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第第2 2章章 矿物原料焙烧矿物原料焙烧1概念：焙烧是在适宜气氛和低于物料熔点温度条件下，使矿物原料中目标组分矿物发生物理和化学改变工艺过程。该过程通常是作为选矿准备作业，以使目标组分转变为易浸出或易于物理分选形态。第1页第2章矿物原料焙烧第一节概述第二节还原焙烧第三节氧化焙烧与硫酸化焙烧第四节氯化焙烧与氯化离析第五节煅烧与其它焙烧方法第2页第一节概述一、焙烧过程分类焙烧是物料在熔点以下加热一个过程，它目标在于改变物料化学组成和物理性质，方便于下一步处理。焙烧后产品称焙砂。依据焙烧在化学选矿过程中作用和其主要化学反应性质可分为：(1)还原焙烧；(2)氧化焙烧；(3)氯化焙烧；(4)氯化离析；(5)加盐焙烧；(6)煅烧。第3页一、焙烧过程分类(1)还原焙烧金属氧化物矿石等在还原剂(氢、碳等)作用下焙烧。目标在于将物料还原为较低价氧化物或金属，方便于分离和富集，如镍矿石还原成金属后利于浸出；贫赤铁矿还原为磁铁矿石能够磁选富集。(2)氧化焙烧这是一个最惯用焙烧方法。将金属硫化物矿石或精矿在空气中焙烧成氧化物，或将低价氧化物转变为高价氧化物，有时还可脱去挥发性物质，如砷、锑、硒等。假如将金属硫化物矿石在氧化气氛中进行焙烧，使之转化为易溶硫酸盐，方便用水浸出则称为硫酸化焙烧。第4页一、焙烧过程分类(3)氯化焙烧在添加氯化剂(食盐、氯化钙或氯)条件下，焙烧矿石、精矿、冶金过程中间产品，使其中一些金属氧化物、硫化物转化为氯化物过程叫氯化焙烧。依据所用温度不一样、分为高温和中温氯化焙烧。在高温氯化焙烧中，使生成金属氯化物挥发丽在收尘系统中捕集；在中温氯化焙烧中，使可溶性氯化物仍保留于焙砂中，而用稀酸溶液浸出回收。这种方法可用于处理黄铁矿烧渣，以回收有色金属、稀贵金属，残渣则用作高炉炼铁原料。第5页一、焙烧过程分类(4)氯化离析是将破碎至适当粒度矿石与少许固体氯化剂、碳质还原剂混合，在700800c中性或弱还原性气氛中焙烧，有价金属氯化物挥发并同时在碳粒表面沉积还原成金属颗粒，这一过程称为氯化还原焙烧，又称氯化离析。(5)加盐焙烧为了从物料中提取钒、钨、铬等有价金属，在焙烧过程中加入盐类添加剂，使之转化成对应可溶性盐，便于浸出，这类焙烧称为加盐焙烧。第6页一、焙烧过程分类(6)煅烧在低于熔点适当温度下，加热物料，使其分解，并除去所含结晶水、二氧化碳或|三氧化硫等挥发性物质过程称为煅烧。比如，经煅烧后石灰石失去二氧化碳而生成生石灰；氢氧化铝脱水而生成氧化铝；碱式硫酸钛失水和三氧化硫而成二氧化钛等。第7页二、焙烧炉焙烧是在焙烧炉中进行。工业焙烧设备最基本要求就是能创造良好气固接触条件。当前工业实践中惯用焙烧炉有以下几个类型：（1)回转窑。(2)多膛焙烧炉。(3)沸腾焙烧炉第8页（1)回转窑它是一个连续生产旋转高温窑炉。窑身为衬育耐火材料钢制圆筒，斜卧在钢制托轮上，绕轴缓缓旋转。煤粉、气体燃料或液体燃料自低一端与空气一同喷入并燃烧，废气从另一端排出。物料则循相反方向缓缓移动，逐步烧成排出。第9页回转窑优缺点优点：回转窑特点是结构简单、搅拌良好、热分布均匀，可广泛用于还原焙烧、氧化焙烧、挥发焙烧等过程。缺点：温度难以控制，一旦形成所谓环状炉结，会给操作带来困难，生产率和热效率都比较低。第10页回转窑结构第11页(2)多膛焙烧炉是一个较为古老适合于粉状物料焙烧设备，有韦氏焙烧炉和赫氏焙烧炉两种型式，其结构大致相同。多膛炉是间隔多层炉膛竖式圆筒型炉，在其中心部装有空心旋转轴带动伸在各层炉膛中搅拌臂不停回转。其搅拌臂全部采取空气内冷。物料由炉顶最上部装入，经过搅拌由周围向中心集中，又从中心向周围分散逐层地下移，经过干燥、焙烧之后从最下层排砂口排出，炉气在炉内与物料相反方向流动，当炉料一层层向下运动时，被炉子下部焙烧反应产生上升热气流逐步加热，最终到达所要求焙烧温度，并在炉膛内作逐层运动中完成焙烧反应。第12页多膛焙烧炉优缺点优点：多膛炉外形结构简单、散热量少、热效率高，假如依次进行不一样焙烧反应，该炉使用却很方便。缺点：该炉缺点是温度难以控制、物料停留时间长、生产能力低。第13页(3)沸腾焙烧炉这是一个较为新型焙烧工艺设备。适合于处理粉状物料，气固接触效率高，而且结构简单。在炉体底部设有许多空气通入孔，因为通入空气而保持沸腾状态，在炉内形成沸腾层完成焙烧。矿粉能够直接地给入，也能够与水制成矿浆给入（称为流态输送矿泥）。焙烧矿粉一部分做为溢流焙砂，从沸腾层上部连续排出，另一部分做为载运焙砂与炉气一起从炉顶逸出，被旋风收尘器捕集。二者都经过了焙烧，合并在一起做为最终焙砂。第14页沸腾焙烧炉优缺点优点：焙烧反应温度可经过给入矿量或设在层内水冷管以及矿浆加水量等进行控制，所以氧化焙烧能够在沸腾炉内极好地进行。