铁前煅烧对铁矿石中有害杂质去除的作用

周洋

石横特钢集团有限公司 山东省肥城市  271612

摘要：铁矿石作为钢铁生产的重要原料，其品质对钢铁产品的性能有着至关重要的影响。然而，铁矿石中含有多种有害杂质，如硫、磷、硅等，这些杂质在钢铁冶炼过程中会生成低熔点化合物，降低钢铁的力学性能和耐腐蚀性能。因此，研究如何有效去除铁矿石中的有害杂质具有重要意义。本研究旨在探讨铁前煅烧对铁矿石中有害杂质去除的作用，优化煅烧工艺参数，为实际生产中提高铁矿石品质提供理论依据。

关键词：铁前煅烧；铁矿石；有害杂质；去除

引言

目前，国内外针对铁矿石中有害杂质去除的研究主要集中在选矿技术、煅烧工艺、生物氧化预处理等。选矿技术虽能有效分离有害杂质，但存在对设备要求高、能耗大、环境污染等问题。生物氧化预处理技术在去除有害杂质方面具有较大潜力，但目前仍处于实验室研究阶段。而铁前煅烧作为一种传统的预处理方法，在去除铁矿石中有害杂质方面具有显著效果，但其作用机制和优化工艺尚需深入研究。

1、铁前煅烧技术定义与煅烧加工方法

1.1、铁前煅烧技术定义

铁前煅烧技术，作为一种重要的金属制备工艺，主要是指在铁矿产资源开发利用过程中，通过对含铁原料进行高温煅烧处理，从而实现对铁矿物质的有效分解、矿石品位提升以及有害杂质去除的目的。这一技术在现代钢铁工业中起着举足轻重的作用，为钢铁生产提供了优质的原材料。

1.2、铁前煅烧加工方法

铁前煅烧加工方法是我国钢铁工业中不可或缺的一环，其主要目的是提高铁矿石的品位和降低有害元素含量，以满足高炉炼铁对原料的要求。

（1）烧结法：烧结法是一种将铁矿石粉末与一定的燃料和熔剂混合，经过高温烧结而制成烧结矿的方法。烧结矿具有较高的品位、较低的粒度和较好的还原性，为高炉炼铁提供了优质的原料。烧结过程主要包括混合、造球、干燥、烧结和冷却五个阶段。①混合：将铁矿石粉末、燃料和熔剂按一定比例混合，形成混合料。②造球：将混合料通过造球机滚动，形成一定粒度的球团。③干燥：对球团进行干燥，去除球团表面的水分。④烧结：将干燥后的球团放入烧结炉内，在高温下进行烧结反应，形成烧结矿。⑤冷却：将烧结矿从炉内取出，进行冷却至室温。

（2）球团法：球团法是将铁矿石粉末与一定的粘结剂混合，通过滚动成球、干燥和焙烧等工艺过程，制成具有较高品位和良好还原性的球团矿。球团矿广泛应用于高炉、转炉和直接还原铁等钢铁生产工艺。球团制作过程主要包括原料准备、混合、滚动成球、干燥和焙烧五个阶段。①原料准备：将铁矿石粉末进行选矿、提纯，以满足球团矿的原料要求。②混合：将铁矿石粉末、粘结剂和适量水混合，形成具有良好可塑性的混合料。③滚动成球：将混合料通过滚动成球设备，制成一定粒度的球团。④干燥：将球团进行干燥，去除球团表面的水分。⑤焙烧：将干燥后的球团放入焙烧炉内，在高温下进行焙烧，形成球团矿。

烧结法和球团法均是我国铁前煅烧加工的重要方法。两种方法均具有提高铁矿石品位、降低有害元素含量的优势，但同时也存在一定的缺点。在实际生产中，应根据矿石成分、生产工艺和环保要求等因素，选择合适的铁前煅烧方法。

2、铁前煅烧过程中有害杂质去除的机理

2.1、杂质溶解

在铁前煅烧过程中，有害杂质通常以固态或液态存在。在高温条件下，杂质溶解于熔融的矿物质中，从而实现杂质的去除。这一过程主要受到杂质种类、矿物成分和煅烧温度的影响。不同类型的杂质在不同的温度下具有不同的溶解度，因此，通过控制煅烧温度，可以有效实现有害杂质的溶解和去除。

2.2、杂质挥发

在铁前煅烧过程中，有害杂质中的部分元素或化合物在高温条件下具有较高的挥发性。随着温度的升高，杂质挥发成气体，从而从矿物中脱离，达到去除杂质的目的。这一过程主要受到杂质种类、煅烧温度和气体扩散速率的影响。在实际生产过程中，通过优化煅烧设备和工艺参数，可以提高杂质的挥发速率，进而提高去除效果。

