镜铁
镜铁是一种锰系铁合金，由铁锰矿石在高炉中冶炼而成。其含锰量通常在15%至30%之间，含碳量约为4.0%至5.0%。镜铁常作为脱硫脱氧剂，广泛应用于转炉和平炉炼钢过程中，以替代传统的锰铁。由于其断面呈现出镜面般的光辉，因而得名镜铁。
形态特征
镜铁矿属于复三方偏三角面体晶类，常见的单形包括平行双面、六方柱、菱面体和六方双锥。其晶系为三方晶系，空间群为R3-c，晶胞参数为a0=5.029埃，c0=13.73埃。镜铁矿的物理性质表现为硬度5.5-6，比重5.0-5.3g/cm³，无解理，呈贝壳状断口。颜色为红棕色，条痕为红色，透明度不透明，具有金属光泽至半金属光泽或土状光泽。赤铁矿的光学性质显示其在一轴晶(-)的情况下，No=3.22，Ne=2.94，弱多色性，No-褐红，氖黄红。反射色白带蓝灰，反射率为28.70（绿光）、26.15（橙光）、25.03（红光）；Ro=27.8，Re=24.9（钠光，空气中）。双折射弱，Ro=白，Re-灰蓝白。非均质，内反射暗红。
分布与用途
镜铁矿的世界著名产地包括中国的宣化区、湖南宁乡、鞍山市，以及意大利的Elba岛、瑞士的St.Gotthard、Vicenza、英国的Cumberland、巴西的Minas Gerais。镜铁的主要成分是FeO，其中Fe铁占69.94%，有时含有TiO、SiO、AlO等混入物。镜铁矿的成因产状多样，主要形成于热液作用、沉积作用和沉积变质作用中。镜铁在炼钢工业中有着重要的地位，自古以来就是炼钢不可或缺的元素。早期的炼钢技术采用锰的氧化物或烧结的碳化物加入坩埚炉炼钢。随着时间的推移，炼钢技术不断进步，镜铁的生产和使用也得到了极大的发展。
生产历史
镜铁的生产历史悠久，最早的记录可以追溯到1868年法国的普尔塞尔(A.Pourcel)用高炉炼出60%~80%Mn的锰铁。随后，电炉容量不断扩大，新技术如炉料预热、预还原等工艺也被开发出来。到了20世纪，电硅热法生产中、低碳锰铁的技术得以确立，并出现了多种改进后的工艺，如波伦法(热兑法)等。20世纪末，氧精炼法生产中碳锰铁的研究取得了突破，美国联合碳化物金属部研发成功的MOR法(锰 氧 Refining)并于1976年建成生产厂。墨西哥铁合金公司在1987年建立了底吹转炉生产中碳锰铁的生产线。在中国，镜铁的生产始于20世纪初，当时在汉阳铁厂的100t高炉中进行了冶炼。40年代开始用电炉生产锰铁，50年代后陆续建立锰铁生产厂。1975年起，钢铁研究总院与遵义铁合金厂合作研究顶吹氧转炉生产中碳锰铁工艺，并在1978年完成了半工业试验。1982年，新余钢铁集团有限公司公司试验了255m高炉-6t顶吹氧转炉联合生产中碳锰铁，并获得成功。同年，上海铁合金厂完成了电炉-摇包法生产中碳锰铁的工业试验，并投入实际使用。
锰资源
锰在地球的地壳中丰度为9×10^-2%。具有工业利用价值的锰矿物包括褐锰矿、黑锰矿、软锰矿、水锰矿、硬锰矿和菱锰矿。海洋底部的锰结核是潜在的锰资源。全球锰矿床主要分布在乌克兰、格鲁吉亚、俄罗斯、南非、加蓬、澳大利亚、巴西等国。中国已探明的锰矿石主要位于广西壮族自治区、湖南省、贵州省、云南省等地。中国的锰资源以碳酸锰矿为主，难以选矿，一般含锰仅为30%左右，且铁、磷、二氧化硅等杂质含量较高。为了适应铁合金厂的需求，这些锰矿石通常通过烧结、球团、压块等方式制成人造块矿。
制粒效果
在制粒过程中，随着混合料中赤铁矿粉比例的增加，适宜的制粒水分会相应降低。这是由于镜铁矿粉结构紧密，其最大分子水和最大毛细水的质量分数较低，导致混合料的吸水率和持水性较低。同时，随着镜铁矿粉比例的提高，吸水性强的褐铁矿粉的比例也会随之降低。因此，当镜铁矿粉比例较高时，自由水分容易流出，可能导致混合料层过度湿润，严重影响料层的透气性，甚至导致制粒过程无法正常进行。在适宜的水分范围内，细粒物料会被水润湿，水会在颗粒间的空隙中形成薄膜水和毛细水，产生毛细力。在机械力的作用下，细粒物料会粘附在核颗粒上，粘附量达到最佳值，从而改善料层的粒度组成，使其具有良好的透气性，提高赤铁矿粉的烧结产量和质量指标。
黏附动力学
在制粒过程中，镜铁矿粉的黏附率随制粒时间的延长而迅速上升。当制粒时间超过3分钟时，总黏附率的增长变得缓慢，甚至略有下降。随着镜铁矿粉比例从10%增至40%，在制粒时间小于3分钟时，镜铁矿粉的平均黏附速率为2.28%/min、4.01%/min、4.06%/min和6.10%/min，显示出黏附速率随镜铁矿粉比例的升高而增大。在镜铁矿粉比例分别为10%和20%、制粒时间为4分钟时，镜铁矿粉的黏附率达到最大值。继续延长制粒时间，赤铁矿粉的黏附率有所降低；但在镜铁矿粉比例分别为30%和40%、制粒时间超过5分钟时，镜铁矿粉的黏附率仍然有所增长。这表明镜铁矿粉比例越高，达到黏附平衡所需的制粒时间就越长。综上所述，建议适宜的制粒时间为4~5分钟。随着镜铁矿粉比例的提高，适当延长制粒时间将增强镜铁矿粉在核粒子上的黏附，有助于改善制粒效果。
参考资料
镜铁矿.dili.chazidian..2024-10-25
冶金学.m.cdgtw..2024-10-25
锰矿.knowledge.cnfeol.2024-10-25