沸腾焙烧轻易实现大型化和自动化，成为当前处理硫化矿代表设备。缺点：焙烧过程普通都是能耗很高、不易控制、劳动条件差、对环境有污染、投资经费高，普通需经过技术经济论证后才可采取。第15页沸腾焙烧炉结构第16页第第2 2章章 矿物原料焙烧矿物原料焙烧2焙烧理论：化学热力学和动力学理论化学热力学和动力学理论第17页3 焙烧理论化学热力学化学热力学第18页化学热力学化学热力学对任意一可逆化学反应:aA+dD eE+fF G=GT+RT1nQ =-RT1nK+RT1nQ =RT(1nQ-1nK)式中：G 指定条件下过程自由能改变（焦/摩）GT标准状态下过程自由能改变；R理想气体常数（8.314焦/开摩）T绝对温度（开）K平衡常数 Q指定条件下，反应生成物与反应物活度商第19页化学热力学化学热力学第20页化学热力学化学热力学第21页化学动力学化学动力学第22页第23页3 焙烧理论3影响焙烧反应速度主要原因：气体中反应气体浓度；气流运动特征；温度；物料物理和化学性质 （如粒度，空隙度，化学组成及矿物组成等）第24页第第2 2章章 矿物原料焙烧矿物原料焙烧4 分类：依据焙烧气氛条件及过程中目标组分发生主要化学改变，可将焙烧过程大致分为：氧化焙烧与硫酸焙烧 还原焙烧 氯化焙烧与氯化离析 钠盐焙烧 煅烧第25页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧硫化矿在氧化气氛条件下加热，将全部（或部分）硫脱除转变为对应金属氧化物（或硫酸盐）过程，称为氧化焙烧（或硫酸化焙烧）。在焙烧条件下，硫化矿转变为金属氧化物和金属硫酸盐反应可表示为：2MS+2O=2MO+2SO 2SO2+O2 2SO3 MO+SO3 2MSO4 反应是不可逆，而，是可逆。第26页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧反应平衡常数为：在一定温度下，硫化矿氧化焙烧产物取决于气相组成和金属硫化物、氧化物及金属硫酸盐离解压。2MS+2O2=2MO+2SO22SO2+O2 2SO3MO+SO3 2MSO4第27页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧 当炉气中三氧化硫分压大于金属硫酸盐分解压即：焙烧产物为金属硫酸盐，过程属硫酸化焙烧硫酸化焙烧 当炉气中三氧化硫分压小于金属硫酸盐分解压即：焙烧产物为金属氧化物，过程属氧化焙烧氧化焙烧第28页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧 各种金属硫酸盐分解温度和分解自由能不一样，控制被烧温度和炉气成份即可控制焙烧产物组成，以到达选择硫酸化焙烧目标。Al2(SO4)3 NiSO4CuSO4 ZnSO4 FeSO4PbSO4 12341:10.1%SO2+5.05%O2;2:7.0%SO2+10%O2;3:4.0%SO2+14.6%O2;4:2.0%SO2+18.0%O2;毫毫米米汞汞柱柱温度温度实线PSO3(MSO4)与温度关系虚线 PSO3 与温度关系第29页第30页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.1 铁硫化物4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO23FeS+5O2=2Fe3O4+3SO22FeS+3.5O2=Fe2O3+2SO2温度300-500 及以上，最终一个反应在700 时马上向右移动。第31页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.1 铁硫化物16Fe2O3+FeS2=11Fe3O4+2SO210Fe2O3+FeS=7Fe3O4+SO26Fe2O3+Cu2S=2Cu+4Fe3O4+SO29Fe2O3+ZnS=ZnO+6Fe3O4+SO2 Fe2O3+MO=MOFe2O3 焙烧过程生成氧化铁与其它金属化合物发生相互反应：600-800 时，最终三个反应进行甚为完全。第32页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.2 铜硫化物 焙烧过程铜硫化物反应：第33页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.2 铜硫化物 当有硫化物存在时，反应生成硫酸铜会在很低温度下进行相互反应而分解，见下式。所以，铜硫酸化焙烧应该温度低于650，氧化焙烧要高于650 。