鏡鐵是一種錳系鐵合金，由鐵錳礦石在高爐中冶煉而成。其含錳量通常在15%至30%之間，含碳量約為4.0%至5.0%。鏡鐵常作為脫硫脫氧劑，廣泛應用于轉爐和平爐煉鋼過程中，以替代傳統的錳鐵。由于其斷面呈現出鏡面般的光輝，因而得名鏡鐵。
形態特征
鏡鐵礦屬于復三方偏三角面體晶類，常見的單形包括平行雙面、六方柱、菱面體和六方雙錐。其晶系為三方晶系，空間群為R3-c，晶胞參數為a0=5.029埃，c0=13.73埃。鏡鐵礦的物理性質表現為硬度5.5-6，比重5.0-5.3g/cm3，無解理，呈貝殼狀斷口。顏色為紅棕色，條痕為紅色，透明度不透明，具有金屬光澤至半金屬光澤或土狀光澤。赤鐵礦的光學性質顯示其在一軸晶(-)的情況下，No=3.22，Ne=2.94，弱多色性，No-褐紅，氖黃紅。反射色白帶藍灰，反射率為28.70（綠光）、26.15（橙光）、25.03（紅光）；Ro=27.8，Re=24.9（鈉光，空氣中）。雙折射弱，Ro=白，Re-灰藍白。非均質，內反射暗紅。
分布與用途
鏡鐵礦的世界著名產地包括中國的宣化區、湖南寧鄉、鞍山市，以及意大利的Elba島、瑞士的St.Gotthard、Vicenza、英國的Cumberland、巴西的Minas Gerais。鏡鐵的主要成分是FeO，其中Fe鐵占69.94%，有時含有TiO、SiO、AlO等混入物。鏡鐵礦的成因產狀多樣，主要形成于熱液作用、沉積作用和沉積變質作用中。鏡鐵在煉鋼工業中有著重要的地位，自古以來就是煉鋼不可或缺的元素。早期的煉鋼技術采用錳的氧化物或燒結的碳化物加入坩堝爐煉鋼。隨著時間的推移，煉鋼技術不斷進步，鏡鐵的生產和使用也得到了極大的發展。
生產歷史
鏡鐵的生產歷史悠久，最早的記錄可以追溯到1868年法國的普爾塞爾(A.Pourcel)用高爐煉出60%~80%Mn的錳鐵。隨后，電爐容量不斷擴大，新技術如爐料預熱、預還原等工藝也被開發出來。到了20世紀，電硅熱法生產中、低碳錳鐵的技術得以確立，并出現了多種改進后的工藝，如波倫法(熱兌法)等。20世紀末，氧精煉法生產中碳錳鐵的研究取得了突破，美國聯合碳化物金屬部研發成功的MOR法(錳 氧 Refining)并于1976年建成生產廠。墨西哥鐵合金公司在1987年建立了底吹轉爐生產中碳錳鐵的生產線。在中國，鏡鐵的生產始于20世紀初，當時在漢陽鐵廠的100t高爐中進行了冶煉。40年代開始用電爐生產錳鐵，50年代后陸續建立錳鐵生產廠。1975年起，鋼鐵研究總院與遵義鐵合金廠合作研究頂吹氧轉爐生產中碳錳鐵工藝，并在1978年完成了半工業試驗。1982年，新余鋼鐵集團有限公司公司試驗了255m高爐-6t頂吹氧轉爐聯合生產中碳錳鐵，并獲得成功。同年，上海鐵合金廠完成了電爐-搖包法生產中碳錳鐵的工業試驗，并投入實際使用。
錳資源
錳在地球的地殼中豐度為9×10^-2%。具有工業利用價值的錳礦物包括褐錳礦、黑錳礦、軟錳礦、水錳礦、硬錳礦和菱錳礦。海洋底部的錳結核是潛在的錳資源。全球錳礦床主要分布在烏克蘭、格魯吉亞、俄羅斯、南非、加蓬、澳大利亞、巴西等國。中國已探明的錳礦石主要位于廣西壯族自治區、湖南省、貴州省、云南省等地。中國的錳資源以碳酸錳礦為主，難以選礦，一般含錳僅為30%左右，且鐵、磷、二氧化硅等雜質含量較高。為了適應鐵合金廠的需求，這些錳礦石通常通過燒結、球團、壓塊等方式制成人造塊礦。
制粒效果
在制粒過程中，隨著混合料中赤鐵礦粉比例的增加，適宜的制粒水分會相應降低。這是由于鏡鐵礦粉結構緊密，其最大分子水和最大毛細水的質量分數較低，導致混合料的吸水率和持水性較低。同時，隨著鏡鐵礦粉比例的提高，吸水性強的褐鐵礦粉的比例也會隨之降低。因此，當鏡鐵礦粉比例較高時，自由水分容易流出，可能導致混合料層過度濕潤，嚴重影響料層的透氣性，甚至導致制粒過程無法正常進行。在適宜的水分范圍內，細粒物料會被水潤濕，水會在顆粒間的空隙中形成薄膜水和毛細水，產生毛細力。在機械力的作用下，細粒物料會粘附在核顆粒上，粘附量達到最佳值，從而改善料層的粒度組成，使其具有良好的透氣性，提高赤鐵礦粉的燒結產量和質量指標。
黏附動力學
在制粒過程中，鏡鐵礦粉的黏附率隨制粒時間的延長而迅速上升。當制粒時間超過3分鐘時，總黏附率的增長變得緩慢，甚至略有下降。隨著鏡鐵礦粉比例從10%增至40%，在制粒時間小于3分鐘時，鏡鐵礦粉的平均黏附速率為2.28%/min、4.01%/min、4.06%/min和6.10%/min，顯示出黏附速率隨鏡鐵礦粉比例的升高而增大。在鏡鐵礦粉比例分別為10%和20%、制粒時間為4分鐘時，鏡鐵礦粉的黏附率達到最大值。繼續延長制粒時間，赤鐵礦粉的黏附率有所降低；但在鏡鐵礦粉比例分別為30%和40%、制粒時間超過5分鐘時，鏡鐵礦粉的黏附率仍然有所增長。這表明鏡鐵礦粉比例越高，達到黏附平衡所需的制粒時間就越長。綜上所述，建議適宜的制粒時間為4~5分鐘。隨著鏡鐵礦粉比例的提高，適當延長制粒時間將增強鏡鐵礦粉在核粒子上的黏附，有助于改善制粒效果。
參考資料 >
鏡鐵礦.dili.chazidian..2024-10-25
冶金學.m.cdgtw..2024-10-25
錳礦.knowledge.cnfeol.2024-10-25