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超级铁精矿生产工艺及应用前景

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：白雯霞

[导读] 摘要：随着科学技术的不断发展，超级铁精矿的生产及应用越来越受到人们普遍关注，在国外，超级铁精矿已在粉末冶金、磁性材料、电子工业、环境保护等行业中得到广泛的应用，而在国内，由于生产超级铁精矿的厂家很少，且指标不稳定，在很多行业中还没有引起足够的重视，经过多年研究。

        内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司内蒙古白云鄂博矿区 014080
        摘要：随着科学技术的不断发展，超级铁精矿的生产及应用越来越受到人们普遍关注，在国外，超级铁精矿已在粉末冶金、磁性材料、电子工业、环境保护等行业中得到广泛的应用，而在国内，由于生产超级铁精矿的厂家很少，且指标不稳定，在很多行业中还没有引起足够的重视，经过多年研究。我们已经掌握了稳定生产超级铁精矿的技术，并已建成年产1万t超级铁精矿的生产线。
        关键词：铁精矿；生产工艺；应用前景
        1 引言
        所谓超级铁精矿是指含铁量高，脉石含量低的铁精矿。一般泛指铁品位高于 7l％、二氧化硅含量小于 2％的铁精矿。目前中国还没有作出统一标准，所以也常称为超纯铁精矿、高纯铁精矿、优质铁精矿。它既是选矿的深加工产品，又是一种很有发展潜力的新型功能材料。用途很广，主要用于粉末冶金、生产金属化球团和磁性材料，还可以用于化工、环保、食品保鲜和污水处理等领域。一个国家粉末冶金工业发展的重要标志是以超级铁精矿的产量、品种、质量及成本来衡量的。近年来，随着钢铁工业和化学工业的发展，对超级铁精矿的需求量越来越大，其用途也越来越，对超级铁精矿的研究已引起国内外的重视。
        2 生产超级铁精矿工艺
        生产超级铁精矿的原料一般为铁精矿或原矿石，要求铁以四氧化三铁的形式存在。生产超级铁精矿的原则流程如下：

