【正文】 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鐵礦石中的含量不同，一般用 Fe /FeO 的比值（即磁性率）來(lái)分類(lèi)：全Fe %/ FeO% = 為純磁鐵礦礦石；全Fe %/ FeO% 為磁鐵礦礦石；全Fe %/ FeO% = —7 位半假象赤鐵礦礦石；全Fe %/ FeO% 〉7 為假象赤鐵礦礦石，氧化程度很大，故已失去磁性。全式中：Fe ——礦石中全鐵含量，%；全 FeO ——礦石中氧化鐵含量，%。硅酸鐵礦及碳酸鐵礦中含有 FeO,但這部分鐵不具有磁性。所以磷鐵礦（磁性率為 ） 、黃鐵礦、磁黃鐵礦（磁性率＞） 、褐鐵礦及鏡鐵礦都不能用磁性率來(lái)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。我國(guó)磁鐵礦的貯量異常豐富，但大部分都系貧礦，含鐵 20—40%，入高爐冶煉前要進(jìn)行精選及造塊。主要的含鐵礦物為赤鐵礦，化學(xué)式為 Fe O ,含鐵 70%，含氧 30%。它的23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(xì)小片狀的叫云母片狀赤鐵礦；紅土狀赤鐵礦（鐵赭石）系紅色粉末，沒(méi)有光澤。此外還有膠體沉積形式的鮞狀、豆?fàn)詈湍I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。第 1 章 鐵礦石及還原度常用檢測(cè)方法5赤鐵礦的物理組織結(jié)構(gòu)相差很懸殊，又非常致密的結(jié)晶到很松散的粉末。結(jié)晶的赤鐵礦硬度達(dá)到 —6，土狀及粉狀則硬度很低，赤鐵礦的比重為 —。在赤鐵礦始中往往含有 1—8%的殘余磁鐵礦以及部分風(fēng)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(lái)冶煉低磷貝氏鐵。赤鐵礦還原性好。天然的赤鐵礦本身不帶磁性，貧赤鐵礦一般采用重選、磁化焙燒—磁選、浮選或者采用混合流程來(lái)處理。主要含鐵礦物為含水的 Fe O ,他的化學(xué)組成可用 mFe O nH O 來(lái)表示。23 23?2根據(jù)所含結(jié)晶水的不同，褐鐵礦可分為以下五種類(lèi)型：水赤鐵礦（2Fe O H O）：含 %結(jié)晶水，%鐵；23?2針鐵礦（Fe O H O）：含 %結(jié)晶水，%鐵；褐鐵礦（2Fe O 3H O）：含 %結(jié)晶水，%鐵；232黃針鐵礦（Fe O 2H O）：含 %結(jié)晶水，%鐵；?黃赭礦（Fe O 3H O）：含 %結(jié)晶水，%鐵。232自然界的褐鐵礦絕大部分以 2Fe O 3H O 形態(tài)存在。根據(jù) X 光衍射的研23?2究，各種褐鐵礦實(shí)際上只有一種結(jié)晶體，即針鐵礦 Fe O H O（2FeO OH）23?2?的結(jié)晶體。褐鐵礦的密度為 — 克/厘米 ，硬度 1—4。由于褐鐵礦是其它鐵礦風(fēng)3化后生成的，所以質(zhì)地松軟、密度小、含水大。因此不宜直接入高爐，必須經(jīng)過(guò)焙燒或造塊。為了提高褐鐵礦的品位，往往采用重選和焙燒—磁選法。前者利用礦石和粘土雜質(zhì)密度不同而進(jìn)行分離，后者通過(guò)磁化焙燒使 Fe O 變?yōu)?Fe O 并去結(jié)2334晶水，然后通過(guò)磁選將礦石與脈石分離。主要含鐵礦物為菱鐵礦，其化學(xué)式為 FeCO 。菱鐵礦含 % ,FeO 3%,CO %。自然界中常見(jiàn)的一種是堅(jiān)硬的菱鐵礦，其外表顏色為帶黃褐2色和灰色，風(fēng)化后變?yōu)樯詈稚?。條痕色為灰色或帶黃色。玻璃光澤，密度 ，硬度 —4。菱鐵礦露出地表部分很容易風(fēng)化成褐鐵礦。在自然界分布較廣的為粘土質(zhì)河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院6菱鐵礦，他是沉積于泥沙中的礦床，夾雜不少泥土與泥沙。有時(shí)還和泥碳狀的物質(zhì)共生而呈黑色，被稱(chēng)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(lèi)型的菱面體。菱鐵礦是一般含 Fe30%—40%。經(jīng)過(guò)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。 