铁矿石还原性及其性质

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1、铁矿石还原性及其性质　　铁在自然界（地壳）分布很广，但由于铁很容易与其它元素化合而成各种铁矿物（化合物）存在，所以地壳层很少有天然纯铁存在。我们所说的铁矿石还原性是指在现代技术条件下能冶炼出铁来而又在经济上合算的铁矿物。铁矿石还原性是由一种或几种含铁矿物和脉石组成，其中还夹带一些杂质。脉石亦是由一种或几种矿物（化合物）组成。含铁矿物和脉石都叫矿物，都是具有一定的化学组成和结晶构造的化合物。　　一、铁矿石还原性的种类及其特性　　自然界含铁矿物很多，已被人们认识的就有300多种，但现阶段用作炼铁原料的还只有二十几种，其中最主要

2、的是磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿四种类型。　　（一）磁铁矿　　磁铁矿主要含铁矿物为四氧化三铁，其化学分子式为Fe3O4。理论含铁量为72.4%，外表颜色通常为炭黑色或略带有浅兰的黑色，有金属光泽，条痕（在表面不平的白瓷板上划道时板上出现的颜色）黑色。俗称青矿。这种矿石最突出的特点是具有磁性，这也是它名称的由来。磁铁矿一般很坚硬，组织致密，还原性能差。一般磁铁矿的硬度在5.5～6.5之间，比重在4.6～5.2之间。自然界这种矿石分布很广，贮量丰富。　　然而，地壳表层纯磁铁矿却很少见，因为磁铁矿是铁的非高价氧化物，所以遇氧或

3、水要继续氧化。由于氧化作用使部分磁铁矿被氧化成赤铁矿，但仍保持磁铁矿的结晶形态，这种矿石我们称它为假象赤铁矿和半假象赤铁矿。通常我们用下面的方法，即为铁矿石还原性中的全铁（TFe）与氧化亚铁（FeO）的比值来划分，对纯磁铁矿其理论值为2.34，比值越大说明铁矿石还原性氧化程度越高。　　当TFe/FeO<3.5为磁铁矿　　TFe/FeO=3.5～7为半假象赤铁矿　　TFe/FeO>7为假象赤铁矿　　这里应当指出的是，这种划分只适用于由单一的磁铁矿和赤铁矿组成的铁矿床。如果矿石中含有硅酸铁（FeO·SiO2）、硫化铁（FeS）

4、和碳酸铁（FeCO3）等，由于其中的FeO（或Fe++）不具磁性，如比较时把它们也计算在FeO内就会出现假象。　　另外，有的磁铁矿还含有钛（TiO2）和钒（V2O5）的氧化物，我们把它们分别叫做钛磁铁矿、钒磁铁矿或钒钛磁铁矿。也有和黄铁矿（FeS）共生的则叫做磁黄铁矿。　　（二）赤铁矿　　赤铁矿是指不含结晶水的三氧化二铁，其化学分子式为Fe2O3（三氧化二铁）。纯赤铁矿理论含铁量为70%。它外表颜色从红到浅灰，有时为黑色，条痕暗红色。俗称“红矿”。赤铁矿结晶组织不一，从非常致密到很分散很松软的粉状，因而硬度也不一，前者一般

5、为5.5～6.5之间，后者则很低。一般较磁铁矿易还原。比重为4.8～5.3之间。　　赤铁矿在自然界中贮量丰富，但纯净的赤铁矿较少，常与磁铁矿、褐铁矿等共生。　　（三）褐铁矿　　褐铁矿是含结晶水的三氧化二铁，化学式可用mFe2O3·nH2O表示。它实际上是由针铁矿（Fe2O3·H2O）、水针铁矿（2Fe2O3·H2O）、氢氧化铁和泥质物的混合物所组成。自然界中褐铁矿绝大部分以2Fe2O3·3H2O形态存在。按结晶水含量不同，褐铁矿又可分为水赤铁矿、针赤铁矿、褐铁矿等。　　褐铁矿是由其它铁矿石还原性风化而成，因此其结构比较松软

6、，比重小，含水量大。　　褐铁矿由于含结晶水量不同而有不同颜色，由黄褐色至深褐色或黑灰色。条痕黄褐色。褐铁矿的结晶水干燥时很容易除掉，褐铁矿的（脱水后的褐铁矿）气孔很多，容易还原。但由于褐铁矿硬度小（1～4）结构疏松，粉末多，一般都得经过造块后方才适合高炉冶炼。　　（四）菱铁矿　　菱铁矿是一种铁的碳酸盐，其化学分子式为FeCO3（碳酸铁），理论含铁量为48.2%，含FeO为62.1%，CO2为37.9%。　　自然界中常见的是坚硬致密的菱铁矿，外表颜色为灰色和黄褐色，比重3.8，硬度3.5～4之间，无磁性。菱铁矿在氧和水的作用

7、下易风化成褐铁矿。覆盖在其表层。　　菱铁矿常夹杂有镁、锰和钙等碳酸盐。菱铁矿一般含铁量不高（30～40%），但经焙烧后，因分解放出CO2含铁量显著增加，矿石也变得多孔，成为还原性良好的矿石。　　二、铁矿石还原性的评价　　铁矿石还原性质量的主要指标是化学成分和冶金性能。最适宜于冶炼的矿石应该是：　　1、矿石成分稳定，并且有高的含铁量和低的脉石量，有害杂质少。　　2、粒度均匀，并且有良好的还原性、较高的软化温度和机械强度、良好的矿物组成。　　主要指标有：　　（一）含铁量　　含铁量是评价铁矿石还原性最主要的质量指标。工业上使用过

8、的铁矿石还原性含铁量范围大约在23～70%之间，通常要求矿石中含铁量不少于50%才可以直接用于高炉冶炼。根据矿石中实际含铁量与理论含铁量之比将铁矿石还原性分为三级。　　A=矿石中实际含铁量%/矿石中理论含铁量%×100%　　当A=85～90时为一级铁矿石还原性；　　A=75～85时为二级铁矿石还原性；