超级铁精矿精选技术--超级铁精矿的用途

    所谓超级铁精矿(HCM)是指含铁量高、脉石含量低的铁精矿。一般泛指SiO₂含量小于2%、TFe含量接近70%的铁精矿。目前这种高品位精矿尚未列为商品矿石的标准之内，所以常称为超级精矿或超纯精矿。
    超级铁精矿多用于直接还原生产海绵铁或金属化球团，来代替废钢进行电炉炼钢。随着选矿工艺的发展，超级精矿的产品质量也在不断提高，现在除了用于直接还原一电炉炼钢外，已发展到海绵铁金属化球团直接轧制钢材；生产粉末冶金用金属铁粉，用于压制复杂机械零件，如异型齿轮等；代替铁红生产磁性材料，用于无线电通讯、电话、扬声器、雷达、电视、磁选机等方面，还可以用于污水处理等。
    一、直接还原-电炉炼钢
    直接还原是从生产海绵铁代替废钢而发展起来的。直接还原用的铁矿都是超级铁精矿或富矿，可以用天然气或普通煤、石油等做热源及还原剂。这种技术在冶金焦少而煤、石油资源多的国家和地区得到了迅速发展，如委内瑞拉、墨西哥、伊朗等国。美国第一座使用进口高品位精矿的直接还原-电炉炼钢厂于1969年投产。
    从经济上看，在相同产量下，直接还原的建厂投资与高炉基本相同。但海绵铁的生产成本要比高炉铁水低得多。据英国1973年的报导，海绵铁的生产成本为28.6美元/t,而高炉铁水(93%Fe)成本为127美元/t.从能量消耗来看，海绵铁为16.16MJ/t,而高炉铁水为14.49MJ/t.由于焦炭价格比普通煤贵3倍，所以高炉铁水的成本比海绵铁高。
    直接还原-电炉炼钢对精矿质量的要求一般为SiO₂含量在2%以下，生产出来的海绵铁金属化球团SiO₂含量在3%以下. SiO₂含量高不仅会降低电炉的生产能力，而且电能消耗高。
    二、海绵铁球团直接轧制钢材
    用纯度高于99%的超级铁精矿进行直接还原得出海绵铁，而后可轧制钢材，为钢铁生产开辟了新的途径。
    据报导，英国斯旺西大学辛格教授将杂质含量低于1%即氧化铁含量大于99%的超级精矿粉，用有机粘结剂造球，在回转窑或竖炉中经气体还原生产出金属化海绵铁球团，然后用这种球团趁热轧制钢材。工艺流程见下图.

    所轧制出的钢材的机械性能接近低碳钢，可用于建筑及作低应力的结构件。
    这种新工艺过程不用高炉、转炉；也不经铸锭作业，生产环节少，还原温度低，可大量节省能源。这种钢材的腐蚀试验表明，开始时(几分钟或几小时内)腐蚀速度较快，但逐渐缓慢，最后与常规产品差不多。焊接试验表明，精矿纯度在99.2～99.4%范围内，焊接性能毫无问题。英国海外发展部对此新工艺很感兴趣，目前正在印度和巴西开展球团轧制的研究工作。在印度用此种原料轧制镀锌波纹板，纯度低于99%的产品延伸率较低，仅限于民用小五金。
    这项新工艺虽然正处于研究阶段，但据估算，单位投资额只是高炉、转炉联合企业的25～30%.
