
铁矿石是钢铁生产企业的重要原材料,天然矿石(铁矿石)经过破碎、磨碎、磁选、浮选、重选等程序逐渐选出铁。铁矿石是含有铁单质或铁化合物能够经济利用的矿物集合体。
凡是含有可经济利用的铁元素的矿石叫做铁矿石。铁矿石的种类很多,用于炼铁的主要有磁铁矿(Magnetite)(Fe3O4, 理论最高品位72.4%)、赤铁矿(Hematite)(Fe2O3, 理论最高品位 70%)和菱铁矿 (Siderite)(FeCO3, 理论最高品位 48.3%)等。 可以直接投入炼钢炉炼钢的铁矿石旧称“平炉富矿”,可以直接用于炼铁的铁矿石旧称“高炉富矿”,都带个“富”字。这些富矿最好是磁铁矿和赤铁矿,它们的含铁量都在70%以上。
世界铁矿资源集中在澳大利亚、巴西、俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦、印度、美国、加拿大、南非等国。中国作为世界上最大的铁矿石需求国,自身的铁矿石储量虽然不算少,但品位不幸比较低,从工业经济的角度来讲,倒不如从盛产富铁矿的澳大利亚、巴西等国进口。
主流铁矿石
-
(Pb Fines/Pb Lumps):产于澳大利亚,又称皮尔巴拉混合矿(必和必拓公司经营),粉的品位在61.5%左右,部分褐铁矿,烧结性能较好;块的品位在62.5%左右,属褐铁矿,还原性好,热强度一般。PB粉和块可由汤姆普赖斯矿、帕拉布杜矿、马兰杜矿、布鲁克曼矿、那牟迪矿和西安吉拉斯矿等矿山的粉矿混匀成。
-
杨迪粉(Yandi Fines):产于澳大利亚(必和必拓公司经营),品位在58%左右,铝含量低,属褐铁矿,结晶水较高,混合制料所需水分要求较高,因其结构疏松,烧结同化性和反应性较好,因此可部分替代纽曼山粉矿或巴西粉矿。含相对低的Al2O3,而且这两种矿粉都比哈默斯利矿粉粗,它们都有合理的冶炼性能,但烧结性能不佳。
-
麦克粉(Mac Fines):MAC粉的正常品位在61.5%左右,目前供给中国市场多为58%左右的品位,部分属褐铁矿,烧结性能较好,含有5%左右的结晶水,炼铁时烧损较高,随其配比加大,烧结矿的烧成率逐步下降。经钢厂研究,MAC粉配比在15%-20%时烧结矿小于5mm级水平较低,配比为20%的烧结成品率最高。
-
纽曼粉、块矿(Newman Fines/Newman Lumps):产于澳大利亚的东皮尔巴拉的纽曼镇的纽曼山矿,属赤铁矿,烧结性能较好,粉的品位在62.5%左右,块的品位在65%左右,由澳大利亚西澳州必和必拓公司生产。
-
罗布河粉、块(Robe River Fines/Robe River Lumps):产于澳大利亚的罗布河铁矿联合公司;品位在57.5%左右,含3%-5%的复合水,这会导致高燃料率及低生产率;属于褐铁矿,烧结性能不好,但其烧结矿的冶炼性能很好。
-
火箭粉:又称FMG(福蒂斯丘金属集团(Fortescue metal Group (FMG)))粉,由澳大利亚第三大铁矿石生产商FMG公司生产;据说用作火箭发动机燃料的一种成分,故称火箭粉,其品位在58.5%左右,硅4左右,铝1.5左右,属于褐铁矿,烧结性能较好,储量大且单烧品位高,结晶水在8%左右。FMG粉矿化学成分优于扬迪粉,但烧结性能和造球性能不如扬迪粉。
-
火箭特粉:由FMG公司生产的品位57.5%左右的火箭粉,硅5个左右,铝2个左右,其它冶炼性能同火箭粉。超特粉的品位低于火箭特粉1个品位,在56.5%左右,硅6左右,铝3个左右,结晶水在8.5%左右,其它冶炼性能类似。
