铁矿石质量及价值评价体系.doc

建立铁矿石质量和价值评价体系
优化铁矿石科学合理贸易
许满兴
（北京科技大学）

摘要：本文介绍了铁矿石质量的概念和具体内容，介绍了铁矿石价值的概念和评价铁矿石价值的几种实用方法，对每种方法例举实例计算并加以分析说明，以建立铁矿石质量和价值评价体系，实现铁矿石的科学合理贸易。
关键词：铁矿石质量、价值评价、科学合理贸易。

1、铁矿石种类和质量概念
1-1、天然铁矿石的种类和特征
用于高炉炼铁的铁矿石分天然铁矿和人造富矿两大类，常见并用于烧结球团和高炉炼铁生产的天然铁矿石又主要分四种，它们的分类和特征列于表1。
表1 天然铁矿石的种类及主要特征
铁矿石
名 称
化学分子式
理论
含铁量
密 度（t/m3）
颜色
实际
含铁量
有害
杂质
强 度
还原性
磁铁石
Fe3O4
72.4
5.2
黑色
45～70
S.P高
坚硬致密
低
赤铁石
Fe2O3
70.0
4.9～5.3
红色
55～60
S.P低
易碎
高
褐铁石
mFe2O3nH2O
60～66
3.0～5.0
黄褐色
37～55
S.P高低不等
疏松
高
菱铁矿
FeCO3
48.2
6.8
灰色带黄褐色
30～40
S低P高
易碎
易
褐铁矿的分子式有：Fe2O3·H2O，2Fe2O3·H2O，2Fe2O3·3H2O，3Fe2O3·4H2O。

1-2、人造富矿分类和特征
1）烧结矿：烧结矿按碱度（CaO/SiO2）可分为四种，它们的主要特征列于表2
表2 烧结矿的种类及特征
名称
CaO/SiO2
主要粘结相
主要冶金性能
酸性烧结矿
自然碱度～0.8
FeO·SiO2
难还原，软熔温度低
自熔性烧结矿
1.0～1.5
CaO·FeO·SiO2
还原由难随碱度提高
高碱度烧结矿
1.8～2.5
CaO·Fe2O3
还原性好，软熔性能优良
超高碱度烧结矿
＞2.50
CaO·Fe2O3
2CaO·Fe2O3
冶金性能会略有下降
2）球团矿：球团矿有酸性球团矿（碱度由自然碱度到0.3）和熔剂性球团矿（碱度≥0.8）,它们的矿物组成主要为Fe2O3和CaO• Fe2O3,冶金性能随碱度提高有所改善，酸性球团矿的冶金性能稍差。

1-3、铁矿石质量的概念
铁矿石的质量由化学成分、物理性能和冶金性能三个部分组成，它们三者之间的关系化学成分是基础，物理性能是保证，冶金性能是关键。

1-3-1、铁矿石化学成分：
铁矿石的化学成分由含铁元素、脉石和有害杂质三部分组成。
1) 有价成分：Fe（Fe3O4、Fe2O3、FeO、FeCO3，CaO，MgO(B2O3)
2) 负价成分（酸性脉石）：SiO2.Al2O3；
3) 有害杂质：S、P、K2O+Na2O、Pb、Zn、Cu、As、Cl、(TiO2) 。
高炉炼铁对铁矿石有害杂质的限量要求列于表3
表3 铁矿石有害杂质限量要求(%)
有害元素
S
P
K2O+ Na2O
Pb
Zn
Cu
As
Cl
(TiO2)
限量要求
≤0.3
≤0.05—0.12
≤0.20
≤0.10
≤0.10
≤0.20
≤0.07
≤0.001
≤0.5

1-3-2、铁矿石物理性能
铁矿石的物理性能包括粒度和粒度组成，强度和热爆裂指数，对块铁矿和球团矿的物理性能要求列于表4.
表4 对块铁矿和球团矿的物理性能要求

矿种
转鼓指数
（Ti+6.3mm%）
热爆裂指数
（Di-6.3mm%）
粒度和粒度组成
（+31.5mm%） （-6.3mm%），
块铁矿
≥85.0
≤5.0
≤5.0 ≤5.0
球团矿
≥90.0
—
(+15mm%) （-5.0mm%）
≤5.0 ≤5.0
对用于烧结生产的粉矿要求粒度：+8mm≤5%，+0.25—1.0mm的准颗粒≤22.0%。对用于球团矿生产的铁精粉要求粒度-0.074mm≥82%。

