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中钢网新闻中心行业动态国内钢市浅析影响铁矿石性能的因素

浅析影响铁矿石性能的因素

分享打印 2013-12-18 13:58 编辑:薇薇     来源: 中国联合钢铁网     字体: [大][中][小]    

导读:传统意义上对铁矿石性能的理解更多的是其理化特性,如化学成分、粒度组成、气孔率、等宏观特征。而每种铁矿石本身是“独一无二”的,即使化学成分非常接近的铁矿石,因其成矿机理的不同,个性差异很大,因此在评价铁矿石性能时要综合考虑影响铁矿石性能的多个因素。

  随着全球钢铁工业规模急剧扩张,国内传统的优质铁矿粉资源渐渐枯竭,每年需要大量进口外矿,随着进口矿石量的增加,进口国也呈多元化趋势,矿种由最初主流澳大利亚,巴西、印度扩大至南非、加拿大、菲律宾、印尼等十几个国家。因此,对铁矿石性能的研究得到了钢企以及矿石贸易商的重视。

  传统意义上对铁矿石性能的理解更多的是其理化特性,如化学成分、粒度组成、气孔率、等宏观特征。而每种铁矿石本身是“独一无二”的,即使化学成分非常接近的铁矿石,因其成矿机理的不同,个性差异很大,因此在评价铁矿石性能时要综合考虑影响铁矿石性能的多个因素。

  一 常温特性方面

  1) 化学成分 传统意义上把化学成分作为主要评判标准,关注重心是铁矿石中的TFe,忽略了TFe指铁矿石中的铁元素,即Fe3+和Fe2+的总和,而铁矿石中的FeO含量对烧结矿的影响显著。因此铁品位相同的铁矿石因为FeO含量的差异,铁矿石性能以及烧结矿性能有很大区别,烧结矿FeO含量是烧结生产和高炉冶炼的重要质量指标之一,生产实践表明降低烧结矿FeO含量将有利于降低烧结能耗,改善烧结矿的还原性,降低高炉冶炼焦比,大量节约能源(也有研究表明:烧结矿FeO每波动1%,影响高炉焦比1%~1.5%,影响高炉产量1%~1.5%)。由此可见,厂家在购买铁矿石时关注品位的同时一定要关注FeO的含量,烧结矿中FeO的含量影响其还原性。对于脉石(SiO2)因矿物赋存状态以高岭土、石英和三水铝石三种形态存在,不同的赋存状态影响烧结特性,故在铁品位接近时,不应以铁矿石的SiO2含量作为单一的评判标准,要考虑它的赋存状态。

  2)烧损 随着全球钢铁工业的急剧扩张,传统优质铁矿石资源逐渐枯竭,取而代之的是高结晶水低品位矿粉。对高结晶水褐铁矿的认识很多业内人士存在一个误区,认为烧结失去结晶水后能提高烧结矿品位,购买价位低于赤铁矿的褐铁矿从经济上更合算。需要说明的是,当前高炉褐铁矿配比增加的主要原因是优质资源的缺乏,而非使用褐铁矿更能发挥高炉产能。褐铁矿失去结晶水品位提高,但烧结矿产量相应下降是不争的事实。同时褐铁矿类型的铁矿石被大量使用,使得烧结固体燃耗升高,导致烧结矿FeO含量明显反弹。最近研究发现褐铁矿结晶水热分解吸收热量与结晶水含量不成正比,热分解吸收热量与褐铁矿结晶水分解速率、晶格形成及晶格能等相关,因此之前一直认为结晶水分解吸收热量可以忽略不计的说法有待商榷。

  3)粒度 由于机械化采矿的发展,致使产生的铁矿粉量迅速增加,而富铁矿日益减少,使选矿成为必需的工艺,选矿要求降低矿石的粒度,以使脉石解离,因此选出精矿的粒度也就更细了。另外,由于不同产地的铁矿粉的品质差异较大,就粒度构成而言,不同产地的铁矿粉其粒度构成有很大的差别。粒度是衡量铁矿粉品质的一项重要指标。铁矿石贸易合同中,双方对粒度指标的要求十分苛刻,其主要原因在于粒度分布直接关系到铁矿石的价格;对烧结和球团生产工艺,铁矿石粒度分布直接与其用途密切相关,一般来讲,细粒度的铁矿粉主要用于球团生产工艺,而相对粗粒度的铁矿粉主要用于烧结生产工艺;铁矿粉的粒度分布在很大程度上决定着烧结料层的透气性,进而对烧结矿产、质量有重要影响。因而,有必要对铁矿粉的粒度组成情况作详细的调查分析。

  4)气孔率 同一产地或不同产地的铁矿石气孔率存在的差异,主要原因在于其成矿的地质条件及成矿机理的不同,铁矿石所含铁矿物种类以及烧损不同,进而表现为铁矿石的气孔率不同,总体上来讲,以赤铁矿为主的铁矿石气孔率较高,与此相反,以磁铁矿为主的铁矿石有着较低的气孔率。因气孔率不同,铁矿石对烧结生产将产生不同的影响。

  二 基础特性方面

  常温特性上很多似曾相识的铁矿石,其本质有很大的区别,主要原因在于其自身特性差异造成的,烧结过程铁矿粉与CaO的反应能力、与其生成粘结相的液相量是其基础特性的一项非常重要指标。

  如铁矿粉与CaO的反应能力过弱,则意味着不易生成低熔点的液相,从而不利于铁矿粉的液相粘结,导致烧结矿强度的下降;同时因为复合铁酸钙的形成能力过低,从而影响烧结矿还原性的改善。但是铁矿粉与CaO的反应能力也不宜过强,否则在烧结过程中会引起大量液相的快速形成,导致起固结骨架作用的核矿石减少及容易形成薄壁大孔结构,烧结层透气性恶化,从而影响烧结矿的产量和质量。由此可见,铁矿粉与CaO的反应能力过弱或过强均难获得产质量指标优良的烧结矿。

  低熔点液相的产生,更需要有能粘结周围未熔矿粉的“有效液相”。因而,铁矿粉的液相流动性对烧结矿固结更具实际意义,不同种类的铁矿粉,由于其自身特性的差异,形成的液相在烧结过程中流动性必然有所差异。把握各种铁矿粉的液相流动特征,对强化烧结过程和改善烧结矿质量有着重要的意义。烧结矿是由粘结相(熔化物)粘结未熔的粗粒矿粉固结而成,由于核矿石的自身强度高于粘结相自身强度,故粘结相的自身强度成为制约烧结矿强度的主要因素,而影响粘结相矿物组成和微观结构的主要因素则是组成粘结相的矿物种类以及碱度。自身强度较高的粘结相可以产生牢固的粘结作用,提高烧结体的固结强度。

  总而言之,世界上没有十全十美的矿石,对铁矿石的综合评价更能准确反应其价值。如澳洲杨迪矿,虽然其品位低,含结晶水高,但其具有制粒性好(同样是澳洲褐铁矿罗布河其制粒性缺很差)、与CaO的反应能力很强,反应过程容易形成液相的优点,不过因其液相形成过程不易控制等特点,在高褐铁矿配比过程中要配加与其能形成互补的其它矿粉实现矿产资源的高效利用。而对于巴西卡拉加斯粉矿和巴西精粉其铁品位很高,但其具有制粒性差、与CaO的反应能力差,反应过程难形成液相等特点,其澳洲纽曼矿综合价值比较要差很多。

  因此,无论钢贸上还是钢铁企业在购买铁矿石时除了关注铁矿石的价格外,更要综合考虑铁矿石的价格。

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