-
阿特拉斯粉块:由澳大利亚第四大铁矿石生产商Atlas Iron公司生产的位于澳大利亚皮尔巴拉矿山的铁矿石,品位在57.5%,属褐铁矿,结晶水在9%左右,硅含量高,在8%左右,物理化学性能和冶炼性能跟火箭粉的超特粉相近。
-
KMG粉:由澳大利亚私人矿业公司KMG生产,该矿位于澳大利亚珀斯,是距离中国最近的西澳矿山,紧邻西澳最北的港口。矿山预计两年内产矿6700万吨,为58-59%的低品位粗粉赤铁矿为主,硅8%,铝3%,磷0.08%,硫0.03%。性能类似于火箭特粉,但比火箭特粉的硅高很多。
-
CSN粉、块:巴西CSN公司(全称为巴西国有黑色金属公司)生产的铁矿石,铁含量在65%以上,硅含量在1%-2%。
-
SSFT粉:巴西淡水河谷公司专门为中国市场配制的烧结粉,SSFT的铁含量在65%左右,硅含量在4.4%左右。
-
卡粉:卡拉加斯粉的简称,英文简称SFCJ粉,全称SINTER FEED CArajas,铁含量在65%以上(65-67%),硅含量在1%-2%。铝1%左右,磷0.033-0.045%,烧损1.6%左右,水分8-9%,产于巴西卡拉加斯矿的铁矿石,因为该地方的粉矿的质量优异,不会像南部矿源那样参差,所以在国际市场上十分受欢迎,价格也高于南部矿源。
-
巴西南部粉:该矿位于巴西有南部矿源“铁四角”,又称巴西南部粉,南部矿区主要矿山有Itabira、Mariana、Mihas Centrals、ParaopeBAl、VarGEm Grande、Itabiritos,均处于巴西铁四角地区,南部矿区主要开采方式为露天开采。这一带以铁英岩为主,赤铁矿含量较高,含铁量在66%左右。主要包括SSFG粉(巴西南部标准烧结粉,铁品位65%,硅3.2-3.8%,铝1.2-1.8%,磷0.049-0.065%,锰0.25-0.40%,水6.5-8.5%,烧损1.7%左右),SFOT粉等。
-
巴粗:指巴西粗颗粒粉矿,是巴西粗粉的统称,包括卡粉、SSFT粉、CSN粉、南部粉等。品位从65%-58%不等,其中东南部铁四角生产的矿粉冶炼性能最好。
-
印粉:指印度细颗粒粉矿,但不符合印粗的颗粒度标准。品位从40%-63.5%不等,属赤铁矿,高品位冶炼性能优良,低品位硅铝成分较高,具有较高的冶炼价值。
铁矿石粒度分类
-
矿石的粒度:矿石的粒度和气孔度的大小,对高炉冶炼的进程影响很大。粒度太小时影响高炉内料柱的透气性,使煤气上升阻力增大。粒度过大又将影响炉料的加热和矿石的还原。由于粒度大,减少了煤气和矿石的接触面积,使矿石中心部分不易还原,从而使还原速度降低,焦比升高。
-
粗粉:基本在0-10毫米,但10毫米以上一般不超过10%,0.15毫米以下最大不超过35%。
-
精粉:基本是国内产,在200目以下。国内一般用外矿都是粗粉,现在也用进口精粉的,如俄罗斯精粉、乌克兰精粉和巴西SSFT粉等。精粉要求0.074mm以下的不少于70%。
-
块矿:有两种,一种是标准块,粒度6-40毫米。另外一种是混合块,混合块一般需要筛选破碎后才可以使用。
-
原矿:原矿从矿山开采出来未经选矿或其他技术加工的矿石,但原矿粒度最好不超过300毫米。少数原矿可直接应用,大多数原矿需经选矿或其他技术加工后才能利用。在选矿中,经过碎磨进入分选作业的矿石称作入选原矿。
