1、铁矿烧结优化配矿原理与技术中 南 大 学范 晓 慧主要内容1. 钢铁工业发展现状4. 优化配矿研究现状5. 烧结优化配矿技术3. 铁矿石特性2. 铁矿资源现状一、钢铁工业发展现状1.钢铁工业发展现状19502013年世界和我国粗钢产量1960 1970 1980 1990 2000 201004000080000120000160000我国粗钢产量世界粗钢产量我国粗钢产量占世界比例 /%国内粗钢产量 /万吨年份 20130204060第二次高速增长我国粗钢产量占世界比例第一次高速增长钢铁工业在社会工业化进程中起着重要的作用：第一次高速发展20世纪 50年代至 70年代（ 1973），钢产量由
2、2亿吨左右增至 7亿吨。美、欧发达国家，日本、前苏联及东欧社会主义国家，二次世界大战后的恢复重建和工业化。第二个高速增长期20世纪与 21世纪之交开始，发展中国家（主要是中国）及新兴工业国家的工业化和大规模基础设施建设。2013年世界粗钢产量 16.07亿吨， 2013年我国粗钢 7.79亿吨，占世界总量的 48.5%。1.钢铁工业发展现状2013年烧结矿产量 9.1亿吨；烧结矿占炼铁含铁炉料 75左右；烧结机 1200多台；烧结机最大面积 660m2。2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014020000400006000080000100000年份 烧结矿产量占含
3、铁炉料比例烧结矿产量/万吨占含铁炉料比例 /%406080100我国历年烧结矿产量我国铁矿石使用情况年份 国内矿（原矿） /亿吨 进口矿 /亿吨2001 2.17 0.922002 2.31 1.122003 2.61 1.482004 3.40 2.082005 4.27 2.752006 5.60 3.252007 7.07 3.832008 8.53 4.442009 8.80 6.282010 10.43 6.182011 13.27 6.862012 13.10 7.402013 14.51 8.191.钢铁工业发展现状2013年我国铁矿石进口量为 8.19亿吨， 进口依存度超过 6
4、3%， 进口总额1057.28亿 美元，同比增长 10.4%。2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014020406080100120140160180进口矿到岸价/美元t-1年份历年进口矿价格1.钢铁工业发展现状钢铁企业钢铁生产成本 比例宝钢 安钢 重钢 杭钢 方大特钢原料成本 75%72%81% 73%能源成本25%7% 19%劳动力成本 9%12%4%制造成本及其他 19% 4%二、铁矿资源现状2.铁矿资源现状 世界铁矿石储量 1600亿吨，铁矿石基础储量 3700亿吨 铁金属储量 800亿吨，铁金属基础储量为 1800亿吨 世界上铁矿资源主要分布在乌
5、克兰、俄罗斯、中国、澳大利亚、巴西、美国、哈萨克斯坦、印度、加拿大、委内瑞拉、波兰、瑞典和南非等国。 巴西、澳大利亚、印度、加拿大和南非等国的储量约占世界总储量的 78。 按目前的铁矿石开采速度，世界铁矿资源可保证 100年以上。2.1世界铁矿资源概况2.铁矿资源现状世界铁矿石储量情况国家 可开采储量 /亿吨 主要矿石类型巴西 616 多孔赤铁矿、镜铁矿澳大利亚 309 赤铁矿、褐铁矿印度 134 赤铁矿、磁铁矿加拿大 62 镜铁矿、磁铁矿南非 28 赤铁矿委内瑞拉 18 多孔赤铁矿、镜铁矿2.1世界铁矿资源概况2.铁矿资源现状2.1世界铁矿资源概况巴西 铁矿资源丰富，集中分布在南部的米纳斯