鐵礦石還原性能檢測(cè)方法為了降低焦比，應(yīng)盡可能以間接還原的方式從礦石中奪取氧，這要求入爐礦石有良好的還原性。影響礦石還原性的主要因素是它本身的氣孔率及礦物組成。鐵礦石的還原首先是還原氣體能進(jìn)入礦物的表面。顆粒小及開(kāi)口微氣孔高的礦石有助于還原氣體進(jìn)入其內(nèi)部并將其反應(yīng)產(chǎn)物擴(kuò)散出來(lái)，有較好的還原性。閉氣孔使還原速度下降并造成孔壁破裂的可能性。球團(tuán)礦的氣孔率比燒結(jié)礦高得多，因此還原速率高而有較低的孔壁破裂。礦石的礦物組成及顯微結(jié)構(gòu)對(duì)其還原性有很大的影響。褐鐵礦比赤鐵礦還原性高，而赤鐵礦又比磁鐵礦的還原性高。燒結(jié)過(guò)程形成鐵酸鈣，其還原性很高，但鐵橄欖石幾乎是不還原的。礦石的顯微結(jié)構(gòu)對(duì)其還原性也有很大的影響。鐵氧化物氧化過(guò)程由固相擴(kuò)散及化學(xué)反應(yīng)所形成的晶粒長(zhǎng)大與晶橋聯(lián)接結(jié)構(gòu)，一般開(kāi)口微氣孔較多，對(duì)還原氣體有較大的暴露面，這種結(jié)構(gòu)都發(fā)生在高鐵品位的球團(tuán)礦中，所以還原性較好。另一種礦石是液相結(jié)構(gòu)，它是由低熔點(diǎn)的液相粘結(jié)而成，其含鐵礦物嵌入渣相的基體中，一般有較大閉氣孔率。這種結(jié)構(gòu)妨礙還原氣體進(jìn)入鐵礦物表面，因而還原性較低。目前所研究的，以發(fā)展易還原硅鋁鐵酸鈣（SFCA）粘結(jié)相為主的低溫?zé)Y(jié)新工藝以及多孔球團(tuán)礦，其目的是獲得還原性良好的人造富礦。礦石還原性的表示方法是以礦石試樣還原到一定時(shí)間內(nèi)的失氧率來(lái)表示，也有用還原到 Fe O 時(shí)的還原速率來(lái)表示，即（ ） %，或稱(chēng)還原指數(shù)。燒x dtR40結(jié)礦的還原性對(duì)于高爐冶煉的影響比較明顯，圖 1—1 表示燒結(jié)礦還原性的改善。第 1 章 鐵礦石及還原度常用檢測(cè)方法7圖 111 燒結(jié)礦還原性改善對(duì)高爐操作線的影響圖 112 表示爐料還原指數(shù)的變化對(duì)高爐焦比的影響。 鐵礦石作為高爐煉鐵的主要原料，其還原性的好壞直接影響煉鐵的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。高爐冶煉時(shí)，易還原的鐵礦石中含氧量大部分在高爐中上部被高爐煤氣所還原，稱(chēng)為間接還原，此時(shí)焦炭消耗較低；難還原的鐵礦石中相當(dāng)多的含氧量要到高爐下部依靠碳的直接還原來(lái)完成，此時(shí)焦炭消耗高。為了降低焦比，應(yīng)盡可能以間接還原的方式奪取含鐵原料中的氧，因此要求入爐鐵礦石有良好的還原性。圖 1 示出燒結(jié)礦的還原指數(shù)變化對(duì)高爐焦比的影響。 圖 112 燒結(jié)礦還原指數(shù)的變化對(duì)高爐焦比的影響河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院8 鐵礦石還原性能檢驗(yàn)方法礦石還原性的檢驗(yàn)方法有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織法（ISO） 、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)法（JIS）及我國(guó)冶金部的試行標(biāo)準(zhǔn)。1958 年 （Linder）提出模擬高爐還原過(guò)程測(cè)定礦石還原性及還原是強(qiáng)度的方法。該試驗(yàn)采用 500 克經(jīng)過(guò)干燥的試樣（粒度為 —25 厘米）與200 克焦炭（粒度為 30—40 毫米）放入試驗(yàn)爐內(nèi)，見(jiàn)圖 121。圖 121 林德法礦石還原性測(cè)定裝置1 熱電偶 2 氣封 3 進(jìn)氣口 4 電爐 5 傳動(dòng)鏈 6 冷卻管 7 氣封 8 去除塵器 9 流量計(jì)還原反應(yīng)管是一個(gè)鋼制轉(zhuǎn)鼓（內(nèi)徑 130，長(zhǎng)度 200 毫米） ，以每分鐘 30 轉(zhuǎn)?速旋轉(zhuǎn)。試驗(yàn)時(shí)間為 5 小時(shí)。它模擬原料自高爐上部進(jìn)入 1000 C 高溫區(qū)的條件。