-
粉矿:粉末矿,英文名称:fine ore; mine smalls; ore fines; smalls;其品位低于块矿,需要通过破碎磨矿选别,把块子变成粉子,以达到品位的要求,一般要求60-67%,攀钢的品位57%即可。
铁矿石冶炼种类
1. 酸性烧结矿(acid sinter):碱度(CaO/SiO2)小于0.5的烧结矿,由铁精矿或富矿粉不加或少加熔剂烧结而成。它的含铁矿物为磁铁矿、赤铁矿,主要黏结相矿物为铁橄榄石(2FeO SiO2),钙铁橄榄石(CaOFeOSiO2)。红热的酸性烧结矿在冷却过程中不发生自然粉化。它的机械强度较高,但FeO高,还原性差,软熔温度低;单独使用此种矿入炉冶炼,需加入大量石灰石;而且还原性差,导致高炉产量低、焦比高。现代高炉除某些特殊情况外,已不使用此种烧结矿。
2. 铁精矿 (iron ore concentrates):贫铁矿经过细磨、精选获得的铁品位较高的铁矿粉。铁精矿是生产人造富矿的钢铁冶金原料。铁精矿按含铁矿物的不同,有磁铁精矿、赤铁精矿和褐铁精矿之分;按选矿方法的不同,又可分为弱磁精矿、强磁精矿、浮选精矿以及重选精矿等。通常磁铁精矿是采用磁选法处理磁铁矿石所得;赤铁精矿是用重选法、浮选法、强磁选法、磁化焙烧--磁选法,或采用联合流程处理赤铁矿石所得;褐铁精矿则是用重选法、强磁选法或磁化焙烧--磁选法等处理褐铁矿石而获得。对铁精矿一般有4点要求:
-
含铁量要高。磁铁精矿含铁量要在65%以上,赤铁精矿在60%以上,褐铁精矿应在50%以上。含铁量的波动小于±0.5%。
-
水分要低。水分对贮存运输、矿石混匀、造球等都有很大影响。一般磁铁精矿的水分应低于10%,赤铁精矿及褐铁精矿的水分应低于12%。
-
粒度合适。用于生产球团矿的铁精矿,要求小于0.074mm的粒级占70%以上,比表面积以1200~2000cm2 /g为好。
-
杂质(如硫、磷、铅、砷、锌、铜等有害元素)的含量越低越好,一般要求s≤0.10%~0.19%,P≤0.05%~0.09%,Pb≤0.1%,As≤0.04%~0.07%,Zn≤0.1%~0.2%,Cu≤0.1%~0.2%。
有害元素的影响
有害元素通常指硫(S)、磷(P)、钾(K)、钠(Na)、铅(Pb)、Zn(锌)、As(砷)、Cu。通常高炉冶炼对铁矿石要求如下:
-
Pb<0.1%、Zn<0.1%、As<0.07%、Cu<0.2%、K2O+Na2O≤0.25%。
-
硫(S):硫对钢材是最为有害的成份,它使钢材产生“热脆性”。铁矿石中硫含量高,高炉脱硫成本增大,所以入炉铁矿石含硫愈少愈好。
-
磷(P):磷对钢材来说也是常见有害元素之一,它使钢材产生“冷脆性”。铁矿石中的磷,在高炉冶炼时100%进入生铁,烧结也不能脱磷,控制生铁含磷量主要是靠控制铁矿石含磷量。脱磷只能通过炼钢来进行,增加了炼钢的脱磷成本。因此,铁矿石含磷越低越好。
-
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。但是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,导致高炉中上部炉料碱金属含量大大超过入炉料原始水平。铁矿石含有较多的碱金属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。球团含有碱金属会造成球团异常膨胀引起严重粉化,恶化料柱透气性。碱金属对焦炭性能破坏也很严重。另外,高炉中上部碱金属化合物黏附在炉墙上,促使炉墙结厚、结瘤并破坏砖衬。因此,铁矿石含碱金属越低越好。