6、-吉拉斯和北部的卡拉加斯地区 南部主要是 镜铁矿 资源，北部主要为 多孔赤铁矿 资源 铁矿石 品位高、铝低、有害杂质少 第二大铁矿石生产国，第一大出口国， 70以上用于出口澳大利亚 铁矿资源储量大，分布集中，金属储量居世界第二位 90以上出自 西澳皮尔巴拉 地区 第三大铁矿石生产国，第二大出口国，我国进口的第一供应国 铁矿石类型较多，品质差异大2.铁矿资源现状印度 亚洲最大的富铁矿产地，储量居世界第 9位 以富矿为主， 50的赤铁矿具有 62以上品位 第五大铁矿石生产国，第三大出口国 铁矿石类型主要有 赤铁矿和磁铁矿 ，赤铁矿约占总储量的 75%南非 多为硬质赤铁矿，块矿产出率高，是世界重要的
7、块矿出口国 铁品位高 (66 )、物理及冶金性能好，适合作高炉块矿 南非粉矿铁品位高 (65 )，粒度粗2.1世界铁矿资源概况2.铁矿资源现状 我国铁矿资源保有储量占世界的 10左右，居俄罗斯、澳大利亚、巴西之后 我国铁矿资源可采储量低，仅占资源总量的 20.45% 品位低，平均品位仅为 32.67左右，低于世界平均水平 11个百分点。 我国累计探明铁矿资源储量 628.82亿吨，其中基础储量261.84亿吨 按目前的开采速度计算，保证年限不到 60年2.2我国铁矿资源概况2.铁矿资源现状2.2我国铁矿资源概况2.铁矿资源现状 中国铁矿资源 分布较广 ，储量较为集中的地区有鞍本地区、冀东地区、
8、四川西昌、山西太古岚、湖北大冶及内蒙古白云鄂博等地区。 磁铁矿 是主要铁矿石原料，储量和开采量均居首，探明储量约占总储量 50，分布于辽宁、河北、山西、山东、安徽和内蒙古等省区。 赤铁矿 含铁量在 30 50，含磷高，属难选矿石，探明储量约占总储量 18，主要分布在辽宁、湖北、河北、四川、湖南和内蒙等省区。 钒钛磁铁矿 含铁品位一般在 30以下，伴生 V、 Ti等贵重金属，矿床规模大，易采易选，探明储量约占总储量 14，主要分布于四川和河北两省。2.2我国铁矿资源概况2.铁矿资源现状我国铁矿石资源特点：广、贫、杂，细、小、低 “广” :分布广， 30个省 700多个市县 1995个矿区 “贫”
9、 :品位低，平均品位 32.67，贫矿占总储量的 97.72% “杂” :组分杂，多组分共 (伴 )生铁矿石储量占总储量的 1/3 “细” :嵌布粒度细， 20以上属于细粒嵌布的赤铁矿 “小” :矿床多为中、小型矿床，大型矿床只占 5 “低” :可采储量占资源总量的比例低，约 20.45%由于我国铁矿石品位低，难选矿多，需经复杂磨选工艺处理，细粒铁精矿是主产品。目前，全国铁精矿平均品位 63.52，其中重点选矿厂精矿品位为 64.5%。国产铁精矿含铁品位与进口铁矿石已经基本没有差距， SiO2、 A12O3、 P、 S等 杂质含量略高 于进口矿。2.2我国铁矿资源概况 优质高品位资源的减少及进
10、口铁矿品位下降 铁矿资源日趋复杂 铁矿价格居高不下 （相对钢材价格） 钢铁企业 降低原料成本 的巨大压力 降低烧结矿铁品位 ，高炉渣量增加 入炉料 有害元素含量 升高 （对铁水成份影响 ) 烧结矿强度和产量下降 烧结工序能耗升高 环保压力升高（废气和有害粉尘）2 .3 铁矿资源变化趋势2.铁矿资源现状北部 Carajas粉矿数量稳定，近期 P略微上升南部烧结粗粉减少、停产，细粒精矿粉增加澳洲大矿山品种不变，品质下降 (P,硅铝升高 )可市场化的印度矿质量和供应量不稳定可选择矿点少、小，品质不稳定，价格物流没有优势南非产品以优质块矿为主，烧结用粉矿量不大西非高品质矿石新增产能集中地，潜在战略资源
11、新增产能分布图巴西VALE 52Mt其 它 57Mt加拿大力拓 5Mt其它 16Mt澳大利亚力拓 53MtBHP 9Mt其它 69Mt俄罗斯 3.5Mt西非 33Mt共计 3亿吨，三大矿石占 1.2亿吨2 .3 铁矿资源变化趋势高炉入炉品位与综合焦比6 0 . 4 940045050055060085年86年87年88年89年90年91年92年93年94年95年96年97年98年99年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年55565758596061综合焦比 入炉矿品位4 . 4 35 9 .
