一、燒結(jié)原料及其特性
燒結(jié)用的原料有鐵礦石、錳礦石、溶劑、燃料及工業(yè)廢棄物。
1、鐵礦石
在地殼中含鐵礦物種類很多,凡能在現(xiàn)代技術(shù)條件下較為經(jīng)濟地提出含鐵礦物的巖石稱之為鐵礦石。根據(jù)鐵礦石的主要含鐵礦物可以把鐵礦石分為磁鐵礦石、赤鐵礦石、褐鐵礦石和菱鐵礦石等四種類型。
⑴、磁鐵礦石
磁鐵礦石主要的化學(xué)成分為Fe3O4,理論含鐵量為72.4%。磁鐵礦也可看作FeO· Fe2O3,磁鐵礦的晶體多成八面體,它的組成結(jié)構(gòu)比較致密堅硬,一般成塊狀或粒狀。它的外表顏色為鋼灰色和黑灰色,條痕色為黑色。
磁鐵礦的密度為4.9~5.2克/厘米3,硬度為5.5~6.5,它具有金屬光澤但較暗,并有磁性,因此比其它類型鐵礦石易于分選。
磁鐵礦的脈石主要為石英,各種硅酸鹽(如綠泥石等)于碳酸鹽,有時還含有少量粘土。此外由于礦石中含有黃鐵礦及磷灰石,有時有閃鋅礦黃銅礦,所以一般磁鐵礦含硫、磷均高,并且含有鋅和銅。
含鈦和釩較多的磁鐵礦叫鈦磁鐵礦和釩鈦磁鐵礦。
地表層的磁鐵礦由于氧化作用部分被氧化成赤鐵礦,但仍保持磁鐵礦的結(jié)晶形態(tài),這種礦石叫假象赤鐵礦或半假象赤鐵礦。根據(jù)磁鐵礦和假象赤鐵礦在礦石中含量不同,一般用磁性率,即FeO/TFe的百分率來分類:
磁性率=FeO/TFe× 100%
式中:FeO——礦石中全鐵含量,%;
TFe——礦石中氧化鐵含量,%。
磁性率=42.8%為純磁鐵礦;
磁性率> 28.6%為磁鐵礦;
磁性率=28.6%~14.3%為半假象赤鐵礦;
磁性率< 14.3%為假象赤鐵礦。
硅酸鐵礦及碳酸鐵礦中含有FeO,但這部分鐵不具有磁性,。所以菱鐵礦(磁性率為1.4)、黃鐵礦、磁黃鐵礦(磁性率> 3.5)、褐鐵礦及鏡鐵礦都不能用磁性率來衡量。
磁鐵礦結(jié)晶結(jié)構(gòu)很致密,所以它的還原性比其它鐵礦差。
⑵、赤鐵礦石
主要的含鐵礦物為赤鐵礦,化學(xué)式為Fe2O3,含鐵70%,含氧30%。它的結(jié)晶外形為片狀和板狀集合體,片狀表面有金屬光澤,明亮如鏡的叫鏡鐵礦;細小片狀的叫云母狀赤鐵礦;紅土狀赤鐵礦(鐵赭石)系紅色粉末,沒有光澤。此外還有膠體沉積形成的鮞狀、豆狀和腎狀等集合體。結(jié)晶的赤鐵礦外表顏色為鋼灰色和鐵黑色,其它為暗紅色,但條痕色均為暗紅色。
赤鐵礦的物理組織結(jié)構(gòu)相差很懸殊,由非常致密的結(jié)晶到很松散的粉末。結(jié)晶的赤鐵礦硬度達到5.5~6,土狀及粉狀則硬度很低,赤鐵礦的比重為4.8~5.3。
在赤鐵礦中往往含有1~8%的殘余磁鐵礦以及部分風化而生成的褐鐵礦,脈石常常為石英質(zhì)。一般含硫、磷低,因此可用來冶煉低磷貝氏鐵。赤鐵礦還原性好。
⑶、褐鐵礦石
主要含鐵礦物為含水的Fe2O3,它的化學(xué)組成可用mFe2O3· nH2O來表示。根據(jù)含結(jié)晶水的不同,褐鐵礦可分為以下五種類型:
水赤鐵礦(2Fe2O3·H2O):含5.23%的結(jié)晶水,66.1%鐵;
針鐵礦(Fe2O3·H2O):含10.11%的結(jié)晶水,62.9%鐵;
褐鐵礦(2Fe2O3·3H2O):含14.39%的結(jié)晶水,60.0%鐵;
黃針鐵礦(Fe2O3·2H2O):含18.37%的結(jié)晶水,57.2%鐵;
黃赭石(2Fe2O3·3H2O):含25.23%的結(jié)晶水,52.2%鐵。
自然界的褐鐵礦大部分以2Fe2O3·3H2O形態(tài)存在。褐鐵礦的密度為3.0~4.2克/厘米3,硬度1~4。由于褐鐵礦是其它鐵礦風化后生成的,所以質(zhì)地松軟、密度小、含水大。因此不宜直接入爐,必須經(jīng)過焙燒或造塊。
自然界中褐鐵礦的富礦很少,一般含鐵37~55%。由于褐鐵礦多存在于水成巖中,所以脈石多為可溶性的碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽等鹽類溶解后留下的礦物,或者在礦床生成時從混濁狀沉積下來的泥土、鋁土礦等。因而褐鐵礦的硫、磷、砷等有害元素的含量一般較高。
⑷、菱鐵礦石
主要含鐵礦物為菱鐵礦,其化學(xué)式為FeCO3。菱鐵礦含Fe48.2%,FeO62.1%,CO237.9%。自然界中常見的一種是堅硬的菱鐵礦,其外表顏色為帶黃褐色褐灰色,風化后變?yōu)樯詈稚l痕色為灰色或帶黃色。玻璃光澤,密度為3.9克/厘米3,硬度為3.5~4。
菱鐵礦露出地表面部分,很容易風化成褐鐵礦。在自然界中分布較廣的為粘土質(zhì)菱鐵礦,它是沉積于泥沙中的礦床,夾雜不少泥土與泥沙。有時還和泥碳狀的物質(zhì)共生而呈黑色。被稱為碳質(zhì)鐵礦。
菱鐵礦常夾雜有鎂、錳、鈣等碳酸鹽,這些碳酸鹽的結(jié)晶體都是同一類型的菱面體。菱鐵礦石一般含鐵Fe30~40%。經(jīng)過焙燒后,其含鐵量顯著增加,礦石也變得多孔,易破碎,其還原性也好。
2、錳礦石
錳礦石是用來制造錳燒結(jié)礦供高爐冶煉錳鐵得原料。有時在鐵礦燒結(jié)配料中加入少量錳礦粉,其目的使高爐爐渣的MnO含量達到6~10%,以降低爐渣的粘度,提高爐渣的流動性。錳礦粉對于提高燒結(jié)的產(chǎn)量及質(zhì)量也是有利的。但錳礦的價格比較貴,因此在一般情況下燒結(jié)不配加錳礦粉。自然界蘊藏著很豐富的錳礦資源,但在目前技術(shù)條件下可供開采的錳礦卻為數(shù)不多。主要有軟錳礦、硬錳礦、水錳礦、褐錳礦及菱錳礦。
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