-
铅(Pb):铅在高炉中几乎全部被还原,由于密度高达11.34t∕m3,故沉于死铁层之下,易破坏炉底砖缝,有可能会造成炉底烧穿。
-
锌(Zn):锌很容易气化,锌蒸汽容易进入砖缝,氧化成为ZnO后膨胀,破坏炉身上部耐火砖衬。
-
砷(As):砷对钢材来说也是有害元素之一,它使钢材产生冷脆性,使得钢材焊接性能变差。铁矿石中砷基本还原进入生铁,影响生铁质量。此外砷在烧结过程中挥发,对环境影响较大。
-
铜(Cu):铜会使钢材“热脆”,钢材不易轧制和焊接。少量铜能改善钢的耐蚀性。在高炉冶炼中,铜全部还原进入生铁中。
-
钛(钛):能改善钢的耐磨性和耐腐蚀性。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,对冶炼过程影响很大,而且易结炉瘤。钛有护炉作用,不少高炉专门买钛矿加入高炉护炉。
有益元素(杂质)
铁矿石中有些元素对冶炼过程不一定带来好处,但是它们却往往能改善产品的某些性能,象这些元素我们称它为有益元素。这类元素常见的有:锰、镍、铬、钒、钛等。
全球铁矿石四大指数
在国际市场上有影响力的铁矿石现货指数主要有四个:
-
普氏能源资讯(Platts)的普氏指数
-
环球钢讯(SBB)的TSI指数.
-
金属导报(MB)的MBIO指数
-
中国铁矿石价格指数。
普氏指数是将矿山、贸易商、钢厂、货运商、金融机构等作为询价对象,每天普氏的编辑人员都会与他们联系,询问当天的交易情况和对价格怎么看,最终选出被认为在当天最有竞争力的价格作为“评估价格”。
TSI指数则更加重视每天的实际成交价格,钢厂、矿山和贸易商都是他们的询价对象,并且占比基本三三制,他们每天将实际成交价格上传,TSI的分析师通过整理计算和给予钢厂、矿山和贸易商同样的权重,最终归纳成两种品位(62%和58%)的进口铁矿石到天津港的到岸价。
MBIO指数则是以中国青岛港(CFR)62%品位铁矿石为基准,将所有56%~68%品位铁矿石折合为62%品位。
毛里塔尼亚铁矿石。
毛里塔尼亚铁矿砂储量约为107亿吨,,铁矿砂出口占毛塔对外出口的70%,是仅次于南非的非洲第二大铁矿石出口国。其铁矿石平均品位(即含铁量)为57%,硫含量低于0.35%,二氧化硅相对偏高。由于 国际市场价格下跌,矿石收入同比减少约30%。从2006年起,毛塔开始 向中国出口铁矿石,并不断扩大对中国市场的供应,2012年以后,中国成为毛塔铁矿砂的最大买主。 毛 里 塔 尼 亚 国 家 工 业 和 矿 业 公 司 ( SOCIETE NATIONALE INDUSTRIELLE ET MINIERE,简称SNIM公司)是毛里塔尼亚最大的企 业,也是毛塔唯一的铁矿石生产和销售企业。公司股份结构中毛里塔尼亚 国家股份占78.35%,其余的21.65%股份为5家外国机构和1家毛里塔尼亚私营公司所有,其每年的出 口量占全国总出口量60%左右。
委内瑞拉铁矿石
委内瑞拉全国铁矿石储量及资源量为146.78亿吨,品位高、杂质少,其中探明(Proven)矿量36.44亿吨(铁品位>55%)、控制(Probable)矿量23.23亿吨、推测(Possible)矿量87.11亿吨,铁金属储量列世界第八位。
