāng)多數(shù)

11、量的鈣鹽和鎂鹽。由于碳酸根在高溫約800900時會吸收大量的熱而放出二氧化碳，所以，我們多半先把這一類礦石加以焙燒之后再加入鼓 風(fēng)爐。6、 鈦鐵礦TiO3，厚板狀鈦鐵礦鈦鐵礦系。菱 全類質(zhì)同 鈦鐵礦顏色為鐵黑色或鋼灰色，條痕為鋼灰色或黑色；含赤鐵礦包體時呈褐色或帶褐的 紅色條痕，金屬 -半金屬光澤，不透明，無解理。硬度 56.5 ，比重 45，弱磁性。 鈦鐵礦主要出現(xiàn)在超基性巖、基性巖、堿性巖、酸性巖及變質(zhì)巖中。鈦鐵礦呈粒狀或片 狀分布于鈦磁鐵礦等礦物顆粒之間，或沿鈦磁鐵礦裂開面成定向片晶。化很大，一般呈現(xiàn)酸鹽礦（ Silicate 深綠色，比8、 硫化鐵礦Iron ）此類礦石是一種復(fù)合鹽，沒

12、有一定的化學(xué) 重為 3.8 左右，含鐵成分很低，是種較差的鐵，成分的變 石。iron許而 S的含 多其它較貴含有 FeS2，含 Fe只有 464.95 5.10 。由于這種礦石常常7、 鐵的硅酸鹽礦（ Copper）、鎳（ Nickel ）、鋅（ Zinc ）、金（ Gold）、銀（ Silver ）等，所以常被用做他 種金屬冶煉工業(yè)的原料；又由于它含有大量的硫，所以常被用來提制硫磺，鐵反而變成了副 產(chǎn)品，所以事實上已不能稱為鐵礦石。第三節(jié) 鐵礦石有益元素及有害元素構(gòu)成Fe：礦石中鐵的含量愈高愈好。含鐵量愈高，含有雜質(zhì)的脈石含量就少；當(dāng)前市場中鐵礦石 品位為 50-67 之間。Mn：是一種強還

13、原劑， 能夠在鐵水或鋼水中吸收殘余的氧和硫， 增加生鐵和鋼的硬度和強度 Ni ：是鋼鐵的合金元素，在冶煉時鎳全部還原進入生鐵，繼而使鋼性能提高。Cr: 是鋼鐵的合金元素，在冶煉時鉻大部分還原進入生鐵，增加鋼的抗腐蝕能力。Ti ：具有護爐作用。S：礦石中硫以黃鐵礦、磁黃鐵礦、石膏、重晶石等形式存在。燒結(jié)過程中絕大部分硫化物中 的硫被除掉而硫的存在會給冶煉帶來很多困難，因此，礦石中含硫越少越好，對含硫高的礦 石必須經(jīng)過處理后才能使用，一般要求鐵精礦中硫的含量在百分之四以下。P：鐵礦石中磷以磷石灰和鹵磷灰石和藍鐵礦等形式存在，如在鋼種存在，會是鋼的強度和硬 度增加，導(dǎo)致在冷加工中易于斷裂，即 產(chǎn)生所

14、謂的冷脆，一般要求鐵精礦中磷含量在百分之 0.1 以下。As：鐵礦石中砷以磷灰石和鹵磷灰石等形式存在，砷能降低金屬的焊接性能，惡化其物 理性能，此外，砷有劇毒性，當(dāng)鋼中砷含量超過百分之 0.1 以上時，就會使剛冷脆，并使鋼 的焊接性變壞，因此，一般要求鐵礦石中砷含量在 百分之 0.04 以下， Zn：在礦石中常以閃鋅礦狀態(tài)存在，鋅不溶于生鐵，故在高爐冶煉時鋅不進入生鐵中，但它 是一種有害雜質(zhì)，在爐內(nèi)被還原蒸發(fā)形成氧化鋅沉積形成爐瘤，導(dǎo)致高爐崩料，懸料，導(dǎo)致 鐵水質(zhì)量變低，一般含量在限制在百分之 0.2 以下。Pb：在高爐里鉛容易被還原，由于密度大，沉入爐底磚峰，破壞爐底磚的完整。一般含量要 求在百分之 0.1 以下。