鐵礦石質(zhì)量的好壞，和高爐冶煉進程及技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有著密切的關(guān)系。決定鐵礦石質(zhì)量的主要因素是化學(xué)成分、物理性質(zhì)及其冶金性能。優(yōu)質(zhì)的鐵礦石應(yīng)該含鐵量高，脈石與有害雜質(zhì)少，化學(xué)成分穩(wěn)定，粒皮均勻，具有良好的還原性、熔滴性及較高的機械強度。

1. 鐵礦石的質(zhì)量評價-鐵礦石的品位

鐵礦石的品位即指鐵礦石含鐵量，用w(TFe)表示。品位是評價鐵礦石質(zhì)量的主要指標(biāo)。鐵礦石有無開采價值，開采后能否直接入爐冶煉及其冶煉價值如何，均取決于鐵礦石的臺鐵量。品位高有利于高爐提高產(chǎn)量，降低焦比。實踐表明，鐵礦石品位升高1％，焦比可降低2％，產(chǎn)量提高3％。因為隨著含鐵量的升高，脈石數(shù)量減少，熔劑用量和漁晝相應(yīng)減少，即減少了熱量消耗，又有利于爐況的順行、為高爐強化冶煉創(chuàng)造了有利條件。從礦山開采出來的礦石，含鐵量一般在40％-65％之間。品位較高，經(jīng)整粒后可直接人爐冶煉的稱為宮礦。而品位較低，不能宣接人爐的叫貧礦，貧礦必須經(jīng)過選礦和造塊后才能入爐冶煉。

2. 鐵礦石的質(zhì)量評價-脈石成分

脈石含量愈少，礦石品位愈高。當(dāng)脈石數(shù)量相同時，其中酸性脈石SiO2和Al2O3含量愈少愈好。這樣冶煉時可以少加熔劑，減少渣量，有利于焦比降低、爐況順行和產(chǎn)旦提高。脈石中合堿性氧化物(CaO)較多的礦石，具有較高的冶煉價值。這種礦石可視為酸性脈石的富礦和石灰石的混合礦，冶煉時可少加或不加石灰石，對降低焦比是有利的。

爐料中的MgO在冶煉時全部進入爐渣中，礦石中含MgO較高時，渣中MgO含量易升高。渣中有適量MgO能改善爐渣的流動性，增加其穩(wěn)定性，有利于脫硫和爐況順行。但若爐渣中MgO含量過高時．又會降低其脫硫能力和流動性，給高爐操作帶來困難。

Al2O3在高爐渣中為中性氧化物，但渣中Al2O3濃度超過18％-22％時，爐渣變得難熔而不易流動。因此對礦石中的Al2O3要加以控制，一般礦石中w(SiO2)／w(Al2O3)不宜小于2-3。若此比值很小，就應(yīng)與合Al2O3較低的礦石配合使用。

3. 鐵礦石的質(zhì)量評價-有害雜質(zhì)與有益元素

(1)有害雜質(zhì)。礦石中的有害雜質(zhì)是指那些對冶煉有妨礙或?qū)σ睙挳a(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響的元素。通常有婉、磷、鉛、鋅等。高爐冶煉希望礦石中有害雜質(zhì)含量越低越好。

①硫。硫在礦石中主要以硫化物的形態(tài)存交。如黃鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)、閃鋅礦(ZnS)、方鉛礦(PbS)等，也有以藐酸鹽形態(tài)存在的，如石霄(CaSO4·2H2O)、重晶石(BaSO4)等。硫?qū)︿撹F產(chǎn)品的危害主要表現(xiàn)在；

a. 鋼中硫超過一定含量時，鋼會產(chǎn)生“熱脆”現(xiàn)象。這是由于FeS與Fe結(jié)合成低熔點(985℃)合金，冷卻時最后凝固成薄膜狀，并分布于晶粒界面之間，當(dāng)鋼材被加熱到1150-1200℃時，硫化物首先熔化，使鋼材沿晶粒界面形成裂紋。

b．硫顯著地降低鋼的焊接性、抗腐蝕性和耐磨性。

c. 對鑄造生鐵，硫同樣有害。它降低鐵水的流動性并阻止Fe3C分解，使鑄件產(chǎn)生氣孔，難于車削加工，并降低其韌性。

制鋼生鐵含琉最高允許含量不超過0.07％，鑄造生鐵不超過0.06％。高爐冶煉過程中可以去除大部分娩，但需要高爐溫與較高的爐渣堿廢，這不利于增產(chǎn)節(jié)焦。根據(jù)實踐經(jīng)驗，礦石中合硫量升高0.1％，焦比升高5％。所以，要求礦石中含硫愈低愈好。一般規(guī)定礦石中S＜0.3％。高硫礦需通過選礦、焙燒等處理。