第34页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.3 锌硫化物 焙烧过程闪锌矿反应：着火温度550度，生成硫酸锌和氧化锌薄层致密，较难氧化。第35页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.4 铅硫化物 焙烧过程方铅矿反应：焙砂中铅主要呈氧化铅形态存在。方铅矿焙烧宜在低温下进行。第36页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.5 砷硫化物 砷常呈毒砂（FeAsS）和雌黄（As2S3)中性条件下分解：氧化气氛中：第37页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.5 砷硫化物As2O3易挥发，120时挥发已显著，其挥发率随温度升高而快速增加，500 时蒸汽压可达1个大气压，部分在氧气剂作用下可转变为发挥性小As2O5，升高温度和增大空气过剩量将促进氧化砷生成。生成氧化砷将与金属氧化物（PbOCuOFeO等)作用生成砷酸盐:生成砷酸盐很稳定，只在高温时才离解，所以，氧化焙烧时通常难予将砷全部除去。第38页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.6 其它硫化物银硫化物(Ag2S):焙烧产物灰银矿、金属银和硫酸银金（Cu)：不发生改变锑化合物(Sb2S3、脆硫锑铅矿Pb2Sb2S3）：同砷相同镉化合物(CdS)：氧化镉和硫酸镉，高温时挥发富集与烟尘中铊和铟:8001000 时以氧化态挥发。第39页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.7 脉石矿物脉石矿物石英、方解石、白云石、菱镁矿、石膏等，焙烧时会发生以下反应：第40页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.8 氧化焙烧实践氧化焙烧温度应高于对应硫化物着火温度，而硫化物着火温度与其粒度相关。粒度（毫米）该粒度下着火温度（黄铜矿黄铁矿磁硫铁矿闪锌矿方铅矿0.10.153644224606377200.150.203754234656447300.20.33804244716467300.30.53854264756467300.51.03954264806467401.02.0410428482646750第41页1.1 氧化焙烧与硫酸化焙烧1.1.8 氧化焙烧实践 实践中焙烧温度经常波动于580850，普通不超出900。氧化焙烧惯用脱硫率或目标组分硫酸化程度来衡量。氧化焙烧作业可依据生产规模采取间断或连续方式进行。处理量小时，可在间断作业焙烧锅或反射炉中进行。处理量大时，可采取连续作业回转炉、沸腾炉或多层焙烧炉。第42页第43页1.2 还原焙烧还原焙烧是在低于炉料熔点和还原气氛条件下，使矿石中金属氧化物转变为对应低价金属氧化物或金属过程 还原反应（除汞和银氧化物，添加还原剂）：MO+R=M+RO 凡是对氧化学亲和力比被还原金属对氧亲和力物质均可作为该金属氧化物还原剂第44页1.2 还原焙烧 生产中惯用还原剂为固体炭、一氧化碳气体或氢气（煤气、天然气及焦炭，煤粉）。金属氧化物标准生成自由能改变随温度升高而急剧增大，而一氧化碳标准自由能随温度升高反而显著降低，故高温下条件下，碳可作为许多金属还原剂。还原被烧当前主要用于处理难选铁、锰、铜、锡、锑等矿物原料。如弱磁性贫铁矿还原磁化焙烧、含镍红土矿还原焙烧。第45页1.2.1 弱磁性贫铁矿还原磁化焙烧 赤铁矿：Fe2O3+R=Fe3O4+RO 褐铁矿：Fe2O3nH2O 菱铁矿：3FeCO3 300-400Fe3O4+2CO2+CO（不通空气）2FeCO3+1/2O2 Fe2O3+2CO2（通少许空气）3Fe2O3+CO=Fe3O4+CO2 黄铁矿：7FeS2+6O2 Fe7S8+6SO2 3Fe7S8+38O2 7Fe3O8+24SO2 第46页第47页Fe3O4Fe2O3FeOFe第48页第49页第50页第51页第52页1.2.1 弱磁性贫铁矿还原磁化焙烧 生产中采取还原度来衡量还有磁化焙烧过程，它是还原焙烧矿中FeO含量与铁含量比值百分数。我国鞍山烧结总厂据所处理矿石性质和焙烧条件，认为R=4252%时焙烧矿磁性最强。