12、 1 544.555.566.51985年1986年1987年1988年1989年1990年1991年1992年1993年1994年1995年1996年1997年1998年1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年5051525354555657585960SiO2 TFe烧结矿铁品位与 SiO2烧损大（ LOI）：结晶水高 (6-10%)碳酸根 (Fe 35-40%, LOI 20-30%)低铁高硅：澳大利亚金西矿（ SiO26-8%）低铁高铝：非洲矿业（ Al2O36-8%, SiO
13、21%）低铁高硅高铝：印度矿、国产矿钒钛铁矿（钛，铝，镁 , TiO28-12%）硼铁矿（硼 、 镁高 , B2O35-8%, MgO15-20%）含萤石铁矿高硫铁矿（硫酸渣） 、高磷矿（高 P-Brockman)2 .3 铁矿资源变化趋势2.铁矿资源现状三、铁矿石特性3.铁矿石特性3.1典型铁矿石矿种 类型 TFe FeO CaO MgO SiO2 Al2O3 LOI巴西 A 赤铁矿 65.69 1.01 0.00 0.11 3.91 0.69 1.61巴西 B 赤铁矿 67.22 0.14 0.07 0.27 1.04 1.00 1.76巴西 C 镜铁矿 68.09 0.22 0.02 0
14、.26 1.38 0.39 1.05澳 BP 赤铁矿 61.79 1.15 0.08 0.26 4.22 1.98 4.75MAC 褐铁矿 61.93 0.86 0.04 0.18 2.93 1.77 6.22FMG 褐铁矿 58.62 1.22 0.10 0.20 4.66 1.98 8.22杨迪 褐铁矿 57.21 1.29 痕量 0.10 5.62 1.37 11.07印度粉 赤铁矿 63.32 1.72 0.05 0.16 2.84 2.32 3.52南非 赤铁矿 65.04 0.57 0.15 0.17 4.01 1.44 0.98加拿大 镜铁矿 66.80 1.54 0.10 0.
15、53 4.02 0.80 1.05国内矿 A 磁铁矿 63.46 22.42 1.19 0.82 5.97 0.89 1.11国内矿 B 磁铁矿 60.07 18.11 1.33 0.93 7.00 2.16 3.02典型铁矿石的化学成分3.铁矿石特性3.1典型铁矿石矿名 铁矿类型粒度组成 /% 平均粒度/ mm+8mm 5-8mm 3-5mm 1-3mm 0.5-1mm 0.25-0.5mm -0.25mm巴西 A 粉矿 5.24 12.02 9.96 20.37 12.40 7.94 32.06 2.17巴西 B 粉矿 12.62 17.29 11.61 13.65 10.63 14.32
16、 19.88 3.03巴西 C 精矿 0.00 0.00 0.00 0.00 0.76 1.92 97.32 0.13澳 BP 粉矿 8.10 10.20 13.40 14.00 9.10 11.30 33.90 2.28MAC 粉矿 6.79 9.44 11.07 14.32 11.57 15.40 31.41 2.07FMG 粉矿 8.12 10.07 19.33 26.00 15.25 8.81 12.42 2.76杨迪 粉矿 14.16 15.55 12.49 18.17 19.17 10.72 9.73 3.20印度粉 粉矿 5.66 9.49 7.91 13.44 15.74 13