    在我国，东北工学院进行了试验室的研究。将超级铁精矿还原成海绵铁球团，趁热将两个海绵铁球团放到容器中用压力机冲压。从相图看，轧制的球团具有明显的金属组织，基本为铁素体，与普通的低碳钢相似，轧制后看不到球团间的缝隙，证明了高湿球粘结性好，能成为一体，满足轧钢的基本要求；其晶粒呈一定程度的板组织结构，这表明具有良好的可塑性，杂质分布均匀。调节还原剂的成分还可轧出相当于高碳钢的钢材或轧制薄铁皮等。某单位用还原出的金属铁粉试轧出宽250～300mm的带钢，其表面光洁，韧性较好。[next]
    三、用超级铁精矿生产铁粉
    铁粉在国民经济建设中是不可缺少的金属原料，广泛地应用于机械、电子和化工等工业。随着国民经济的发展，其用量及用途会越来越大。
    过去国内外生产铁粉主要以轧钢铁鳞(即氧化铁皮)为原料。近几年来，逐步研究和发展用超级精矿做原料。据统计，目前世界几个主要地区和国家铁粉生产能力约为54.5万t/a,我国铁粉产量估计为1.4万t/a.由于采用高纯铁精矿粉生产的铁粉性能好、质量稳定、产量高、成本低、能耗少，所以高纯铁精矿逐渐取代了轧钢铁鳞。在这方面，世界先进工业国家发展很快，不仅在应用上有所突破，而且充分利用了本国的矿产资源，产量也在逐年增加。据报导，以超级精矿为原料生产铁粉的产量为：瑞典16万t/a、美国8万t/a,日本4万t/a.我国以超级精矿为原料来生产铁粉还处在小规模阶段。如朝阳的喀左铁矿，采用反浮选方法每年生产超纯铁精矿3000～5000t,供北京矿冶研究总院制永磁材料。
    瑞典的霍根纳斯公司用超级精矿粉生产的还原铁粉NC100.24,具有很好的综合性能，在国际市场上享有盛誉。该公司是采用超级精矿进行固体碳化还原和雾化法生产铁粉的。美国、日本、苏联和德国在制取铁粉方面都有着成功的经验。并先后建立了从四氧化三铁直接还原成铁粉的粉末冶金厂。
    我国铁粉的研制和生产是从本世纪60年代开始的，并先后建立了上海、晋江、成都、天津、武汉和鞍山、青岛粉末冶金厂等许多厂家。这些厂家生产铁粉的工艺都是采用二次还原法，以铁鳞为原料。本溪市有色金属研究所于1983年5月开始着手用超级铁精矿制取铁粉的研究工作，经过两年多的努力，试制出TFe大于99%的铁粉，各项指标均符合国家标准，化学、物理性能稳定，用户满意,1985年12月通过辽宁省冶金厅的鉴定。用超级铁精矿生产的铁粉总成本估算为1170元/t,市售价约为1700元/t(鉴定会时价格).
    用超级精矿生产出的铁粉应用于制造粉末冶金机械部件(如异形齿轮，具有塑性的丝、片、带材等),能提高材料的利用率、降低制品加工过程中的能量消耗；应用于电焊条上，能使焊条的熔敷效率大大提高。除此之外，在火焰切割、电子工业，化工催化剂，静电复印机等领域也有广泛地应用。
    四、超级铁精矿用于生产铁氧体磁性材料
    铁氧体在电子工业方面的应用很广并占重要的位置。它是电话、无线电、电视、雷达等通讯方面的基础材料，尤其对制造电子计算机磁芯存储器更为重要。在其它工业及家电用品方面也占有相当大的比重。
    电子工业对铁氧体的技术要求，随铁氧体类型而不同。特别是对硬质铁氧体，其Fe₂O₃含量必须大于98%,SiO₂含量不得超过0.6～0.8%,当然纯度愈高愈好。如：意大利一家硬质铁氧体工厂，正常情况下采用一种天然铁氧化物(含Fe₂O₂98.6%,SiO₂0.6～0.8%)和合成氧化物的混合物作为磁性材料，效果很好。据资料证实，当SiO₂含量低于0.6%时，所生产的铁氧体均呈现均匀的结晶。而具有优异电磁特性的软质铁氧体只能用含SiO₂比较低的(0.2%)物料制得。制得电子计算机磁芯存储器的软质铁氧体只能用更严密性质的物料制得。理想条件下应不含,SiO₂、Na₂O、K₂O和CaO的铁氧化物。但工业产品容许含有某些杂质如：SiO₂0.03%,Na₂O和(或)K₂O0.05%、CaO0.03%,其它杂质痕量，杂质总含量为0.8%.
    用这种材料能够制造出磁场强度为96kA/m的钡铁氧体磁条，以生产167-Cэ型圆筒式磁选机。根据汁算,采用磁能积3.5～3.7的钡铁氧体，能够解决制造磁场强度为111～119kA/m磁选机的问题。
    我国用超级铁精矿粉已试制出锶铁氧体和钡铁氧体。鞍山市磁性材料厂用超级精矿为原料，生产出的磁性材料的磁能积一般在3以上，高的可达3.8.其性能相当于用铁红为原料所得到的指标，但价格可便宜50～60%.
    五、超级铁精矿在其它方面的应用
    纯度高的海绵铁，可以作为冶炼特种钢的原料。例如，本溪钢铁冶金研究所已利用营口锅底山铁矿供给的超级铁精矿，炼出超低碳不锈钢，它抗腐蚀性强，可用于化工设备，国产价格与进口价格相比约低40%.
    哈尔滨建筑工程学院曾用超级铁精矿处理污水，试验效果良好。超级铁精矿也可用于制怍磁流体、磁介质、催化剂等。