第53页1.2.1 弱磁性贫铁矿还原磁化焙烧 影响还原焙烧产品质量主要原因为：矿石物化性质 （矿物组成、结构结构、粒度特征等）焙烧温度气相组成还原剂类型设备类型等，（焙烧块矿惯用竖炉、焙烧粉矿可采取斜坡炉、沸腾炉等）第54页煤气种类煤气成份（容积%）CO2 CnH2n O2 CO H2 CH4 N2焦炉煤气3.0 2.8 0.4 8.8 58 26 1.1混合煤气13.0 0.4 8.8 22.3 14.3 5.1 44.4 高炉煤气15.36 -25.37 2.11 0.36 56.8 水煤气8.0 -0.6 37.0 50 0.4 4.0 气相组成气相组成第55页1.2.1 弱磁性贫铁矿还原磁化焙烧 煤气种类原矿品位（%）精矿品位（%）尾矿品位（%）铁回收率（%）混合煤气36.9562.5510.9485.30焦炉煤气35.24 56.2711.9583.91水煤气33.02 63.208.0486.40各种气体还原剂还原效果 可见，水煤气效果最好，因其还原组分最高、热损少，放热最大，可降低煤气用量。但工业普通采取混合煤气。第56页1.2.2 粒铁法 回转窑粒铁法是一个用劣质燃料处理不适于高炉炼铁高硅贫铁矿和矿粉方法。燃料为高炉不用焦粉和煤(褐煤、烟煤或无烟煤粉）。生产中，破碎至一定粒度与煤粉（1-3mm),溶剂按一定百分比混合均匀后给入回转炉。反应后，再经水淬、冷却、磨矿等作业送去磁选或重选。可取得含量95以上粒铁，回收率达8590。粒铁能够作为钢铁、废钢代用具及铁合金原料，杂质含量高粒铁可作为高炉炼铁原料。第57页 氧化镍矿还有焙烧低压氨浸工业回收工艺。（主要是指含镍红土矿）主要矿物还原反应：NiO+R=Ni+RO CoO+R=Co+RO 其中铁氧化物，在不一样条件下还原成不一样形式。普通控制气相组成%CO2/%CO大于2.53或%H2O/%H2大于2.45，镍钴氧化物可优先还原为金属镍、钴，氧化铁大部分被还原为磁铁矿而不生成金属铁。1.2.3 含镍红土矿还原焙烧第58页第59页1.3 氯化焙烧氯化焙烧是一定温度和气氛条件下，用氯化剂使矿物原料中目标组分转为气相或凝聚相氯化物，以使目标组分分离富集工艺过程。中温氯化焙烧氯化物呈固态存在焙砂，在用浸出方法使 其进入溶液中高温氯化焙烧氯化物呈气态挥发离析（氯化-还原焙烧）使目标组分呈氯化物气态挥发 同时又使金属氯化物被还原而呈金属态析出。据产物形态氧化氯化焙烧（直接焙烧）还原氯化焙烧（还原氯化）据气相第60页 氯化焙烧时可采取气体氯化剂(Cl2、HCl)或固体氯化剂(NaCl、CaCl2、FeCl2等)MO+Cl2=MCl+1/2O2 MO+2HCl=MCl+H2OMS+Cl2=MCl+1/2S2 MS+HCl=MCl+H2S气体氯化焙烧第61页2NaCl+SO2+O2=Na2SO4+Cl22NaCl+SiO2+H2O=Na2SiO3+2HCl2NaCl+SiO2+1/2O2=Na2SiO3+Cl2CaCl2+SO2+O2=CaSO4+Cl2CaCl2+SiO2+H2O=CaSiO3+2HClCaCl2+SiO2+1/2O2=CaSiO3+Cl2固体 固体氯化剂氯化作用主要是经过其它组分使其分解而得氯气和氯化氢来实现。试验表明，物料中氧化硅、氧化铁、氧化铝等以及其相中二氧化硫、氧气和水蒸汽等。氯化焙烧第62页氯化焙烧化合物氯气 G氯化氢G化合物氯气G氯化氢G500 1000500 1000 500 1000 500 1000Ag2OHgOPbOCdOCu2OMnONiOZnOSnOFeOCoOFe3O4 MgOCr2O3-46.2-31.8-24.1-21.2-15.0-12.3-9.2-8.9-8.5-7.6-8.8+4.0+14.3-25.0-22.7-12.5-9.9-6.4-17.6-16.6-5.2-6.8+1.81+6.2+18.6-47.8-33.4-25.7-22.8-16.6-13.9-10.8-10.5-10.1-9.2+2.4+12.7-18.4-16.1-5.9-5.3+0.2-11.0-10.0+1.4+12.8+25.2TiO2Al2O3SiO2CaOCu2SPbSZnSAg2SCdSBi2S3FeSSb2S3MnS+19.0+15.8+24.3-34.0-20.5-36.5-36.5-27.7-33.3-26.2-32.0-32.0-44.0+15.9+9.4+21.4-18.4-13.0-35.0-43.5-24.0-36.3-27.3-48.0+17.4+22.7+14.0-2.0-2.0+6.75+0.7+9.3+2.5+1.5-10.0+22.5+16.0+28.0+29.0-7.0-1.5+18.0+11.7+19.7+2.0第63页氯化焙烧 金属氧化物被氯气氯化时需一定氯氧比，此比值大小与温度相关，而在一定温度下所需最小氯氧比可用该温度下G值进行估算。因为各金属氧化物氯化标准自由能改变值不一样，在一定温度下控制一定氯氧比即可到达选择性氯化分离目标。氧化过程中能够采取增加氯气分压或降低氧气分压方法提升体系氯氧比，而加入还原剂是降低体系中氧气分压最有效方法。