②磷。在礦石中一船以磷灰石(3CaO·P2O5)形態(tài)存在。磷在選礦和燒結(jié)過程中不易除去，而在高爐冶煉中幾乎全部還原進入生鐵，因此控制生鐵臺磷的難一途徑就是控制原料的臺磷量，要求礦石中含磷量盡可能低。磷的影內(nèi)有：

a．降低鋼在低溫下的沖擊韌性，使鋼材產(chǎn)生“冷脆”。因為期化物是脆性物質(zhì)，鋼水冷凝時，它凝聚在鋼的品界周圍，減弱其結(jié)合力，使鋼材在冷卻時產(chǎn)生很大的脆性。

b．磷高時還使鋼的焊接性能、冷彎性能和塑性降低。

c. 由于磷共晶有較低的熔點，可使鐵水的熔化溫度降低，因而能延長鐵水的凝固時間，改善鐵水的流動性，對于鑄造形狀復(fù)雜的普通鑄件是有利的，可使鐵水充滿鑄型，改善鑄件質(zhì)量。但由于磷的存在要影響鑄件的強度，故除少數(shù)高磺鑄造鐵允許有較高的含磷量外，一般生鐵含磷量愈低愈好。根據(jù)P的平衡：

若礦石中含磷量超過允許界限，應(yīng)與低磷礦石配合使用，以保證生鐵含磷量符合規(guī)定要求。

③鉛。某些鐵礦石中有少量的鉛，它以方鉛礦(PbS)的形態(tài)存在。鉛在高爐內(nèi)100％被還原。但Pb不溶解于生鐵，且密度大，熔點低(327℃)，澡點也較低(1550℃)，因此對高爐的危害很大。它沉積于爐底，滲入磚縫，使磚飄浮起，嚴(yán)重破壞護底；在高溫下?lián)]發(fā)上升，到高爐上部又被氧化成Pbo，部分隨煤氣坦出，部分又隨爐料下降再被還原，如此在爐內(nèi)循環(huán)不斷積聚，新結(jié)于爐墻上，故冶煉臺鉆礦石常引起爐瘤。為此，要求礦石中含鉛量低于0.1％。

④鋅。鋅在礦石中常以閃鋅礦(zns)形態(tài)存在，我國某些礦石中合有少量的鋅。高爐冶煉中鋅全部被還原，其沸點低(905℃)，不溶于生鐵。鋅還原后很易揮發(fā)，揮發(fā)的大量鋅蒸氣到高爐爐身上部。遇爐料冷凝，并被煤氣中的CO2氧化成ZnO，部分ZnO沉積在爐身上部爐墻上，形成爐瘤；部分滲入爐襯的孔隙和磚續(xù)隙中，引起爐襯膨脹而破壞爐殼。礦石中的合鋅量一般應(yīng)不大于0.1％。

⑤砷。礦石中的砷常以毒砂(FeAsS)、斜方砷礦(FeAsS2)及氧化物As2O3、As3O5等形態(tài)存在于褐鐵礦石中，其他礦石中很少見。砷在高爐冶煉中全部被還原進入生鐵。由于砷的非金屬性很強，不具延展性，故當(dāng)鋼中砷含量大干0.1％時，就產(chǎn)生“冷脆”，并降低其焊接性能。高爐冶煉要求礦石的臺砷量不大于0.07％。

⑥鉀和鈉。礦石中的堿金屑鉀和鈉以云母、霓石、鈉閃石等碳酸鹽及硅酸鹽形態(tài)存在。

在高爐冶煉中，鉀、納的危害是很嚴(yán)重的。因為它們在高爐內(nèi)被直接還原，到下部高溫區(qū)(＞1500℃)生成大量堿蒸氣，其中一部分堿蒸氣在高溫下與焦炭中的c、煤氣中的N2生成氰化物。氰化物的沸點較高(＞1500℃)，呈霧狀液體狀態(tài)。這些堿蒸氣和霧狀氰化物，隨煤氣上升到爐身中部的低溫區(qū)(＜800℃)，被氧化成碳酸鹽，部分沉積在爐料和爐墻上，部分又隨爐料下降，如此循環(huán)富集。其危害性表現(xiàn)在：