17、.27 34.48 1.87南非 粉矿 7.00 14.20 26.60 25.10 10.80 4.00 12.30 3.16加拿大 精矿 0.00 0.00 0.30 0.90 2.20 3.61 92.99 0.14国内矿 A 精矿 0.00 0.71 1.51 1.43 1.73 4.86 89.76 0.39国内矿 B 精矿 0.00 0.00 0.00 0.10 1.00 1.90 97.00 0.10典型铁矿石的粒度组成3.铁矿石特性3.1典型铁矿石 典型铁矿石的物理性能矿种 最大毛细 水 /% 毛细水迁移速度 /mmmin-1 最大分子水 /% 成球性 指数 堆密度/gcm-3
18、 真密度/gcm-3巴西矿 A 11.03 10.26 2.97 0.37 2.31 4.55巴西矿 B 10.23 44.20 1.38 0.16 1.81 4.45巴西矿 C 14.83 3.50 1.43 0.11 1.28 5.01澳矿 A 12.05 4.67 3.35 0.39 2.07 4.35澳矿 B 13.49 15.32 5.24 0.64 2.07 4.29澳矿 C 13.85 6.30 3.70 0.36 1.89 3.73澳矿 D 14.53 18.63 6.00 0.70 1.85 3.84印度矿 12.36 4.43 3.03 0.32 2.17 4.58南非矿
19、7.15 6.98 1.40 0.24 2.50 4.71加拿大矿 10.02 4.87 1.71 0.21 1.73 4.88国内矿 A 11.28 11.71 3.03 0.37 1.80 4.51国内矿 B 11.74 6.49 2.04 0.21 1.90 4.583.铁矿石特性3.2典型铁矿石颗粒形貌磁铁矿 赤铁矿镜铁矿 褐铁矿3.铁矿石特性M 磁铁矿； H 赤铁矿； S 镜铁矿； G 褐铁矿GHMS铁矿石的孔隙结构四、烧结配矿现状4.烧结配矿现状配矿效果的好坏直接影响到 混匀矿 的化学成分及稳定性，并影响 烧结矿 的成本和产品质量，甚至影响到 高炉冶炼 综合经济技术指标。配矿的主要
20、方法是在 烧结试验 基础上的优化配矿。国外：矿种少，配矿简单；国内：矿种多，配矿复杂。4.1国内外用矿对比矿种 配比 /% 备注铁矿 Ore Fines 75.86锰矿 Manganese Ore 3.41石灰石 Limestone 8.13生石灰 Quick Lime 5.00蛇纹石 serpentimite 1.80燃料 焦粉 Coke Fines 2.32 焦粉：无烟煤 =40： 60无烟煤 Anthracite 3.48返矿 Return Fines 30% 外配返矿矿种 TFe FeO SiO2 CaO MgO Al2O3 TMn MnO2 LOI铁矿 65.12 0.25 4.66
21、 0.058 0.10 1.09 - - 0.79锰铁矿 42.77 2.74 15.62 0.50 0.22 1.50 9.18 14.07 6.58巴西某厂烧结配矿（一）4.烧结配矿现状矿种 配比 /%球团粉0%球团粉20%球团粉30%球团粉40%球团粉 50% 球团粉 60% 球团粉 100%MHSF 71.70 57.61 43.20 36.00 25.20 14.40 0.00MHSFC 0.00 0.00 7.20 7.20 10.80 14.40 0.00MHPF 0.00 14.40 18.00 21.60 25.20 28.80 35.93MHPFC 0.00 0.00 3.60 7.20 10.80 14.40 35.93锰矿 3.04 3.00 2.91 2.89 2.84 2.79 2.87高炉返矿 6.83 6.86 6.86 6.86 6.86 6.86 6.85燃料焦粉 2.75无烟煤 2.25石灰石 5.61 5.28 5.39 5.40 5.44 5.49 5.54蛇纹石 2.82 2.84 2.84 2.85 2.86 2.86 2.88生石灰 5.00巴西某厂烧结配矿（二）4.烧结配矿现状