第64页氯化焙烧 采取气态氯化氢做氯化剂时，为了预防氯化物水解，气相中应有足够高%HCl/%H2O比值。可采取增加氯化氢分压或降低水蒸汽压力方法提升体系%HCl/%H2O比值，而尽可能降低体系中水蒸汽压力是提升此比值是最有效方法。所以，焙烧物料应干燥，使用氢含量低燃料以降低气相中水分含量。同时、在一定温度下添加还原剂也能使难于被氯化氢氯化氧化物变得较易被氯化。控制一定%HCl/%H2O比值即可到达选择氯化目标。第65页 影响氯化焙烧主要原因影响氯化焙烧主要原因为温度、氯化剂类型及浓度、气相组成、气流速度、物料粒度、空隙度、物料矿物组成、化学组成、催化作用等 氯化焙烧工艺用于氯化焙烧工艺用于处理黄铁矿烧渣、高钛渣、贫镍矿、红土矿、贫锡矿、复杂金矿及贫铋复合矿。焙烧过程中可在焙烧过程中可在多膛炉、竖炉、回转窑或沸腾炉中进行。氯化焙烧第66页 氯化离析氯化离析也是处理一些难选矿石有效方法之一。该法使在矿物原料中加入一定量炭质还原剂（煤或焦分）和氯化剂(NaCl或CaCl2)，在中性或弱还原性气氛下加热，使有用组分从矿石中氯化挥发并同时在炭粒表面还原为金属颗粒，随即用物理选矿方法将其富集为化学精矿。难选氧化铜矿矿石离析上世纪70年代已大规模工业化。氯化离析氯化离析第67页 1 食盐水解产生氯化氢气体：2NaCl+xSiO2+H2O=Na2O.xSiO2+2HCl 4NaCl+Al2O3.2SiO2.2H2O=(Na2O)2.Al2O3.2SiO2+4HCl 2 氧化铜矿氯化与挥发 2CuO+2HCl=2/3Cu3Cl3+2H2O+1/2O2 Cu2O+2HCl=2/3Cu3Cl3+H2O 3 氧化铜矿被氢还原并析出在炭粒表面 2/3Cu3Cl3+H2=2Cu+2HCl 其影响原因：矿石性质、温度、离析反应时间、氯化剂类型及用量、还原剂类型与用量、水分含量及工业炉型等。离析过程机理：离析过程机理：第68页1.4 钠盐烧结焙烧钠盐焙烧是在矿物原料中加入钠盐（如碳酸钠、食盐、苛性钠、硫酸钠等）在一定温度和气氛下，使难溶目标组分矿物转变为可溶性对应钠盐被烧过程。第69页1.4 钠盐烧结焙烧工业上，提取钨、铝、钒等有用组分2FeWO4+2Na2CO3+1/2O2 700-850 2Na2WO4+Fe2O3+2CO23MnWO4+3Na2CO3+1/2O2 700-850 3Na2WO4+Mn3O4+3CO22MnWO4+2Na2CO3+1/2O2 700-850 3Na2WO4+Mn2O3+3CO22Al(OH)3+2NaOH 100 2NaAl(OH)4AlOOH+NaOH+H2O 155-175 NaAl(OH)4Al2O3+2NaOH+3H2O 230-240 2NaAl(OH)4第70页1.4 钠盐烧结焙烧用于除去难选粗精矿杂质SiO2+Na2CO3 700-800 2Na2SiO3+CO2SiO2+2NaOH 500-800 2Na2SiO3+H2OCa3(PO4)2+Na2CO3 2Na3PO3+CaCO3Al2O3+2NaOH 500-800 NaAlO2+H2OFe2O3+2NaOH 500-800 NaAlO2+H2O还有：MoS2 As2S3 第71页1.5 煅烧煅烧是天然化合物或人造化合物热离解或晶形转变过程。其过程能够用方程式表示：MCO3=MO+CO2 MSO4=MO+SO2+1/2O2 MS2=MS+1/2S2 （NH4)2WO4=WO3+2NH3+H2O影响原因:煅烧温度、气相组成、化合物热稳定性等第72页第73页小知识-钢铁钢铁工业是国民经济主要基础产业，是国家经济水平和综合国力主要标志，钢铁发展直接影响着与其相关国防工业及建筑、机械、造船、汽车、家电等行业。伴随国际产业转移和中国国民经济快速发展，中国钢铁工业取得了巨大成就。中国钢产量由1978年3717万吨增加到4.89亿吨。中国生产粗钢48924.08万吨，比上年增加6625.22万吨，增加15.66%；生产生铁46944.63万吨，比上年增加6189.22万吨，增加15.19%；生产钢材56460.81万吨（含重复材），比上年增加10442.84万吨，增加22.69%，行业总体呈较快增加态势。年我国钢产量突破了5亿吨，到达50048.8万吨，占全球钢产量37.6%，国内市场拥有率超出97%。第74页小知识-钢铁中国钢铁工业不但在数量上快速增加，而且在品种质量、装备水平、技术经济、节能环境保护等很多方面都取得了很大进步，形成了一大批含有较强竞争力钢铁企业。中国钢铁工业不但为中国国民经济快速发展做出了重大贡献，也为世界经济繁荣和世界钢铁工业发展起到主动促进作用。