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铁矿石分类及成矿分析

1铁矿石是钢铁生产企业的重要原材料,天然矿石(铁矿石)经过破碎、磨碎、磁选、浮选、重选等程序逐渐选出铁。

凡是含有可经济利用的铁元素的矿石叫做铁矿石。

铁矿石的种类很多,用于炼铁的主要有磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)和菱铁矿(FeCO3)等。

铁矿石试样经盐酸溶解后,其中的铁铁矿石转化为Fe3+。

在强酸性条件下,Fe3+可通过SnCl2还原为Fe2+。

Sn2+将Fe3+还原完毕后,甲基橙也可被Sn2+还原成氢化甲基橙而褪色,因而甲基橙可指示Fe3+还原终点。

Sn2+还能继续使氢化甲基橙还原成N ,N-二甲基对苯二胺和对氨基苯磺酸钠。

可以直接投入炼钢炉炼钢的铁矿石旧称“平炉富矿”,可以直接用于炼铁的铁矿石旧称“高炉富矿”,都带个“富”字。

这些富矿最好是磁铁矿和赤铁矿,它们的含铁量都在70%以上。

贫矿,或者是有害杂质较多的铁矿,则需要先经过选矿,成本一下子就上去了。

铁矿石的分类十分复杂,可以按主要成分、有害杂质、结构形态、脉石种类等许多角度来分,每种角度都能分出许多种,工业上选用哪一种,对应于什么样的工艺流程,有非常多的讲究, 铁矿物分类铁都是以化合物的状态存在于自然界中,尤其是以氧化铁的状态存在的量特别多。

磁铁矿(MagnetITe )是一种氧化铁的矿石,主要成份为Fe3O4,是Fe2O3和FeO 的复合物,呈黑灰色,比重大约5.15磁铁矿左右,含Fe72.4%,O 27.6%,具有磁性。

在选矿(Beneficiation )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。

赤铁矿(Hematite )也是一种氧化铁的矿石,主要成份为Fe2O3,呈暗红色,比重大约为5.26,含Fe70%,O 30%,是最主要的铁矿石。

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(Red hematite )、镜铁矿(SPEcularhematite )、云母铁矿(Micaceous hematite )、粘土质赤铁(Red Ocher )等。

[3] (Limonite )这是含有氢氧化铁的矿石。

它是针铁矿(Goethite )HFeO2和鳞铁矿(LepidoCRocite)FeO(OH)两种不同结构矿石的统称,也有人把它主要褐铁矿成份的化学式写成mFe2O3.nH2O,呈现土黄或棕色,含有Fe约62%,O 27%,H2O 11%,比重约为3.6~4.0,多半是附存在其它铁矿石之中。

菱铁矿(Siderite)是含有碳酸亚铁的矿石,主要成份为FeCO3,呈现青灰色,比重在3.8左右。

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℃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。

编辑本段品位要求铁矿石的品位指的是铁矿石中铁元素的质量分数,通俗来铁矿石说就是含铁量。

比如说,铁矿石的品位为62,指的是其中铁元素的质量分数为62%对于赤铁矿(主要成分为Fe2O3),理论最高品位为70%对于磁铁矿(主要成分为Fe3O4),理论最高品位为72.4%对于菱铁矿(主要成分为FeCO3),理论最高品位为48.3%对于褐铁矿(主要成分为Fe2O3.H2O),理论最高品位为62.9%有益与有害元素铁矿石中有益与无益元素:铁矿石中的杂质很多,根据其对冶炼过程及其对产品质量的影响又可分为有益的与有害的两类。