a. 堿金屬與爐襯作用生成鉀霞石等，體積膨脹40％，從而破壞爐襯，縮短高爐壽命。

b. 與爐襯作用生成低熔點化合物，使?fàn)t料貓在爐墻上，或使?fàn)t料教結(jié)在一起，不斷惡化上部料層透氣性，最后導(dǎo)致爐瘤的形成。

c. 鉀、鈉與焦炭中的石墨反應(yīng)，生成插入式化合物CK8、CNa8，體積膨脹很大，破壞焦炭的高溫溫度，使高爐下部料柱透氣性變壞。

d．鉀、鈉能增大焦炭的反應(yīng)性，擴大直接還原區(qū)，加之前述幾個因意的影響，使高爐焦比升高，產(chǎn)量降低。

e. 使燒結(jié)礦和球團礦的軟化溫度降低，低溫還原粉化率升高，并導(dǎo)致球團礦的惡性膨脹。

因此，喻礦石中的堿金屬含量要加以限制，一般要求(K2O十Na2O)含量小于0.1％-0.6％。堿負荷低于3-5kg/t鐵為宜。

⑦銅。鋼在礦石中常以黃銅礦(FeCuS2)或孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]等形態(tài)存在。某些磁鐵礦石中合有一定的銅礦物。

高爐冶煉中，銅全部還原進人生鐵，后轉(zhuǎn)入鋼中。銅對鋼鐵材料的影響具有兩重性。當(dāng)鋼中含銅不超過0.3％時，能改善其耐腐蝕性能；超過0.3％時，會出現(xiàn)鋼的焊接性能降低，并引起“熱脆”性，軋制時產(chǎn)生裂紋。一般礦石允許含銅量不超過0.2％。

⑧氟。F容易汽化，污染環(huán)境，CaF2會降低爐渣熔點，對高爐爐襯有一定侵蝕破壞作用。

(2)有益元素。礦石中的有益元素系指對金屑質(zhì)量有改善作用或可提取的元素。如錳(Mn)、鋁(Cr)、鉆(Co)、鎳(Ni)、釩(V)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鈕(Ta)、鈰(Ce)、和鑭(La)等。當(dāng)這些元素達到一定含量時，如w(Mn)≥5％、w(Cr)≥0.6％、w(Co)≥0.03％、w(Ni)≥0.2％、w(V)≥0.1％-0.15％、M(Mo)≥0.3％即可視為復(fù)合礦石，其經(jīng)濟價值很大，是寶貴的礦石資源。我國復(fù)合礦石種類多、儲量較大，對這類礦石應(yīng)大力開展綜合利用。

4. 鐵礦石的質(zhì)量評價-鐵礦石的還原性

鐵礦石中鐵氧化物與氣體還原劑CO、H2之間反應(yīng)的難易程度稱為鐵礦石的還原性。礦石還原性的好壞，在很大程度上影響礦石還原的速率，隨即影響高滬冶煉的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。因為還原性好的礦石，在中混區(qū)校氣體還原劑還原出的鐵就多，不僅可減少高溫區(qū)的熱量消耗，有利于降低焦比，而且還可改善造渣過程，促進高爐穩(wěn)定順行，使高爐冶煉高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)。

鐵礦石的還原性與礦石的礦物組成和結(jié)構(gòu)，脈石成分、礦石粒度與孔隙率、礦石的軟化性等有關(guān)。結(jié)構(gòu)致密、氣孔度低，與煤氣難于接觸的礦石較難還原。磁鐵礦組織致密，氣孔宰低，最難還原，赤鐵礦稍疏松，具有中等氣孔度，較易還原；褐鐵礦和菱鐵礦加熱后失去結(jié)晶水與CO2，氣孔度大大增加，還原性很好。高堿度燒結(jié)礦和球團礦具良好的還原性。

5. 鐵礦石的質(zhì)量評價-礦石的軟熔性

礦石的軟熔性是指它的軟化性及熔滴性。軟化性包括礦石的軟化溫度和軟化溫度區(qū)間兩個方面。軟化溫度系指礦石在一定的荷重下加熱開始變軟的溫度，軟化溫度區(qū)間系指礦石從開始軟化到軟化終了的溫度區(qū)間。熔滴性是指礦石開始熔化到開始滴落的溫度及溫度區(qū)間。

高爐內(nèi)礦石在下降過程中被上升煤氣流不斷加熱升溫和還原，當(dāng)?shù)竭_一定溫度時，礦石開始軟化，繼而熔化、灑落，最后以鐵水和渣濃的狀態(tài)聚積于爐缸內(nèi)。在滬料從軟化到開始滴落這個區(qū)間，形成了一個鐵礦石與焦炭層交替分相的軟熔帶，其透氣性很差。軟熔帶的形狀，位置、厚薄對高妒強化冶煉和顧行有重要影內(nèi)。