委铁矿主要分布在伊马塔卡铁矿带中,矿床为中太古代受变质矿床,含铁矿物为赤铁矿和磁铁矿。主要矿床位于玻利瓦尔州的皮亚尔市和瓜亚那市一带,包括玻利瓦尔、圣伊西德罗、洛斯•巴兰科斯等。在皮亚尔市周边有5个生产矿山(玻利瓦尔、圣伊西德罗、洛斯•巴兰科斯、阿尔塔米拉、拉斯•帕伊拉斯),其探明矿量达23.5亿吨,占委全部探明矿量的64%。铁矿石的总生能力为2500万吨
南非铁矿石
南非铁矿石丰富,是非洲最大的铁矿资源国。2005年总储量基础23亿吨,占非洲铁矿石总储量的40%以上,占世界储量基础的0.6%。 南非铁矿石多属于赤铁矿,品位高,杂质少,还原性好,热强度一般。南非铁矿石的缺点是含有较高的碱金属。碱金属(钾、钠)对焦炭冶金性能产生有害的影响。含3%钾、钠的焦炭比含0.1-0.3%钾、钠的焦炭的反应开始温度约降低50~100℃。钾、钠及其氧化物能渗入焦炭的碳结构,形成石墨钾、石墨钠等层间化合物,使碳结构变形、开裂而导致焦炭机械强度下降。
南非Kumba资源公司、南非Assmang公司和Highveld钢钒有限公司是南非铁矿石的主要生产商。Kumba资源公司在北开普省经营Sishen矿山,在林波波省经营Thabazimbi矿。2004年两矿山产量3010万吨,约占全国产量的76.6%,其中Sishen矿产量为2760吨。该公司产量的69.4%供出口。中国是最大的出口目的国,约占Kumba资源公司铁矿石出口的38%。
南非的铁矿石大部份均通过铁路运输到萨尔达尼亚湾港,然后通过海运出口到中国等目的地。
巴西铁矿石
巴西铁矿资源主要分布在米纳斯吉拉斯州(MinasGerais)主要由赤铁矿组成,具有高铁、中硅、低铝的特点。其中,巴西淡水河谷公司(Vale)是全球第一大铁矿石生产和出口商,也是美洲大陆最大的采矿业公司,其铁矿石产量占巴西总产量的85%以上。
巴西铁矿资源非常丰富,探明储量约210亿吨,如果加上推测储量,巴西铁矿资源量达到620亿吨。巴西铁矿资源主要分布在米纳斯吉拉斯州(MinasGerais)占70%、南马托格罗索州)占21.5%、北部的帕拉州(Para)占7.3%、其他州占1.2%。巴西最大的两个铁矿区为“铁四角”和卡拉加斯,均为世界级的超大型铁矿。
巴西铁矿主要由赤铁矿组成,具有高铁、中硅、低铝的特点,是大型钢铁厂首选原料之一。其脉石部分主要有石英,Al2O3/SiO2比低,有利于液相形成,且粒度合理。以淡水河谷公司为例,其北部的卡拉加斯地区的铁矿石TFe达67%以上,SiO2小于2%;南部伊塔比拉地区的铁矿石TFe达66%以上,SiO2小于4%,Al2O3不大于0.8%,是优质的烧结用矿。此外,巴西铁矿的细粉少,且粘性小,在与其它矿配合使用时,要特别注意其特点,以达到成本最低、冶金性能最好、烧结矿产量高的效果。
巴西淡水河谷公司(Vale)是全球第一大铁矿石生产和出口商,也是美洲大陆最大的采矿业公司,其铁矿石产量占巴西总产量的85%以上。淡水河谷公司的铁矿资源集中在“铁四角”地区和巴西北部的巴拉州,拥有挺博佩贝铁矿、卡潘尼马铁矿、卡拉加斯铁矿等。此外,淡水河谷公司还控制了巴西北部矿区的通往Ponta Da Madeira港的铁路和Ponta Da Madeira港口,控制了南部各矿区通往Sepetiba港和Tubarao港的铁路和港口设施。