中国经济快速发展，拉动了中国钢材消费连续增加，缓解了全球钢铁产能过剩，改变了世界钢铁市场和原料市场供求关系，由过去供大于求转为供不应求，钢铁市场由低迷转为兴旺，钢材价格由长久低价位运行转为高价位运行。第75页小知识-钢铁至年，全球钢铁业重新恢复了活力，国际钢铁市场需求兴旺，钢铁企业利润丰厚。20，伴随世界经济危机蔓延，全球钢铁行业发展面临巨大压力，中国钢铁行业下游市场需求减缓，在应对经济危机方面，中国政府频频出台政策办法，对钢铁行业产生主动作用。截止2011月，国务院批复铁路投资额已经到达2万亿元，其中在建项目标投资规模超出了1.2万亿；另外交通运输部门正在酝酿一个未来3至5年内投资5万亿元计划，包含在建项目、已经规划项目和追加投资，将包括公路、水路、港口和码头建设等。政府加大基础设施建设将拉动钢材需求。第76页钢铁(iron and steel)钢铁是铁与C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)以及少许其它元素所组成合金。其中除Fe(铁)外，C含量对钢铁机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。它是工程技术中最主要、用量最大金属材料。按含碳含量不一样，铁碳合金分为钢与生铁两大类:l!钢是含碳量为0.03%2%铁碳合金;l!生铁是含碳量2%4.3%铁碳合金。第77页钢铁(iron and steel)生铁硬而脆，但耐压耐磨。依据生铁中碳存在形态不一样又可分为白口铁、灰口铁和球墨铸铁。白口铁白口铁中碳以Fe3C形态分布，断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢原料，故又称炼钢生铁。碳以片状石墨形态分布称灰灰口铁口铁，断口呈银灰色，易切削，易铸，耐磨。若碳以球状石墨分布则称球墨铸铁球墨铸铁，其机械性能、加工性能靠近于钢。在铸铁中加入特种合金元素可得特种铸铁，如加入Cr，耐磨性可大幅度提升，在特种条件下有十分主要应用。第78页钢铁(iron and steel)碳钢是最惯用普通钢，冶炼方便、加工轻易、价格低廉，而且在多数情况下能满足使用要求，所以应用十分普遍。按含碳量不一样，碳钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。随含碳量升高，碳钢硬度增加、韧性下降。合金钢又叫特种钢，在碳钢基础上加入一个或各种合金元素，使钢组织结构和性能发生改变，从而含有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性，等等。经常加入钢中合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。我国合金钢资源相当丰富，除Cr、Co不足，Mn品位较低外，W、Mo、V、Ti和稀土金属储量都很高。第79页铁冶炼(iron smelting)钢铁冶炼是钢、铁冶金工艺总称。基本生产过程是在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁，再以生铁为原料，用不一样方法炼成钢，再铸成钢锭或连铸坯。铁冶炼当代炼铁绝大部分采取高炉炼铁，个别采取直接还原炼铁法和电炉炼铁法。(1)高炉炼铁是将铁矿石在高炉中还原，熔化炼成生铁，此法操作简便，能耗低，成本低廉，可大量生产。生铁除部分用于铸件外，大部分用作炼钢原料。(2)直接还原炼铁法，是将矿石在固态下用气体或固体还原剂还原，在低于矿石熔化温度下，炼成含有少许杂质元素固体或半熔融状态海绵铁、金属化球团或粒铁，作为炼钢原料（也可作高炉炼铁或铸造原料）。(3)电炉炼铁法，多采取无炉身还原电炉，可用强度较差焦炭（或煤、木炭）作还原剂。第80页钢冶炼(steelsmelting)钢冶炼炼钢主要是以高炉炼成生铁和直接还原炼铁法炼成海绵铁以及废钢为原料，用不一样方法炼成钢。主要炼钢方法有:转炉炼钢法、平炉炼钢法、电弧炉炼钢法3类。满足更高质量、更多品种高级钢，便出现了各种钢水炉外处理（又称炉外精炼）方法。如吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫等,生产高级钢种。对一些特殊用途，要求特高质量钢，用炉外处理仍达不到要求，则要用特殊炼钢法炼制。如电渣重熔，是把转炉、平炉、电弧炉等冶炼钢，铸造或锻压成为电极，经过熔渣电阻热进行二次重熔精炼工艺；真空冶金，即在低于1个大气压直至超高真空条件下进行冶金过程，包含金属及合金冶炼、提纯、精炼、成型和处理。第81页钢铁冶炼原料-铁矿石世界铁矿资源丰富，据美国地质调查局汇报，截止底，世界铁矿石储量为1600亿t，储量基础为3700亿t，铁金属储量为800亿t，量基础为1800亿t。