規(guī)定升溫及氣體成分變化條件：溫度變化0—2 時(shí)：自室溫升至 700 C。2—5 時(shí)：自 700 C 升至 1000 C。 。氣體成分變化0—2 時(shí)：30%CO,10%CO ，CO/CO =3222—4 時(shí)：%CO,5%CO ,CO/CO =4—5 時(shí)：%CO,2%CO ,CO/CO =其它均為 N 氣。試驗(yàn)用的流量為每分 15 標(biāo)升，還原后用 N 冷卻。試驗(yàn)完2 2第 1 章 鐵礦石及還原度常用檢測(cè)方法9畢取出試樣，將焦炭分處，然后篩分礦石。記錄篩分后 毫米， 毫米及 毫米占總產(chǎn)品的百分?jǐn)?shù)。其還原度 R 可由還原后試樣中的 MTFe, Fe ,Fe 的化驗(yàn)結(jié)果以下式計(jì)算：?R=100[1 ])3(%Fe ?Me林德認(rèn)為：該試驗(yàn)所得的還原度與高爐內(nèi)所得的間接還原度 r 是相同的。co試驗(yàn)結(jié)果表明：磁鐵礦不易還原，赤鐵礦還原范圍大，球團(tuán)礦還原性好，燒結(jié)礦隨著堿度的不同有較大的還原度范圍。（ISO4695—1984）試驗(yàn)方法本方法采用雙層不銹鋼反應(yīng)管，其內(nèi)徑為 75 毫米，還原氣體先通過(guò)雙壁間隙預(yù)熱，見(jiàn)圖 122。圖 122 ISO4695 雙臂還原反應(yīng)管多孔板孔數(shù) 241 個(gè)，開(kāi)孔面積 1180mm2，板厚 4mm試樣粒度為 10— 毫米，在 105 C 下烘干至恒重，取 500 克放置在反應(yīng)。管里，反應(yīng)管吊掛在秤上，還原氣體流量為每分鐘 50 標(biāo)升，還原氣體成分為CO40 %， N 60 %(CO %, O %)。試樣在 N 中加熱到?2?22?2950 C，然后還原到還原度 60%為止。每個(gè)一個(gè)短時(shí)間記錄失重?cái)?shù)量。本試驗(yàn)的。還原性指標(biāo)是以還原度為 40%的還原速率（即每分鐘的還原度）來(lái)表示，可用下式計(jì)算：河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院10????式中：t —達(dá)到還原度 60%的時(shí)間，分；60 t —達(dá)到還原度 30%的時(shí)間，分。30國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織方法是在西德鋼鐵協(xié)會(huì)（.）及瑞典采礦協(xié)會(huì)所推薦的方法經(jīng)過(guò)多次討論修改而形成的。（JIS—M8713—77）試驗(yàn)方法日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的試驗(yàn)方法規(guī)定：本法采用單壁耐熱鋼制成的還原反應(yīng)管，燒結(jié)礦及球團(tuán)礦試樣質(zhì)量為 500 克。燒結(jié)礦粒度為 20 1 毫米，球團(tuán)礦為?12 1 毫米。在 105 5 C 下干燥 120 分鐘以上出去附著水，然后放在干燥器內(nèi)。??。試驗(yàn)時(shí)燒結(jié)礦試樣通過(guò) 19 毫米及 21 毫米的篩子，球團(tuán)礦試樣通過(guò) 11—13 毫米的篩子，直至篩凈，保證粒度均一。還原反應(yīng)管吊掛在爐中。管內(nèi)還原溫度控制在 900 10 C，恒溫帶高度在 200 毫米以上。還原反應(yīng)管內(nèi)徑為 75 毫米，內(nèi)。有裝載試樣的孔盤(pán)，孔盤(pán)一下充填 100 毫米高的粒狀耐火材料，供預(yù)熱還原氣之用，見(jiàn)圖 123。圖 123 日本 JIS 礦石還原性測(cè)定裝置1 煤氣入口 2 秤 3 煤氣出口 4 反應(yīng)管 5 熱電偶 6 電爐 7 試樣 8 氧化鋁球 9 變壓器 10 自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)器使用的還原氣體是 CO30 %，其余為 N ，含不純物 H 1%。使用的惰?22第 1 章 鐵礦石及還原度常用檢測(cè)方法11性氣體 Ar 或充分干燥脫氧的 N 。2將試樣放入反應(yīng)管中，在通 N 情況下升溫至 900 C（1 小時(shí)左右） ，恒溫。