        以北方某地普通铁精矿为原料，采用该原则流程，在获得超级铁精矿的同时，也得到了适于高炉冶炼的铁精矿，该精矿可以并到一般选厂的精矿中去，丢掉的尾矿仅占全铁量的4.22%。根据小型试验流程，1998年已建成一座年产1万t超级铁精矿选厂，经调试已生产出了高质量的产品，且指标稳定。
        3 超级铁精矿的应用前景
        3.1 粉末冶金
        超级铁精矿在粉末冶金中主要是用来生产优质的还原铁粉。还原铁粉是粉末冶金制品必需的大宗基础原料，它在这方面的耗量占还原铁粉总耗量的70-80%；而汽车制造业是粉末冶金制品的最大用户，一辆汽车耗量大约7 kg左右；铁粉也是发展高效电焊条制造业的重要原料。此外，铁粉在火焰切割、脱气物料、静电复印、显影剂用载体、人体热敷袋、节能蓄电池、合金添加元素、谷物选种、催化剂等领域的应用，近年来也得到了迅速发展，其耗量呈不断上升趋势。进入还原系统的原料越纯，杂质含量就越少，还原铁粉质量就越高。近年来，西欧、北美和日本的还原铁粉80%都是以超级铁精矿生产的，而我国大多数厂家都是以铁鳞为原料。因此，即使处于国内先进水平的还原铁粉，与国外先进水平相比尚有一定差距。
        超级铁精矿和铁鳞都可以作为生产还原铁粉的原料，但前者较后者有明显的优点：
        第一，还原铁粉用的铁鳞必须是低碳沸腾钢的轧钢铁鳞，其来源窄，化学成份不稳定，而超级铁精矿具有纯度高，杂质含量少，性能稳定等特点；第二，超级铁精矿为选矿深加工产品，粒度较细，因而还原速度比较快，还原效率较高；第三，采用超级铁精矿可省去用铁鳞时所需的破碎、磁选、烘干等原料处理工序。
        3.2 超级铁精矿生产直接还原铁
        还原法是铁矿石在固体状态下直接还原成金属铁的一种生产过程，其产品称为直接还原铁或海绵铁。利用普通煤、石油或天然气等热源及还原剂直接还原超级铁精矿，可制取直接还原铁。直接还原铁可用于电炉炼钢以代替废钢，与使用废钢相比有许多优越性，如有害杂质低、质量稳定、来源广泛，是钢铁工业发展的一个重要方向；直接还原铁还可用作高炉炉料，提高高炉产量，降低焦比；转炉用直接还原铁可代替废钢和铁矿石作冷却剂，冷却效果介于矿石和废钢之间，一般是废钢的1.2-2.0倍，此外可降低钢中 P，S，Cu，Zn等含量，有利于提高钢的质量。
        3.3 海绵铁球团
        目前我国还没有大型企业用超级铁精矿生产海绵铁，但用含Fe 69%左右的铁精矿生产海绵铁的厂家已有几个，且有一定的规模，但由于销路问题，企业效益都不好，用超级铁精矿直接还原得出的海绵铁，比一般铁精矿生产的海绵铁轧制的钢材性能更好，为钢铁生产开辟了一条新的途径。
        3.4 磁性材料
        超级铁精矿在磁性材料方面，主要是用于生产高档永磁铁氧体。永磁铁氧体是目前永磁材料中用量最大，产量最高，市场最大的产品。我国铁氧体大部份是以铁鳞为原料生产的，由于从轧钢厂出厂的铁鳞，受到钢材品种，收集情况等影响，成份波动较大，为确保铁氧体的磁性能，寻找优质原料生产高档产品已成为国内一些生产厂家的共识。国外磁性材料的生产，绝大部份采用超级铁精矿，其产品性能优良、档次高。
        3.5 氧化铁红
        超级铁精矿经细磨后，在适当的温度及气氛下，可制成氧化铁红。氧化铁红是高档磁性材料及涂料工业的重要原料。超级铁精矿在化工行业中可以作为化工工业催化剂，选煤重介质加重质，橡胶添加剂以及环境保护等行业。
        3.6 超级铁精矿在其他方面的应用
        超级铁精矿可直接用来生产电焊条。超级铁精矿利用流态还原法制取的铁粉，或者用超级铁精矿生产的海绵铁，经过快速冷凝法制取非平衡材料和铁粉，可以用于环保中的废水处理和食品保鲜等领域。还可用来制取炼钢冷却剂、化工颜料、磁流体、磁介质，用于生产蓄电池等。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超级铁精矿，生产出超低碳不锈钢，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％。
        4 几点思考
        第一，超级铁精矿是在普通铁精矿的基础上加工而成的，纯度高，粒度细，成本也较高；第二，超级铁精矿尽管有性能稳定，杂质含量少等优点，但在价格上与铁鳞没有竞争力，虽然铁鳞日见短缺，但超级铁精矿还是受到铁鳞的冲击；第三，国外粉末冶金原料80%以上都采用超级铁精矿，国内现在只有个别厂家用超级铁精矿，且规模很小，大部份厂家还是沿用铁鳞，产出的铁粉与国外无法竞争，高档铁粉还依赖进口，如果采用超级铁精矿，就可以产出高质量、高性能的还原铁粉，以满足汽车制造业等对高强度结构零件的迫切需要，赶上世界先进水平；第四，鉴于上述原因，建议建超级铁精矿-粉末冶金（或其它）一条龙生产线，这样不仅解决了超级铁精矿的销路问题，而且还可以缓解我国高性能还原铁粉短缺的危机，并为企业创造更高的经济效益。
        结语
        经过国内外学者的共同努力，超级铁精矿的生产工艺及应用都得到了发展，特别是在脱硅浮选生产工艺方面进行了较为系统深入的研究。但从整体来看，超级铁精矿的生产存在方法单一、适应性差等缺点；其应用仍受其质量的限制。随着科学技术的不断发展，相关领域学科不断交叉渗透以及对超级铁精矿需求量的增加，在生产工艺方面，超级铁精矿的制取技术将趋向于更经济、更实用、更合理，超级铁精矿的含铁品位将进一步得到提高，可达到其理论值；在应用方面，随着纯度的提高将拓宽其在不同领域，特别是超级铁精矿在环保、医疗、食品保鲜等领域的应用，值得进一步开发和利用。
        参考文献：
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        [2]乌传和．优质铁精矿生产直接还原铁的进展[J].金属矿山，1996，（4）：15-17．
        [3]常前发．超纯铁精矿的选矿工艺及其开发利用的有效途径[M].金属矿山，1997，（12）：29—33．
        [4]刘耀青．超纯铁精矿生产技术的研究[J].矿冶，1997，（3）：38-41．
        作者简介：白雯霞，女，19840120出生，籍贯山东省，从事行业化学检验工，冶金分析助理工程师，主要研究方向铁精品位。