1-3-3、铁矿石的冶金性能
铁矿石的冶金性能包括900℃的还原性（RI），500℃低温还原粉化指数（RDI+3.15），球团矿的还原膨胀指数（RSI）对块铁矿和球团矿的冶金性能要求列于表5.
表5 对块铁矿和球团矿的冶金性能要求
矿 种
900℃还原性
（RI %）
500℃低温还原粉化
（RDI+3.15%）
900℃还原膨胀指数
（RSI %）
块铁矿
≥65.0
≥75
—
球团矿
≥65.0
—
≤20.0
对粉矿虽然没有冶金性能的要求，买方可根据已掌握的各种铁矿粉的烧结基础特性（同化性、粘结相强度、液相流动性、生成铁酸钙能力和固相连晶能力）或烧结反应性（利用系数和强度是反映烧结反应性的主要指标）去衡量它们的质量状况。

2、铁矿石价值评价方法
进入新世纪以来，由于中国钢铁工业的快速发展，造成铁矿石严重短缺，从而引起铁矿石市场发生很大变化，价格从2001年的每吨27.11美元剧涨到2010年的每吨128.39美元，上涨了3.74倍，进入2011年以来，价格又上涨到每吨170美元以上，比2001年剧涨了6.27倍，而质量反而降低了很多，2001年前，铁矿石国际市场常见的十八种铁矿粉，质量差的要算是澳大利亚的罗泊河矿了，品位在58%左右，扣去烧损实际品位能达到63.7%，Al2O3含量不过2.8%左右，目前铁矿石市场，含铁品位低的还不足50%，SiO2含量高达11%以上，Al2O3含量高达6%以上，价格高低不等差别特别大，面对铁矿石市场质量和价位特别大的差别，如何评价铁矿石的价值，如何按质论价，过去仅按品位论价的方法已很不适用了。因此，科学合理的评价铁矿石的价值已成为铁矿石贸易势在必行的问题了。
本文将对几种铁矿石价值评价方法作具体介绍，并举实例计算和分析说明，以探索和寻求一个科学合理，简单实用的铁矿石价值评价法。

2-1、铁矿石品位综合评价法
所谓铁矿石品位综合评价法是不仅考虑铁矿石的品位，同时兼顾铁矿石的有价成分和负价成分，即碱性脉石的价值和酸性脉石的影响，具体表达式依炉渣的二元碱度（R2）还是四元碱度（R4）列为两式：
TFe（R2综）=TFe×[100+2R2(SiO2+ Al2O3)-2(CaO+MgO)]-1×100%…〈1〉
TFe（R4综）=TFe×[100+2R4(SiO2+ Al2O3)-2(CaO+MgO)]-1×100%…〈2〉
式中：R2、 R4分别为二元和四元炉渣碱度，SiO2、Al2O3、CaO和MgO均为铁矿石的化学成分含量（%）。
该两个表达式可说明铁矿石的实际品位，既考虑了碱性脉石（CaO+MgO）的作用，又扣除了酸性脉石（SiO2+ Al2O3）作为渣量的源头对品位造成的影响，这就是铁矿石的实际品位。这种综合评价法所不足的是尚没有考虑有害杂质对品位造成的影响，下面以表达式〈2〉举2个实例作计算和分析说明。

例1：宝钢进口巴西的高品位低SiO2低Al2O3矿的实际综合品位分析。
进口铁矿粉和炉渣（宝钢1#高炉）的化学成分列于下表
项目
TFe
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
FeO
CaO/ SiO2
铁矿粉
≥67.5
0.70
0.74
0.01
0.02
-
0.14
1#炉渣
-
33.96
14.25
41.64
7.83
0.17
1.026（四元R）
将表中数据代入〈2〉式得：
TFe（R4综）=67.5×[100+2×1.026(0.7+0.74)-2(0.01+0.02)]-1×100%
=67.5×[100+2.955-0.06]-1
=67.5/102.9×100%
=65.60%