世界铁矿资源分布特点是南半球国家富铁矿床多，如巴西、澳大利亚、南非等国；北半球国家贫铁矿床多，如前苏联地域、美国、加拿大、中国等。我国铁矿石富矿少、贫矿多，97铁矿石为30以下低品位铁矿，国内尚存大量未被开发利用难选铁矿。另外，铁矿石资源开发利用进入二十一世纪以来，呈逐步上升态势，年世界铁矿石价格比上一年上涨19，使我国钢铁行业面临着巨大压力。总结国内难选铁矿选矿技术进展、推进选矿技术进步，更加好地利用这部分资源，对支持我国钢铁行业发展，含有一定现实意义。第82页钢铁冶炼原料-质量要求铁矿石质量评价主要依据铁矿石使用价值，而铁矿石使用价值又取决于高炉冶炼对铁矿石要求物理性能对冶炼影响化学性能对冶炼影响铁矿石性质对冶炼影响含铁量脉石矿物含量有害成份含量有益成份含量铁矿石粒度铁矿石强度含水量第83页钢铁冶炼原料-质量要求铁矿石粒度对炼铁影响 矿石粒度越均匀，高炉料柱透气性越好。天然富矿入炉前往往要经过严格破碎和筛分，使其粒度控制在825 mm或1050 mm 内。试验表明，入炉矿石含粉率(5 mm 粉末)降低l0%，高炉焦比下降5%，产量上升10%。铁矿石粒度对冶炼影响 铁矿粉粒度对烧结影响 对于烧结生产而言，烧结料中30 mm料含量与烧结生产率成反比关系，3 mm部分比率越高烧结生产率越低。研究表明，烧结料适当粒度组成是：3 0mm料含量15，35 mm料含量在40 50，510 mm 料含量l0 mm 料不得超出l0%，即尽可能降低30mm粒级而增加310mm粒级。第84页钢铁冶炼原料-质量要求入炉铁矿石强度好，则高炉料柱粉化率低，产生粉末少，透气性能也好；而矿石强度差，就会产生大量粉末，恶化料柱透气性，增加炉尘损失。高炉冶炼中，普通人造富矿高温强度相对较差。铁矿石强度对冶炼影响铁矿石强度对冶炼影响第85页钢铁冶炼原料-质量要求 水分对烧结影响:适宜水分与矿粉粒度、气温有很大关系。物料越细，比表面积越大，所需适宜水分越多；气温高，适宜水分相对高，反之亦然。水分在造球用精粉中作用:造球原料含水量影响成球速度和生球强度，水分不足成球速度慢，结构也脆弱。原料水分过多不但会使生球相互粘结变形，也会使生球长得过大，粒度不均匀。过湿原料还轻易使造球机粘结破坏造球料运动状态增大造球机负荷。过湿生球，强度也很低，在运输过程中易变形，粘结和破裂；在干燥过程中，料层透气性变坏,造成焙烧、固结时间延长，产量质量下降.普通磁铁精粉和赤铁精粉造球水分为810%，褐铁精粉造球水分为1424%含水量对冶炼影响第86页钢铁冶炼原料-质量要求 铁矿石含铁量越低，脉石数量就越多，高炉冶炼就需多用熔剂和焦炭，生产率也下降。所以，过贫矿石直接入炉在经济上不合算，同时，在操作上也有较多困难。在我国，小型高炉用铁矿石，直接入炉品位不低于47%，大型高炉不低于50，而对褐铁矿、菱铁矿及含碱性脉石矿石，应在扣除其中CO2、H2O或碱性脉石情况下来衡量矿石含铁量高低。冶炼品位高矿石，有利于提升产量，降低焦比。依据生产经验，铁矿石品位升高1%，焦比可降低2%，产量提升3%。含铁量对烧结和炼铁影响第87页钢铁冶炼原料-质量要求 脉石成份与数量在很大程度上决定了熔剂与燃料消耗量。所以，它也是评价铁矿石主要指标。与铁矿石伴生脉石矿物有CaO、MgO、SiO2、AI2O3、TiO2、CaF2等。烧结料含SiO 2量以控制在5 6%为宜;烧结矿中AI2O3、含量应2.1%;铁矿石中脉石矿物含量对冶炼影响第88页矿石中有害杂质是指那些对冶炼有妨碍或使冶炼不易取得优质产品元素，通常有硫、磷、铅、锌、砷等，铜有时有害，有时有益。1 高炉原料要求含硫0.3%高硫矿。2 入炉矿石含磷0.030.8%;3 矿石允许含铜量不超出0.2%;4 要求入炉矿石含铅0.1%;5要求入炉矿石含锌0.10.2;6普通高炉冶炼要求矿石含砷量0.07%;7 钾、钠碱金属含量，普通要求矿石中：K2O+Na2O0.10.6%。铁矿石中有害含量对冶炼影响第89页钢铁冶炼原料-质量要求u铁矿石中有益元素指对金属质量有改进作用或有益于提取元素，如锰、铬、钴、镍、钒、钛、铌钽、铈、镧等，这些元素到达一定含量时，即可视为复合矿石。有些元素是发展高科技所急需，其经济价值很大。铁矿石中有益成份含量对冶炼影响第90页复杂难选铁矿石复杂难选铁矿石复杂难选铁矿石种类及性质含铁矿物种类繁多，当前已发觉铁矿物和含铁矿物约300余种，其中常见有170余种。但在当前技术条件下，含有工业利用价值主要是磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。其中褐铁矿、菱铁矿等弱磁性含铁矿石为较难选别铁矿石，弱磁性铁矿物物理化学性质如表1我国各类难选铁矿石储量如表2所表示。