钢铁生产工艺流程简介铁矿石从开采到最终轧制成各类钢材，需要经过采矿—选矿—烧结—炼铁—炼钢—精炼—各类轧制等若干道工序，另外还需要煤、焦、水、电、气等多种辅助材料，是一种综合的物理和化学变化过程。

下面简要介绍各工序要点。

从铁矿石到各类成品材常规生产工艺流程见图1所示。

图1 钢铁生产常规工艺流程一、铁矿石资源概况、开采与选矿1.1铁矿石资源概况铁矿石以各种复杂的伴（共）生形式广泛存在于地壳表、浅层中。

据2005年的探明数据，世界铁矿石保有储量（可立即开发的工业品位的总量）为1600亿吨，基础储量（可开发的工业品位和一级边界品位储量）为3700亿吨。

澳大利亚、巴西、中国、俄罗斯、乌克兰、加拿大、美国和印度等国家都是铁矿石资源大国。

中国、巴西、澳大利亚、印度是世界上铁矿石产量最多的国家，其中巴西的淡水河谷公司（CVRD）、澳大利亚的力拓（Rio Tinto）和必和必拓（BHP）是世界上铁矿石生产量和贸易量最大的三家公司，三家的贸易量占世界铁矿石贸易总量的70%左右。

我国是铁矿石储量大国，目前已探明的资源储量为600多亿吨，可利用资源250多亿吨，但铁矿石品位（含铁量）较低，平均品位只有30%-35%左右，贫矿（低品位矿）比例为97%。

我国铁矿石分布广泛而又相对集中，储量较多的地区有辽宁、河北、四川、内蒙古、山东和安徽等。

按照铁存在的化合物形式，可将铁矿石分为赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）和褐铁矿（Fe2O3·H2O）等。

1.2铁矿石的开采主要开采形式有露天开采和地下开采。

1.3 铁矿石的选矿我国铁矿由于贫矿多（占总储量的97.5％）和伴(共)生有其它组分的综合矿多（占总储量的1／3），所以在冶炼前绝大部分需要进行选矿处理。

选矿的目的就是通过各种方法，将铁矿石中的铁氧化物以外的脉石等其它杂质尽可能地去除，提高最终产品中铁的含量。

主要流程：铁矿石破碎—磨粉—选矿—烘干—成品精矿粉。

选矿工艺流程示意图见图2。

图2 铁矿石选矿工艺流程示意图为了提高选矿效果，首先必须将铁矿石破碎到相当的细度，然后再进行选矿处理。

主要的选矿方法有重力选、浮选、反浮选、磁选、水选、电选及化学选等，目前广泛采用的选矿技术有浮选工艺、反浮选和磁选工艺等。

磁选工艺：是一种物理选矿方法，适用于磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿等的选矿，特别是磁铁矿，利用铁矿的磁性，将其与脉石分离。

主要设备为电磁平环强磁选机等。

浮选工艺：是一种化学选矿方法，主要适用于赤铁矿和假象赤铁矿、菱铁矿及褐铁矿等弱磁性的铁矿石。

浮选工艺利用的是不同矿物对水亲和力不同、可浮性不同而进行选矿的，矿物的沉浮几乎与矿物密度无关。

与水亲和力大、容易被水润湿的矿物一般难于附着在气泡上，故难浮；而与水亲和力小，不易被水润湿的矿物，则容易上浮。

因此可以说，浮选是以矿物被水润湿性不同为基础的选矿方法，一般把矿物易浮与难浮的性质称为矿物的可浮性。

在现代浮选过程中，浮选药剂的应用尤其重要，因为经浮选药剂处理后，可以改变矿物的可浮性，使要浮的矿物能选择性地附着于气泡上，从而分离不同矿物，达到选矿的目的。

使用的选药剂为脂肪酸类及皂类。

通常浮选作业浮起的矿物是有用矿物，这样的浮选过程称之为正浮选，反之，浮起的矿物为脉石，则称之为反浮选(或逆浮选)。

浮选工艺是一个较复杂的矿石处理过程，其影响因素可分为不可调节因素(原矿性质和生产用水的水质)和可调节因素(浮选流程、磨矿细度、矿浆浓度、矿浆酸碱度、浮选药剂制度)等。

同时，还可以将浮选与磁选法结合使用，提高选矿效果。

选矿后获得的含铁分较高的矿粉经烘干后成为铁精粉。

由于高炉不能直接使用粒度很细的粉状物料，因此铁精粉需送往烧结厂，经烧结工艺或球团工艺处理，形成烧结矿或球团矿后方可供高炉生产使用。

另外，还有一部分铁矿石因含铁品位很高，无需选矿处理，开采后经简单破碎便可直接入高炉冶炼。

按照目前国内铁矿石平均品位和铁精粉品位64%计算，理论上精选1吨铁精粉约需2.0-2.2吨原矿。

二、烧结、球团工序经选矿形成的精矿粉是不能直接供高炉使用的（保证高炉的透气性），必须经过特定工艺处理，使之成为具有一定块度（10-25mm）的块状原料，才能提供给高炉使用。

精矿粉的成形方法主要有烧结法和球团法。

主要设备主要为烧结机、链箅机回转窑、圆盘造球机、带式焙烧机、竖炉等。

两种方法所获得的成品矿分别为烧结矿和球团矿。

2．1 烧结工艺2.1.1 定义所谓烧结生产, 就是将矿粉（包括高炉炉尘及轧钢皮、钢渣等含铁细粒状物料）、熔剂（石灰石、白云石、生石灰等粉料）、燃料（焦粉、煤粉）按一定比例配合、混匀后，经由布料系统将料布到烧结台车上进行点火烧结，借助于燃料燃烧产生的高温，使烧结料水分蒸发并发生一系列化学反应，产生部分液相粘结，形成有足够强度和粒度的块状炉料，再经破碎和筛分后，最终得到的产品就是烧结矿。

