铁矿石的品质评估主要基于其实际利用价值,而在工业与商业领域,其价值的评定涉及多个关键因素,具体如下:
铁含量是衡量铁矿石品质的核心指标。铁含量越高,矿石中无用杂质(脉石)的比例就越低,这不仅能够减少运输过程中因杂质产生的额外成本,还能降低冶炼过程中熔融脉石所需的燃料消耗。因此,铁含量对矿石的经济价值有着直接影响。
一般来说,铁含量超过50%的矿石被称为富矿(Rich Ore),这类矿石无需经过额外处理即可直接运输至冶炼厂。而铁含量低于此标准的矿石,则需要在矿场附近进行富集处理(Concentration),以提高其铁含量后再作为原料使用。现代矿石分析仪能够快速、准确地测定铁矿石中的铁含量及杂质成分,显著提升采矿和选矿的工作效率。
矿石中脉石的化学成分对其价值同样具有重要影响。在鼓风炉冶炼过程中,铁液与杂质的分离依赖于两者熔融后的比重差异,从而形成上下两层液相(Liquid Phase)进行分离。因此,在熔融状态下,脉石中不应含有能够溶解于铁液中的有害物质,例如硫(Sulfur)、磷(Phosphorus)以及钴(Cobalt)、钒(Vanadium)、铬(Chromium)等元素的化合物。
此外,矿石中水分含量过高或碳酸盐含量过高都会增加燃料消耗,而杂质氧化物的含量则会提高还原剂的用量。这些因素在矿石选择时都需要充分考虑。现代手持式矿石分析仪能够快速检测矿石中的化学成分,帮助筛选出符合冶炼要求的优质矿石。
在高炉冶炼过程中,氧化铁的还原主要依赖于气态一氧化碳(CO)与固态矿石之间的反应。因此,气相(Gas Phase)与固相(Solid Phase)之间的接触面积和接触时间对还原反应效率有着决定性影响。为了优化这一过程,铁矿石的物理性质需要满足以下要求:
气孔性(Porosity):气孔性高的矿石具有更大的表面积和更强的表面吸附力,能够增强与还原性气体的亲和力,从而提高还原反应效率。
粒度(Grain Size):矿石的粒度需要适中。虽然较小的粒度可以增加表面积,但过小的颗粒会影响高炉的通气性,并可能被热风(Hot Blast)带出,增加炉顶气体(Top Gas)中的尘埃量。理想的粒度范围为直径10~30毫米。
软化点(Softening Point):软化点较高的矿石能够在达到还原温度前保持其结构完整性,避免因表面软化或半熔融状态破坏气孔性,从而确保还原反应的顺利进行。
此外,矿石的硬度、机械强度等物理性质也会影响其还原性能,因此在选择矿石时需综合考虑这些因素。
其他影响因素
除了上述与矿石本身相关的因素外,矿场的地理位置、矿石储量等外部条件也是评估其价值的重要指标。例如,距离冶炼厂较近的矿场可以显著降低运输成本,而储量丰富的矿场则能够确保长期稳定的原料供应。