第91页复杂难选铁矿石第92页复杂难选铁矿石第93页我国菱铁矿资源较为丰富，储量居世界前列，已探明储量18.34亿t，占铁矿石探明储量3.4，另有保有储量18.21亿t。我国菱铁矿主要分布在湖北、四川、云南、贵州、新疆、甘肃、青海、陕西、山西、广西、山东、吉林等省(区)，尤其是在贵州、陕西、山西、甘肃和青海等西部省(区)，菱铁矿资源普通占全省铁矿资源总储量二分之一以上，如陕西省柞水县大西沟菱铁矿矿床储量超出3亿t。a菱铁矿选矿技术进展第94页因为菱铁矿理论铁品位较低，且经常与钙、镁、锰呈类质同象共生，所以采取物理选矿方法铁精矿品位极难到达45以上，但焙烧后因烧损较大而可大幅度提升铁精矿品位。菱铁矿比较经济选矿方法是重选、强磁选，但难以有效地降低铁精矿中杂质含量。采取强磁选-浮选联合工艺能有效地降低铁精矿中杂质含量，菱铁矿精矿焙烧后可作为优质炼铁原料菱铁矿选矿技术进展第95页文光远等 在试验室对威远SiO2含量高达26左右菱铁矿进行了焙烧、选矿、烧结和冶金性能试验研究,研究表明，该矿氧化焙烧后，破碎到6mm，经过水洗、干燥、筛去小于0.8 mm部分，可取得铁含量50左右、SiO2含量小于20精矿，回收率可达70；还原焙烧-磁选可取得铁含量为58左右、SiO2含量约10精矿，回收率可达3540。菱铁矿选矿技术进展第96页罗立群等人对陕西大西沟菱铁矿矿石进行了试验研究。试验结果表明，应用中性磁化焙烧-干式自然冷却-异地磁选技术，将在700下焙烧70 min焙烧矿先封闭冷却至400300，再排人空气中冷却至室温，可形成强磁性磁铁矿和r-Fe203；焙烧矿磁选流程试验取得了铁精矿品位59.5659.37、铁回收率达72.0373.72良好指标。菱铁矿选矿技术进展第97页褐铁矿矿石含铁3540，高者可达50，有害杂质S、P通常较高。我国探明褐铁矿储量l2.3亿t，占全国探明储量2.3。主要分布于云南、广东、广西、山东、贵州、江西、新疆和福建。因为褐铁矿中富含结晶水，所以采取物理选矿方法，铁矿精矿品位极难到达60，但与菱铁矿相同，焙烧后因烧失较大而大幅度提升铁精矿品位。褐铁矿在磨矿过程中极易泥化，难以取得较高金属回收率。近年来，伴随新型高梯度强磁选机和新型高效反浮选药剂研制成功，强磁选、反浮选、正浮选、焙烧-磁选联合流程等都取得显著进展。b褐铁矿选矿技术进展第98页王毓华等人针对广东某褐铁矿矿石共生关系简单特点，采取强化矿浆分散阳离子反浮选脱硅新工艺，即采取1250g/t碳酸钠和600g/t水玻璃实现矿浆强化分散，在磨矿细度为-0.074 mm占80、十二胺用量200g/t、浮选时间18 min条件下，选别该褐铁矿矿石，取得铁精矿铁品位为59.25、全铁回收率为83.42指标。b褐铁矿选矿技术进展第99页中钢集团马鞍山矿山研究院对铁坑铁矿褐铁矿进行了大量研究工作。其中强磁选一反浮选一焙烧联合工艺试验研究结果表明，反浮选精矿铁品位可到达57.00、SiO2含量降至5.00左右，经焙烧后产品铁品位可到达64.0以上。b褐铁矿选矿技术进展第100页c鲕状赤铁矿鲕状赤铁矿在我国分布广泛，总储量约为铁矿资源19左右，以其结构多呈鲕状而得名。因为在地质成矿过程中，赤、褐铁矿与石英、粘土类脉石矿物普通是由鲕状颗粒中心向外呈不规则壳状层层包裹，形成多层状结构，铁矿物层与脉石层之间界限不是十分显著，而展现过渡现象，同时这类铁矿中铁矿物和脉石矿物嵌布粒度均较细。当铁矿物单体解离度85时，矿物颗粒直径通常到达-20um左右。因为这一粒径范围已超出现行选矿工艺设备极限而造成鲡状赤铁矿分选困难。第101页c 鲕状赤铁矿鲕状赤铁矿因为鲕状赤铁矿嵌布粒度极细及其相互层层包裹结构，很不利于矿石单体解理:比如宣龙式鲕状赤铁矿，当原矿磨矿粒度为-200目55%时，赤铁矿单体解离度仅为12.33%；-325目粒级赤铁矿单体解离度仅为22.25%，-325目含量为31.43%。随磨矿粒度-200目含量增加，赤铁矿单体解离度增加，但改变区间不大，-200目到达95%时，赤铁矿单体解离度为52.23；-325目粒级为65.78%，-325目含量为60.82%。而且矿石经碎矿和磨矿后，尤其轻易形成微细颗粒而且泥特多，这就决定了该铁矿石选冶非常困难。第102页c鲕状赤铁矿难选主要原因铁矿物嵌布粒度极细，如要使其环带解离或鲕核单体解离，则必须磨至 30 um 以下或者几个微米；这类矿石绝大部分属于沉积型铁矿床，普通伴生有大量粘土，硬度低，在碎矿过程中易形成含铁较高矿泥，严重影响随即之选别作业；矿物本身结构复杂，有以赤铁矿或褐铁矿，也有以石英或绿泥石为鲕核各种类型；普通伴生有较高有害杂质磷矿物，而且有些以胶状物与
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