例2：沿海某钢铁企业进口印度低品位，高SiO2高Al2O3矿的实际综合品位分析。
进口铁矿粉和炉渣的化学成分列于下表
项目
TFe
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
FeO
CaO/ SiO2
铁矿粉
60.0
6.0
4.0
0.20
0.10
-
0.03
炉渣
-
32.23
18.98
35.05
10.38
-
0.887
将表中数据代入〈2〉式得：
TFe（R4综）=60.0×[100+2×0.887(6.0+4.0)-2(0.2+0.10)]-1×100%
=60.0×[100+17.74-0.6]-1
=60.0/117.14×100%
=51.22%
实例分析：由以上两个实例可以说明，铁矿石的脉石含量对其实际品位有直接影响。在宝钢条件下，进口铁矿石的综合品位仅比标出品位低不足2.0%：△Tfe=标出品位一综合品位=67.5%-65.6%=1.9%。而对沿海某企业的高SiO2高Al2O3矿而言，情况就大不一样，△Tfe=60.0%-51.22%=8.78%因此购买铁矿石必须考虑脉石的含量，特别要注意酸性脉石(SiO2+ Al2O3)对综合品位的影响，达到合理的性价比。正因为矿石的Al2O3含量会影响炉渣Al2O3和MgO含量，因此计算应考虑炉渣的四元碱度，而非二元碱度，故建议应采用计算式〈2〉作为铁矿石品位综合评价法。

2-2铁矿石冶金价值评价法：
这一评价法是前苏联M.A.巴甫洛夫院士提出的铁矿石冶金价值的计算方法（公式）：P1=(F÷f)(p-C×P2-c×P3-g) …〈3〉
式中：P1为铁矿石的价值（元/t）
F为铁矿石的品位（%）
f为生铁的含铁量（%）
P为生铁车间成本（元/t）
C为焦比（t/t）
P2为焦炭价格（元/t）
c为生铁熔剂消耗（t/t）
P3为熔剂价格（元/t）
g为炼铁车间加工费（元/t）
M.A.巴甫洛夫院士提出的上一计算公式，是上世纪四十年代的事，当时铁矿石的品种很单一，主要是天然块矿入炉，当时高炉炼铁远没有喷煤，有害杂质对矿石冶炼价值的影响，也不如当代认识的突出，因此是一个很有水平的铁矿石价值计算公式，它既考虑了铁矿石的品位，同时考虑焦比和熔剂消耗的因素，它直接计算出了铁矿石在某厂条件下的利用价值，计算出来的数据直观所用铁矿石到厂的最高价，若购买超过P1的价格，就意味着采用这种价格的铁矿石冶炼工厂就要亏本。

2-3、铁矿石极限价值和实用价值评价法：
笔者根据现代高炉炼铁喷煤和有害元素对矿石冶炼价值的影响，也参照了国内邯钢和华菱集团涟钢对M.A.巴甫洛夫院士计算公式的修正意见，提出一个简单易行的直接入炉铁矿石价格的评价方法（计算公式）：
铁矿石的剩余价值P1=PM-PS…………〈4〉
式中PM为铁矿石用于冶炼的极限价值，PS为铁矿石的实用价值。

2-3-1、矿石的极限价值：
PM=(F÷f)(P-C1×P1-C2×P2- C3×P3- C4×P4-g) …〈5〉
〈5〉式中的含义是铁矿石的极限价值等于生铁成本减去焦炭、喷煤熔剂、有害杂质的消耗加上车间加工费之和。
〈5〉式中：F、f、P和g与〈3〉式中相同。
C1、P1为焦比（t/t）和焦炭的价格（元/t）
C2、P2为喷煤比（t/t）和煤粉的价格（元/t）
C3、P3为炼铁熔剂消耗（t/t）和熔剂的价格（元/t）
C4、P4为有害杂质总量（kg/t）和其当量价值（元/kg）

例3：设某厂买入的铁矿石品位(F)为62%，生铁的含铁量（f）为95%，生铁的成本价格（P）为2800元/t，炼铁焦比（C1）为380kg/t，焦炭的价格为2000元/t，喷煤比(C2)160kg/t，煤粉的价格（P2）为900元/t。
吨铁有害杂质总量为3.5kg/t，有害杂质的当量价值(P4)为30元/kg,
将以上数据代入〈5〉式得：
PM = 62%/0.95×(2800-0.38×2000-0.16×900- 0.145×120-3.5×30-120)
= 62%/0.95×（2800-760-144-17.4-105-120）
= 62%/0.95×（2800-1146.4）
= 1079.14元/t
例3计算的结果告诉我们，在已知的条件下，62%品位铁矿石的最高买价（PM）为1079. 14元/t，若超过此值，炼铁会亏本。