1.有害杂质(元素)指影响选冶的杂质。

常见和最主要的有害杂质有:硫、磷、砷、钾、钠、氟等。

(1)磷磷在矿石中一般以磷灰石(3CaO?P2O5)状态存在,也有以蓝铁矿(3FeO?As3O5)状态存在。

磷在高炉中全部被还原并大部分进入生铁。

含磷多的钢铁在低温加工时易破裂,即所谓“冷脆”。

(2)硫2硫在矿石中主要以黄铁矿(FeS2)存在,也有以黄铜矿(FeS?、CuS)或硫酸盐(CaSO4.2H2O\BaSO4)状态存在。

冶炼时硫部分被还原进入生铁,钢铁中含硫在其热加工时易产生“热脆”。

高炉冶炼时虽然可以脱硫,但却要多消耗焦碳(提高炉温)和石灰石(提高炉渣碱度),以至提高生产成本,因此入炉铁矿石要求含硫应< 0.15%。

(3)钾、钠常存在于霓石、钠闪石、云石之中。

它们的最大危害性是降低铁矿石的软化点,常常因此造成高炉结瘤。

含钾、钠高的矿石往往容易影响高炉冶炼的顺行。

(4)砷砷在一般铁矿石中很少,但在褐铁矿中比较常见,它以毒砂(FeAs2S)或其它氧化物(As2O3、As3O5)的形态存在,砷在冶炼时大部分进入生铁,当钢中砷含量超过0.1%时会使钢冷脆冷脆,并影响钢的焊接性能。

2.有益元素(杂质)铁矿石中有些元素对冶炼过程不一定带来好处,但是它们却往往能改善产品的某些性能,象这些元素我们称它为有益元素。

这类元素常见的有:锰、镍、铬、钒、钛等。

1.硫铁矿矿石的主要有益伴生元素中国硫铁矿床中,除部分沉积变质型矿床矿石组分比较单一、以硫铁矿为主、其他有用组分较少外,大多数矿床都含有多种有益组分。

据统计,在硫铁矿矿石及其氧化矿石内含有的有益伴生组分将近有15种,有:铜、金、银、镓、碲、钴、镉、锗、铊、锰等,有利于硫铁矿床的综合开发利用。

2.硫铁矿矿石的主要有害组分及影响硫铁矿在制硫酸时的主要有害组分有:砷、氟、铅、锌、碳、钙、镁、碳酸盐等。

砷:在硫酸生产中,砷会使触媒中毒,生成氧化砷结晶,使转化率下降,并堵塞管道,造成清理困难,还容易使人中毒;排出的污水中含砷会造成环境污染。

氟:焙烧时大部分以氟化氢存在,小部分为四氟化硅。

氟化氢能使触媒粉碎;四氟化硅能使触媒结块,导致触媒阻力升高,转化率降低。

在酸洗流程中,生成的氢氟酸,会腐蚀砖衬里和磁环;在水洗流程中,因氟的溶解度大,大部分随污水排出,会污染饮用水和影响农作物生长。

铅锌;焙烧过程中熔点较低,易使焙烧炉产生结疤现象。

碳:含量较多时,在焙烧过程中发热很高,炉温不易控制,还要消耗较多的氧,生成一氧化碳或二氧化碳,影响转化。

钙、镁碳酸盐:硫铁矿石中的钙、镁碳酸盐脉石(白云石、方解石)使硫铁矿在焙烧过程中分解出二氧化碳气体,稀释了炉气中二氧化硫的浓度。

同时,氧化钙和氧化镁还吸收部分二氧化硫形成硫酸钙和硫酸镁,降低了硫的利用率,使设备的生产能力下降。

而且新形成的钙、镁硫酸盐残留在硫铁矿石的烧渣中,影响综合利用。

在制造二硫化碳人造纤维时,硫铁矿石中的沥青和砷是有害杂质。

在造纸工业中,制亚硫酸盐纸浆的硫不能含硒,因为硒会使纸发黑。

在制造火柴和炸药时,硫中不能含微量的二氧化硅杂质,因为二氧化硅会妨碍燃烧。

3铁矿石选矿铁矿石是钢铁生产企业的重要原材料,一般低于50%品位的铁矿石需要经过选矿才能冶炼利用。

天然矿石(铁矿石)经过破碎、磨碎、磁选、浮选、重选等程序逐渐选出铁。

针对中国铁矿石存在的特点,以及钢铁工业对铁精矿更高的要求等给中国选矿工作者提出了新的挑战。

因此对中国冶金矿山选矿技术有了更深的发展要求,随之而来的就是促发选矿设备的进一步提高。

选矿工艺流程应该尽可能的高效、简单,比如抓好节能设备的开发,要尽可能以最合适的流程取得最佳的效果等。

在选矿厂中,破碎和磨碎作业的设备投资、生产费用、电能消耗和钢材消耗往往所占的比例最大,故破碎和磨碎设备的计算选择及操作管理的好坏,在很大程度上决定着选矿厂的经济效益。

