铁矿石质量的优劣直接影响着高炉冶炼过程的进行和技术经济指标的好坏,优质铁矿石是使高炉生产达到优质、高产、低耗和长寿的重要条件。
高炉冶炼对矿石的质量要求主要有以下几个方面:
一、铁矿石品位
铁矿石的品位即指铁矿石的含铁量,是评价铁矿石质量的主要指标。矿石有无开采价值,开采后能否直接入炉冶炼及其冶炼价值如何,均取决于矿石的含铁量。铁矿石含铁量高有利于降低焦比和提高产量。根据生产经验,高炉炼铁用铁矿石的含铁效应是:矿品位升高1%,焦比降1.0-1.5%,产量增加1.5-2.0%,吨铁渣量减少30公斤,允许多喷煤粉15公斤。随着矿石品位的提高,脉石数量减少,溶剂用量和渣量也相应减少,既节省热量消耗,又有利于炉况顺行。从矿山开采出来的矿石,含铁量一般在30-60%。品位较高,经破碎筛分后可直接入炉冶炼的称为富矿,而品位较低,不能直接入炉的称为贫矿,贫矿必须经过选矿和造块后才能入炉冶炼。
二、脉石成分
铁矿石中除铁矿物外的物质统称为脉石。铁矿石中的脉石成分绝大多数为酸性,以SiO2为主。在现代高炉冶炼条件下,为了得到一定碱度的炉渣,就必须在炉料中配加一定数量的碱性溶剂(石灰石)与SiO2作用造渣。铁矿石中SiO2含量越高,需加入的石灰石也越多,生成的渣量也越多,这样,将使焦比升高,产量下降。所以要求铁矿石中含 SiO2越低越好。
三、有害杂质
S:硫在矿石中主要以硫化物状态存在。硫的危害主要表现在:当钢种的含硫量超过一定量时,会使钢材具有热脆性。并且硫会显著地降低钢材的焊接性、抗腐蚀性和耐磨性。虽然高炉冶炼可以去除大部分硫,但需要高炉温、高炉渣碱度,不利于增铁节焦。
P:磷以磷化物形态溶于铁水,也是钢材的有害成分。因为磷化物是脆性物质,冷凝时聚集于钢的境界周围,减小晶粒间的结合力,使钢材在冷却时产生很大的脆性,从而造成钢的冷脆现象。而磷在选矿和烧结过程中不易除去,在高炉冶炼中又几乎全部还原进入生铁。所以控制生铁含磷的唯一途径就是控制原料的含磷量。
As:砷在矿石中含量较少,与磷相似,在高炉冶炼过程中全部被还原进入生铁。钢种含砷也会使钢材产生“冷脆”现象,并会降低钢材焊接性能,因此要求矿石中的含砷质量分数小于0.07%。
Al2O3:在高炉冶炼时,全部进入炉渣。炉渣中Al2O3含量高时,便影响炉渣流动性和降低脱硫能力。
碱金属:碱金属主要有钾和钠。钾、钠对高炉的影响不是正比例性质,高炉本身有一定的排碱能力,碱金属在控制范围内对高炉影响不大。但入炉铁矿石碱金属含量太多,超过高炉排碱能力,就会形成碱金属富集,铁矿石含有较多的碱金属,冶炼时极易造成软化温度降低,软熔带上移,不利于发展间接还原,造成焦比升高。
钛:钛能改善钢的耐磨性、耐腐蚀性,但在高炉冶炼时,会使炉渣性质变坏,约有90%的钛进入炉渣。钛含量低时,对炉渣及冶炼过程影响不大;含量高时,会使炉渣变稠,流动性差,对冶炼过程影响大,且容易结炉瘤。