2-3-2、铁矿石实用价值：
PS=C1×Tfe+C2(CaO+MgO)-C3(SiO2+Al2O3)-C4(CaO+MgO+SiO2+Al2O3
+S+P+5×K2O+Na2O+PbO+ZnO+ As2O3+CuO+5CL) …………〈6〉
式中C1为铁矿石的平均成本（元/tFe）C2为矿石中碱性脉石(CaO+MgO )的价值，C3为矿石中酸性脉石（SiO2+Al2O3)消耗熔剂的当量价值，
C4为矿石中除Fe元素外其他元素消耗燃料的当量价值。
式中其余符号均为铁矿石的化学成分。
〈6〉式的直观性很强，即铁矿石的实用价值等于其有价元素价值之和与负价元素消耗之和的差值。
例4：某厂购进铁矿石的化学成分列于下表
Tfe
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
S
P
K2O
Na2O
PbO
ZnO
CuO
As2O3
CL
63.0
4.5
1.9
0.20
0.10
0.05
0.07
0.20
0.18
0.10
0.10
0.15
0.008
0.01
设C1=1815 C2=400 C3=520 C4=430
将上表数据代入〈6〉中得：
PS=1800×63.5%+400×(0.2+0.1)%-520×(4.5+1.9)%-430×(0.2+0.1+4.5+1.9)
+0.05+0.07+5×0.2+0.18+0.10+0.10+0.15+0.008+5×0.01）%
=1143.0+1.2-33.28-35.86
=1075.06元/t
若把例3、例4结合起来，则P1=PM-PS=1079.14-1075.06=4.08元/t
说明在上两种条件下，铁矿石有4.08元/t的剩余价值。相当于采用此矿价冶炼一顿生铁有4.08×1.65=6.73元的效益，可见效益甚微。
注：本例题C1、C2、C3和C4的设定是根据某钢铁公司的设定值由矿价的涨幅作适当调整而来的（原某钢的设定值C1=585，C2=100，C3=172，C4=143），本例题中1800是根据平均矿价1200元/t，冶炼一顿生铁，采用63.5%品位需用1.5吨矿，得吨铁平均矿价1800元.C2、C3、C4各企业可根据本企业的实际数据作修正。
以上铁矿石的极限价值和实用价值适用于直接入炉的块矿和球团矿，不适用于烧结生产和球团矿生产的粉矿和精粉。因为粉矿和精粉的实用价值还受着其烧结特征和球团焙烧特性的影响。