中国铁矿资源中易选的铁矿资源日益减少,铁矿资源特点是贫矿多,富矿少,伴生矿产多,矿石组分比较复杂,矿石嵌布粒度大多较细,给选矿造成一定的困难。

从技术上来讲,迫切需要先进的技术、先进的工艺和先进的设备,来推动贫铁矿资源的高效开发与利用。

从经济效益来讲,选矿厂对于贫铁矿的生产,必须扩大生产规模,必须扩大原矿的处理能力,节能降耗,降低选矿加工成本,才会有较好的经济效益。

在矿石进入磨矿作业之前,将混入矿石中的一部分脉石矿物预选剔除,实现该丢早丢,以利于提高原矿品位。

采用超细碎粗粒抛尾优化的预选工艺,这是贫铁矿提高生产能力、节能降耗、创造较好的经济效益行之有效的方法。

深湘辊式柱磨机与低品位铁矿的作用嵌布粒度极细低品位铁矿石在进行超细碎作业时,由于铁矿石在料层的状况下,受到快速旋转的磨辊反复多次碾压和搓揉,使得矿石碾压成细粒及粉末状。

从而使有用矿物与脉石的结合界面即会发生疲劳断裂或发生微裂纹和内应力,部分的结合界面也会完全分离。

这样很大一部分有用矿物便获得了完全的单体解离,另一部分没有完全单体解离的颗粒内部的结合界面处,也会产生微裂纹或内应力。

当获得了完全单体解离或部分单体解离的颗粒,进入预选作业粗粒抛尾时,便可获得品位较高的粗精矿和品位较低的尾矿。

这种脉石矿物较少的粗精矿进入球磨机时,没有完全单体解离的颗粒内部的结合界面,由于含有大量的微裂纹和内应力,因此在球磨机中,这部分颗粒中的有用矿物和脉石便很容易获得更好的单体解离。

这样粗精矿磨矿后有利于磁选精选作业提高最终精矿的品位。

嵌布粒度极细低品位铁矿石经辊式柱磨机超细碎后,预选:干式弱磁选可以抛弃40%左右品位较低的尾矿,湿式弱磁选可以抛弃50%左右品位较低的尾矿。

其原因在于辊式磨机超细碎产品的粒度很小,粒度分布范围广,其中-5mm以下的粒级达80%以上,-1mm以下的粒级达50%以上,-200目粒级达20%左右,其超细碎产品呈粉末状,所以这种粒级分布的铁矿石进行预选,粗粒抛尾时会获得显著的选别效果。

4铁矿成矿理论一、成矿条件和地层岩浆岩构造三者关系密切1.层位与岩性对铁矿的控制1)稳定的层位2)含矿层位往往是大范围分布, 一般沿走向延展数千米至数百千米, 沿剖面矿体厚度数米至数十米;3) 铁矿层的产状与地层产状基本一致;4) 矿层顶底板围岩岩性与铁矿体富集存在明显依存关系, 当矿层底板为含砾砂岩时, 矿层稳定, 且延展较大, 若为砂质板岩或二者交替出现时, 矿体则延展较小, 多为透镜体, 从而反映了海水深度的变迁及环境对铁质的富集有着直接的影响。

2 岩相古地理对成矿的控制一个地区强烈的上升造陆运动,容易造成地层间角度不整合接触,运动强度的不同又使得方向的改变。

3 古构造对成矿的控制地台与褶皱带的结合地带,容易发生构造运动。

4 变质作用对成矿的控制1)变质作用的影响: 当在动力活动强烈的挤压部位, 由于动力变质热液的影响, 有机硫( H2S) 和处于还原环境中赤铁矿, 在还原剂( H、HS) 的作用下, 还原为磁铁矿。

因此,铁矿体中磁铁矿含量明显增多, 粒度加粗( 由微细粒变为中粗粒) , 常形成厚度较大的磁铁矿体, 且磁铁矿石中普遍出现大量的黄铁矿, 硫含量也略高于赤铁矿。

故动力变质作用是使赤铁矿变成磁铁矿的一个重要因素。

2) 热液变质作用的影响: 在空间位置上,当铁矿层呈现出愈靠近岩体或岩脉, 铁矿石磁性率愈增高的趋势, 故岩浆热液活动是该区磁铁矿形成的重要原因之一。

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