30 分鐘，測(cè)量試樣的質(zhì)量為 W 。然后更換 N 送入還原氣體，流量為每分鐘0215 標(biāo)升，在 900 C 10 C 溫度下，還原 180 分鐘。還原開(kāi)始后 60 分鐘內(nèi)?。 ?。每 10 分鐘測(cè)定一次質(zhì)量，以后每 15 分鐘測(cè)定一次質(zhì)量（W ） 。如作還原抗壓試t驗(yàn)，則還原 180 分鐘后換成惰性氣體，并在此氣體中冷卻至恒溫。還原率 R按下式計(jì)算：tR =t%10*).( 41FeOTW?式中：W —試樣在試驗(yàn)前 900 C 時(shí)的質(zhì)量，克；0。 R —最終還原度，%；t W —從干燥器中取出試樣的 500 克，其實(shí)際稱(chēng)重 W 克；1 1 W —還原開(kāi)始 t 分鐘后試樣質(zhì)量，克；t W —180 分鐘后試樣的質(zhì)量，克；F TFe—試樣中全鐵量，克； FeO—試樣中 FeO 含量，%； W ()為試樣中的全氧量（ O ） 。1 ?2 O = O + O?2 Fe32e =( TFe – FeO * ) * + FeO *7256148%7216 =( TFe * – FeO * )%試驗(yàn)重復(fù)兩次，兩次測(cè)定結(jié)果的差，如果燒結(jié)礦其差值超過(guò) 5%，球團(tuán)礦超過(guò) 3%，則應(yīng)在進(jìn)行兩次試驗(yàn)。其結(jié)果若在允許誤差內(nèi)便可采用，如兩組試驗(yàn)結(jié)果均不在允許誤差內(nèi)，可采用前后四次的測(cè)定值。日本天辰，正義等用紅外線氣體分析法和熱天平稱(chēng)重法進(jìn)行還原性的測(cè)定。在粒度、溫度及燒結(jié)礦裝入量與還原氣體流量之比一定的情況下，得到還原曲線完全相同。由于氣體分析技術(shù)的改進(jìn)，分析速度及準(zhǔn)確度進(jìn)一步提高，所以氣體分析法可與減重法相比擬。本方法經(jīng)過(guò)一些修改后已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法（ISO7215—1985） ，其中河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院12燒結(jié)礦試樣粒度改為 19— 毫米，并可根據(jù)雙方協(xié)商同意也可用 10—毫米。還原氣體允許雜質(zhì)含量為 H %, CO %, O %, H %。2222我國(guó)冶金部目前所試行的鐵礦石還原性能檢驗(yàn)方法，其主要試驗(yàn)裝置反應(yīng)管的結(jié)構(gòu)是采用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的試驗(yàn)方法（JISM8713—77） ，還原氣經(jīng)過(guò)清洗后達(dá)到 CO30 1%，N 70% 1%,H 1%,CO %,還原過(guò)程通過(guò)電子天平發(fā)出?222瞬時(shí)失氧量的訊號(hào)，經(jīng)過(guò)給定運(yùn)轉(zhuǎn)放大器，由長(zhǎng)圖平衡記錄儀自動(dòng)給出還原度與時(shí)間的函數(shù)曲線，其流程圖見(jiàn)圖 124。為了確定鐵礦石還原性檢驗(yàn)方法中的主要操作參數(shù)，根據(jù)我國(guó)的主要鐵礦石原料（七種燒結(jié)礦及一種球團(tuán)礦）進(jìn)行一系列試驗(yàn)，最后參照 ISO 確定采取試樣的粒度為 10— 毫米，還原溫度為 900 C，還原流量為每 5 分鐘 15 立。升，還原時(shí)間為 180 分鐘。圖 124 北京鋼鐵學(xué)院研制的鐵礦石還原性檢驗(yàn)方法裝置1 還原爐 2 電子天平 3 給定器 4 記錄儀 5 溫度計(jì) 6 流量計(jì) 7 清洗裝置 8 混合器 9 轉(zhuǎn)化爐 10 空壓機(jī) 11 控溫裝置從以上可知世界各國(guó)主要的鐵礦石還原性的檢驗(yàn)方法，除了林德法之外，基本上大同小異。為了便于工業(yè)檢驗(yàn)，一般采用等溫還原試驗(yàn)法（900 C—1000。C） 。有些方法中采用較高的氣體流量是為了減少界面氣膜對(duì)還原的影響。通過(guò)。生產(chǎn)試驗(yàn)人們可以建立起實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)與高