2-4、烧结粉和球团精粉价值评价法：
已有的文献资料，对烧结粉的价值评价倾向于用单烧值的烧结指标和冶金性能进行经济分析〔１〕、〔２〕，再根据所用烧结矿的炼铁价值去推算铁矿粉的价值，而且以自熔性烧结矿为基础。笔者认为这实际上是很难实现的，笔者曾对十八种进口铁矿粉的单烧指标作过质量分析〔3〕，进行单烧试验的料层厚度不同，碱度不同配比和混合料水分不同，且目前全国都生产高碱度烧结矿，难以作出统一的价值评价，在烧结生产中，各种矿的配比是根据合理的配矿实现的，它的基础还是化学成分（包括烧损和有害杂质），物理性能和高温特性。因此笔者认为对烧结粉矿的价值评价最基本的还是铁矿粉的化学成分（包括有价成分、负价成分和有害元素）和物理特性（烧损、粒度和粒度组成），对目前已知各种矿粉的高温特性（同化性，液相流动性、粘结相强度，生成铁酸钙能力和固相连晶能力，也包括晶体颗粒大小，水化程度等）和已有的分类（A类B类C类矿）要加以适当考虑（作修正系数，但这常规还是通过合理配矿解决），至于用于球团生产的精粉也很复杂，同样是赤铁矿精粉，中国的、巴西的和印度的均有各自的不同特征。但对铁矿粉价值评价最基本的还是品位和化学成分，粒度和粒度组成包括（LOI）值，基于以上分析，笔者认为对用于烧结和球团生产的粉矿和精矿粉，它们的价值主要还是应采用品位综合评价法加上有害元素影响，烧损和粒度组成的修正方法比较简易实用。
铁矿粉的价值评价法用TFe粉综表示:
TFe粉综=TFe×[100+1.5R4(SiO2+Al2O3)-2(CaO+MgO)+1.5(S+P+5×K2 +Na2O +PbO+ZnO+CuO+As2O3+5CL)+C1LOI+C2Lm]-1×100%…〈7〉
式中：
C1为烧损（LOI）当量价值，根据经验；当LOI<3%时，C1取“-0.6”
当LOI=3%—6%时C1取“0”，当LOI>6%时，C1取“0.6”。C1所取舍尚可由企业作调整。
C2为粒度当量价值，当粉矿的粒度+8mm>5%或1.0—0.25mm，含量>22%时应作修正，C2可取绝对值超量%的“0.3”。
例如粒度+8mm为11%和（1.0—0.25mm）为28%时，C2Lm项的值为0.3×（11-5）+0.3（28-22）=3.6，C2的数值企业也可根据生产数据作调整。
例5：某钢铁企业购进的烧结粉，化学成分指标列于下表（R4为1.02）
Tfe
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
S
P
K2O
Na2O
PbO
ZnO
CuO
As2O3
CL
LOI
62.0
6.8
2.6
0.2
0.1
0.05
0.06
0.10
0.20
0.18
0.16
0.20
0.10
0.02
5.1
粒度：+8mm为9%，（1.0—0.25mm）为24%。
将上表中数据代入〈7〉中得：
TFe粉综=62.0×[100+1.5×1.02(6.8+2.6)- 2(0.2+0.1)+1.5(0.05+0.06+5×0.1
+ 0.20+0.18+0.16+0.20+0.10+5×0.02)+0.3（4+2）]-1×100%
=62.0×[100+17.907]-1×100%
=62.0/117.907×100%
=52.58%
说明某钢铁公司购进62.0%品位的铁矿粉，其实际的价值相当于52.58%的品位价值。

3、结论性意见：
通过以上介绍，计算分析和讨论可以得出以下结论性意见：
1）、铁矿石的质量由化学成分、物理特性和冶金性能三个部分组成，化学成分是铁矿石质量的基础。
2）、铁矿石的价值由有价成分（品位和碱性脉石）、负价成分（酸性脉石）和有害杂质三部分组成。
3）、铁矿石价值的评价体系由铁矿石品位综合评价法，冶金价值评价法和需经过加工的粉矿和精矿粉价值评价法两大部分组成。
4）、铁矿石品位综合评价法是铁矿石的实际品位等于其标示品位加上碱性脉石的价值扣除酸性脉石对品位造成影响之和。炉渣的碱度选择四元碱度更合理，所不足的是尚未考虑有害元素对品位造成的影响。
5）、铁矿石冶金价值评价法是M.A.巴甫洛夫法则，它实际上是铁矿石用于高炉炼铁不亏本的极限价值，它等于生铁的车间成本扣去焦比和熔剂消耗的费用，加上生铁的车间加工费。现代炼铁需增加喷煤的消耗值。
6）、直接入炉的铁矿石的实用价值等于其极限价值与剩余价值之差（PS=PM-P1）。铁矿石的极限价值（PM）较M.A.巴甫洛夫增加了喷煤和有害杂质的消耗值。铁矿石的实用价值（PS）等于有价元素价值之和与负价元素消耗之和的差值。
7）用于烧结球团的粉矿和精矿粉的价值评价，采用基于烧成自熔性烧结矿的调整方法难于实现，采用铁矿石品位综合评价法加上有害元素、烧损和粒度组成的修正方法简单易行。
主要参考文献：

⑴刘正平 铁矿石经济价值合理评价方法的探讨《烧结球团》
2004 No.5 （1—5）
⑵李来胜等 建立矿石评价体系、优化矿石供应商管理《烧结球团》
2010 No.4 （17—21）
⑶许满兴 进口铁矿粉的烧结性能与质量分析
《2005年度全国烧结球团技术交流年会论文集》 （5—9）

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