烧结原料的准备及加工处理--技术文章

                三、烧结原料的准备及加工处理
一、烧结原料及其特性
      烧结用的原料有铁矿石、锰矿石、溶剂、燃料及工业废弃物。
      1、铁矿石
      在地壳中含铁矿物种类很多，凡能在现代技术条件下较为经济地提出含铁矿物的岩石称之为铁矿石。根据铁矿石的主要含铁矿物可以把铁矿石分为磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石和菱铁矿石等四种类型。
      ⑴、磁铁矿石
      磁铁矿石主要的化学成分为Fe₃O₄，理论含铁量为72.4%。磁铁矿也可看作FeO· Fe₂O₃，磁铁矿的晶体多成八面体，它的组成结构比较致密坚硬，一般成块状或粒状。它的外表颜色为钢灰色和黑灰色，条痕色为黑色。
      磁铁矿的密度为4.9～5.2克/厘米³，硬度为5.5～6.5，它具有金属光泽但较暗，并有磁性，因此比其它类型铁矿石易于分选。
      磁铁矿的脉石主要为石英，各种硅酸盐（如绿泥石等）于碳酸盐，有时还含有少量粘土。此外由于矿石中含有黄铁矿及磷灰石，有时有闪锌矿黄铜矿，所以一般磁铁矿含硫、磷均高，并且含有锌和铜。
      含钛和钒较多的磁铁矿叫钛磁铁矿和钒钛磁铁矿。
      地表层的磁铁矿由于氧化作用部分被氧化成赤铁矿，但仍保持磁铁矿的结晶形态，这种矿石叫假象赤铁矿或半假象赤铁矿。根据磁铁矿和假象赤铁矿在矿石中含量不同，一般用磁性率，即FeO/TFe的百分率来分类：
                         磁性率=FeO/TFe× 100%
      式中：FeO——矿石中全铁含量，%；
                TFe——矿石中氧化铁含量，%。
      磁性率=42.8%为纯磁铁矿；
      磁性率> 28.6%为磁铁矿；
      磁性率=28.6%～14.3%为半假象赤铁矿；
      磁性率< 14.3%为假象赤铁矿。
      硅酸铁矿及碳酸铁矿中含有FeO，但这部分铁不具有磁性，。所以菱铁矿（磁性率为1.4）、黄铁矿、磁黄铁矿（磁性率> 3.5）、褐铁矿及镜铁矿都不能用磁性率来衡量。
      磁铁矿结晶结构很致密，所以它的还原性比其它铁矿差。
      ⑵、赤铁矿石
      主要的含铁矿物为赤铁矿，化学式为Fe₂O₃，含铁70%，含氧30%。它的结晶外形为片状和板状集合体，片状表面有金属光泽，明亮如镜的叫镜铁矿；细小片状的叫云母状赤铁矿；红土状赤铁矿（铁赭石）系红色粉末，没有光泽。此外还有胶体沉积形成的鲕状、豆状和肾状等集合体。结晶的赤铁矿外表颜色为钢灰色和铁黑色，其它为暗红色，但条痕色均为暗红色。
      赤铁矿的物理组织结构相差很悬殊，由非常致密的结晶到很松散的粉末。结晶的赤铁矿硬度达到5.5～6，土状及粉状则硬度很低，赤铁矿的比重为4.8～5.3。
      在赤铁矿中往往含有1～8%的残余磁铁矿以及部分风化而生成的褐铁矿，脉石常常为石英质。一般含硫、磷低，因此可用来冶炼低磷贝氏铁。赤铁矿还原性好。
     ⑶、褐铁矿石
      主要含铁矿物为含水的Fe₂O₃，它的化学组成可用mFe₂O_3·nH₂O来表示。根据含结晶水的不同，褐铁矿可分为以下五种类型：
      水赤铁矿（2Fe₂O_3·H₂O）：含5.23%的结晶水，66.1%铁；
      针铁矿（Fe₂O₃_·H₂O）：含10.11%的结晶水，62.9%铁；
      褐铁矿（2Fe₂O₃_·3H₂O）：含14.39%的结晶水，60.0%铁；
      黄针铁矿（Fe₂O_3·2H₂O）：含18.37%的结晶水，57.2%铁；
      黄赭石（2Fe₂O_3·3H₂O）：含25.23%的结晶水，52.2%铁。
      自然界的褐铁矿大部分以2Fe₂O_3·3H₂O形态存在。褐铁矿的密度为3.0～4.2克/厘米³，硬度1～4。由于褐铁矿是其它铁矿风化后生成的，所以质地松软、密度小、含水大。因此不宜直接入炉，必须经过焙烧或造块。
      自然界中褐铁矿的富矿很少，一般含铁37～55%。由于褐铁矿多存在于水成岩中，所以脉石多为可溶性的碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐等盐类溶解后留下的矿物，或者在矿床生成时从混浊状沉积下来的泥土、铝土矿等。因而褐铁矿的硫、磷、砷等有害元素的含量一般较高。
      ⑷、菱铁矿石
     主要含铁矿物为菱铁矿，其化学式为FeCO₃。菱铁矿含Fe48.2%，FeO62.1%，CO237.9%。自然界中常见的一种是坚硬的菱铁矿，其外表颜色为带黄褐色褐灰色，风化后变为深褐色。条痕色为灰色或带黄色。玻璃光泽，密度为3.9克/厘米³，硬度为3.5～4。
      菱铁矿露出地表面部分，很容易风化成褐铁矿。在自然界中分布较广的为粘土质菱铁矿，它是沉积于泥沙中的矿床，夹杂不少泥土与泥沙。有时还和泥碳状的物质共生而呈黑色。被称为碳质铁矿。
     菱铁矿常夹杂有镁、锰、钙等碳酸盐，这些碳酸盐的结晶体都是同一类型的菱面体。菱铁矿石一般含铁Fe30～40%。经过焙烧后，其含铁量显著增加，矿石也变得多孔，易破碎，其还原性也好。
      2、锰矿石
      锰矿石是用来制造锰烧结矿供高炉冶炼锰铁得原料。有时在铁矿烧结配料中加入少量锰矿粉，其目的使高炉炉渣的MnO含量达到6～10%，以降低炉渣的粘度，提高炉渣的流动性。锰矿粉对于提高烧结的产量及质量也是有利的。但锰矿的价格比较贵，因此在一般情况下烧结不配加锰矿粉。自然界蕴藏着很丰富的锰矿资源，但在目前技术条件下可供开采的锰矿却为数不多。主要有软锰矿、硬锰矿、水锰矿、褐锰矿及菱锰矿。