2.3、杂质固定

铁前煅烧过程中，有害杂质还可以通过固定作用去除。在高温条件下，矿物中的有害杂质与其它组分发生化学反应，形成稳定的化合物或固溶体，从而实现杂质的固定。这一过程主要受到杂质种类、矿物成分、煅烧温度和反应时间的影响。通过合理选择原料配比和煅烧条件，可以有效降低有害杂质含量，提高铁精矿的品质。

2.4、杂质团聚

在铁前煅烧过程中，有害杂质还可通过团聚作用去除。高温条件下，矿物中的杂质原子或离子在表面活性剂的作用下聚集成团，形成较大的颗粒。随着煅烧过程的进行，这些团聚体逐渐长大并沉降，从而实现杂质的去除。这一过程主要受到杂质种类、煅烧温度、表面活性剂种类和团聚条件的影响。通过优化煅烧工艺参数，可以提高杂质团聚效果，降低铁精矿中的有害杂质含量。

3、铁前煅烧在铁矿石中有害杂质去除的效果

3.1、对硫化物的去除效果

硫化物是铁矿石中的一种重要有害杂质，其存在会对钢铁生产过程产生不良影响。铁前煅烧过程中，高温环境能够使硫化物发生氧化反应，生成硫酸盐，从而实现对其的有效去除。此外，铁前煅烧还能够促进铁矿石中其他伴生硫化物的分解，进一步降低钢铁生产过程中的硫含量。研究表明，铁前煅烧对硫化物的去除效果显著，有助于提高钢铁产品的品质。

3.2、对磷化物的去除效果

磷化物是铁矿石中的另一有害杂质，磷在钢铁中以磷化物形式存在，会降低钢铁的力学性能和耐腐蚀性能。铁前煅烧过程中，高温环境能使磷化物氧化生成磷酸盐，并通过固相反应与铁矿石中的其他成分结合，形成不易挥发的化合物。这样一来，磷化物在钢铁中的含量得到有效降低，从而提高钢铁产品的性能。实验证明，铁前煅烧对磷化物的去除效果明显，有助于提升钢铁产品的竞争力。

3.3、对氧化物的去除效果

氧化物作为铁矿石中的主要成分，虽然对钢铁生产过程无直接危害，但其含量过高会降低钢铁的纯度。铁前煅烧过程中，氧化物会与碳、硅等元素发生反应，生成相应的碳化物和硅化物。这些化合物在一定程度上可以降低氧化物的含量，提高钢铁的纯度。此外，铁前煅烧还能够使氧化物分布更加均匀，有利于后续钢铁生产过程中的熔化和精炼。因此，铁前煅烧对氧化物的去除效果具有一定的积极作用。

3.4、对其他有害杂质的去除效果

除了上述硫化物、磷化物和氧化物之外，铁矿石中还含有其他有害杂质，如硅酸盐、碳酸盐等。铁前煅烧过程对这些有害杂质也具有较好的去除效果。在高温环境下，这些杂质会与铁矿石中的其他成分发生反应，生成挥发性化合物，从而实现对其的去除。同时，铁前煅烧还能够改变有害杂质的形态和分布，有利于后续钢铁生产过程中的除杂。综上所述，铁前煅烧对铁矿石中有害杂质的去除效果显著，有助于提高钢铁产品的品质。

4、铁前煅烧在铁矿石中有害杂质去除的发展前景

当前铁前煅烧技术在铁矿石中有害杂质去除方面已取得一定成果，但仍有优化空间。如进一步提高煅烧温度、改进煅烧设备等，以提高有害杂质的去除效率。在铁前煅烧过程中，催化剂的选用对有害杂质的去除效果具有重要影响。研究新型催化剂，以提高有害杂质挥发速率，降低煅烧成本，是铁前煅烧技术发展的方向之一。铁前煅烧技术在铁矿石中有害杂质去除中的应用，有望改变我国铁矿石资源品质不佳的现状，提高钢铁产业竞争力。

结束语

总而言之，铁前煅烧对铁矿石中有害杂质的去除作用具有重要的意义。通过本研究，我们发现铁前煅烧可以有效去除铁矿石中的有害杂质，提高铁矿石的品质和利用率，同时还可以改变铁矿石的物理和化学性质，为后续的冶炼和加工提供更好的条件。因此，铁前煅烧在铁矿石前期处理中具有重要的应用价值和发展前景。未来，我们将继续深入研究铁前煅烧的原理和工艺，探索更加高效、环保、经济的煅烧技术，为铁矿石的高效利用和钢铁工业的可持续发展做出更大的贡献。

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