礦石的軟熔性對軟熔帶的分布特性有決定性的影響，軟化溫度高而熔滴性好的礦石使軟熔帶下移、軟熔帶變薄，有利于降低高爐下部煤氣流阻力，均勻煤氣分布，促進順行和焦比降低；而軟熔溫度低、軟熔區(qū)間寬的礦石，使教熔帶升高、變厚，既不利于FeO的間接還原，又惡化料柱透氣性，影陶冶煉過程的正常進行。

礦石的軟熔性主要受脈石成分與數(shù)量、礦石還原性等的影內(nèi)。脈石數(shù)量少，堿性氧化吻含量高，礦石易還原，F(xiàn)eO低者，其軟熔溫度高，軟熔區(qū)間窄，有利于高爐冶煉。

研究表明，在混合礦試樣中，低教熔溫度試樣比例較少時，其軟化、熔融溫度的實驗值基本等于各單項數(shù)據(jù)按比例計算相加得到，其較小的差別主要是由于顆粒界面相互嵌入引起的。但滴下溫度差別較大，主要是因為傳質(zhì)作用的影響。在低軟熔溫度試樣比例較大時，由于它先軟化，導(dǎo)致嵌入程度不斷加大，軟化溫度試驗值比計算值低很多。

6. 鐵礦石的質(zhì)量評價-礦石的機械強度

礦石的機械強度是指礦石耐沖擊、摩擦、擠壓的強弱程度。礦石在爐內(nèi)下降過程中，要受到料柱之間、爐料與爐墻之間的摩擦力、擠壓力的作用，若礦石的強度差，就會破碎而產(chǎn)生大量粉末，惡化料柱透氣性，并增加爐塵損失，影響設(shè)備壽命和環(huán)境條件，因此高爐要求礦石具有一定的機械強度。

高爐的大型化要求人妒鐵礦石具有更高的機械強度。高爐生產(chǎn)表明，鐵礦石的常溫強度并不能反映妒內(nèi)的實際情況，人造富塊礦(特別是球團礦)在一定溫度還原條件下，往往因還原膨脹、粉化而使塊狀礦石煤裂，粉末增加，高爐透氣性惡化。因此，對燒結(jié)礦和球團礦都應(yīng)該進行低溫還原粉化率調(diào)試并采取有效措施降低其粉化率。

7. 鐵礦石的質(zhì)量評價-礦石的粒度與氣孔率

礦石的粒度影酶料柱的透氣性和傳熱、傳質(zhì)條件，因而影響高滬順行和還原過程。粒度大一般來說料柱透氣性好，但與煤氣接觸面積小，擴散半徑大，礦塊中心部分不易加熱和還原，煤氣利用變壞，焦比升高；反之，若粒度太小，特別是粉末較多時，會使煤氣流上升的阻力增大，有礙順行，使產(chǎn)量降低。

確定礦石粒度，必須兼顧高爐氣體力學(xué)和傳熱傳質(zhì)兩方面的因素，應(yīng)在保證有良好透氣性的前提下，盡量改善還原條件。為此，應(yīng)降低粒度上限，提高粒度下限，縮小粒度范圍，力求粒度均勻，盡量減少粉末含量。

適宜的礦石粒度與礦石的還原性、機械強度及高爐大小等因素有關(guān)。

與國外先進指標(biāo)相比，上述趕度尚偏大一些。日本大于2000m³級的高爐，礦石的粒度僅為10-40mm，甚至8-28mm，冶煉效果很好，根據(jù)國內(nèi)外生產(chǎn)實踐，礦石的粒度宜小而均勻，高爐使用的鐵礦石都必須嚴(yán)格進行整粒，將入爐礦石粒度控制在以下范圍8-20mm，小于5mm的粒度一定要篩除。

礦石的氣孔率系指礦石中孔隙所占體積與它的總體積的百分比。氣孔率愈高，透氣性愈好，與煤氣接觸的表面積愈大，愈有利于還原。開口氣孔對還原有利。

上述指標(biāo)中，尤其是礦石品位、脈石成分與數(shù)量、還原性與強度、有害雜質(zhì)含量，必須保持相對穩(wěn)定，高爐生產(chǎn)與操作才能保持穩(wěn)定。否則，將引起爐溫、爐渣堿度和生鐵質(zhì)量的波動，破壞高爐的正常作業(yè)制度，影響高爐穩(wěn)定和獲得優(yōu)良的產(chǎn)品。為確保礦石成分的穩(wěn)定，加強整粒與中和是非常必要的。