烧结矿是高炉冶炼铁水的主要原料。

2.1.2 烧结生产用料含铁原料：含铁量较高、粒度<5mm的精矿粉、高炉炉尘、轧钢皮、钢渣等。

一般要求含铁原料品位高、成分稳定、杂质少。

熔剂：主要有石灰石（CaCO3）、生石灰(CaO)、消石灰(Ca(OH2))、白云石(CaCO3·MgCO3)等等。

烧结生产要求熔剂中有效CaO含量高、杂质少、成分稳定、含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。

在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。

加入熔剂的作用：将高炉冶炼时所需的一部分或大部分熔剂（以及所发生的化学反应）转移到烧结过程中进行，从而有利于高炉进一步提高冶炼强度，降低焦比；熔剂中的CaO、MgO与烧结料中的氧化物及酸性脉石SiO2和Al2O3等在高温作用下，生成低熔点的化合物，可改善烧结矿强度、冶金性能和还原性；增加烧结料中的液相量，提高粘度，改善成球性，提高烧结矿强度。

燃料：主要为焦粉和煤粉。

对燃料的要求是固定碳含量高、灰分低、挥发分低、含硫低、成分稳定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。

2.1.3 烧结设备按工艺流程，烧结生产的主要设备包括破碎和筛分设备、配料设备、混合设备、布料设备、点火设备、烧结机、风机、除尘及贮矿输料设备等。

烧结过程是在烧结机上进行的,烧结机主要设备包括台车、台车驱动装置、破碎机、点火器以及抽风系统和上料系统组成。

一台烧结机由多组台车组成。

烧结机大小是以烧结台车的有效铺料面积计算的。

目前，国内最大的烧结机是尚未投产的首钢京唐公司的550m2烧结机,其次为宝钢495m2烧结机。

2.1.4 工艺流程烧结生产主要过程包括烧结料的准备、配料与混合、烧结作业（布料、点火、烧结）和产品处理等工序。

烧结工艺流程简图见图3。

铺底料除烟设备焦粉破碎机图3 烧结工艺流程2.1.5 烧结生产主要操作指标烧结生产过程中主要操作条件和指标包括料层厚度、烧结温度、点火温度、垂直燃烧速度、混合料水分、燃料配比、机速等等。

2.1.6 烧结机主要技术经济指标主要包括烧结机利用系数、合格率、劳动生产率、烧结机作业率等。

烧结机利用系数定义为每平方米有效抽风面积每小时生产的烧结矿数量，t/(m2·h)。

2.1.7 烧结矿主要性能指标（1）烧结矿品位：是指烧结矿中各种氧化物含铁总量的多少，也称全铁。

（2）烧结矿FeO含量、SiO2含量。

（3）平均粒度。

（4）烧结矿碱度：烧结矿中碱性氧化物与酸性氧化物之比称为烧结矿的碱度。

二元碱度CaO/SiO2；四元碱度CaO+MgO/SiO2+Al2O3。

按碱度分：可分为普通烧结矿（R＜1.0）、自熔性烧结矿(1.2-1.5)、高碱度烧结矿(＞1.5)。

现代烧结生产普遍生产高碱度烧结矿。

高碱度烧结矿优点：烧结矿强度高、粒度均匀、粉末少；还原性好；软化性能好；可搭配使用质量更好的酸性球团矿。

（5）烧结矿还原性RI：表示烧结矿的易还原程度。

（6）烧结矿转鼓强度：包括抗冲击强度和耐磨强度，它是指烧结矿在常温下抗磨剥和抗冲击能力的指标。

测定方法：取5kg成品烧结矿，装入转鼓Φ1000mm×500mm，转鼓以25转/分钟的转速旋转8分钟（200转）；取出转鼓中的烧结矿，分别用筛孔为6.3mm×6.3mm和0.5mm×0.5mm 的两种筛子进行筛分，测定大于6.3mm部分的比例和小于0.5mm部分的比例，分别为抗冲击强度和耐磨强度。

质量好的烧结矿抗冲击强度可达到80%以上，耐磨强度5%以下。

（7）烧结矿低温还原粉化强度RDI。

指烧结矿经400～600℃低温还原后的机械强度(主要有三种表示RDI+6.3、RDI+3.15、RDI-0.5)。

（8）软熔性能：开始软化温度、软化终了温度、软化区间。

要求开始软化温度越高越好、软化终了温度越低越好、软化区间越窄越好。

2.2 球团矿生产工艺2.2.1 定义将细磨铁精矿粉或其它含铁粉料添加少量粘结剂（膨润土）和熔剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球（8-15mm），再经过干燥、焙烧、固结、冷却筛分，成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。

2.2.2 球团矿生产设备目前,可用于生产球团的设备主要有圆盘造球机(造球设备)和链箅机回转窑、带式焙烧机、竖炉(焙烧设备)等。

圆盘造球机：将铁精矿粉与焦粉、石灰石粉或生石灰混合后，输入圆盘造球机上部的混合料仓内，均匀地向造球机布料，同时由水管供给雾状喷淋水，倾斜（倾角一般为40-50°）布置的圆盘造球机由机械传动旋转，混合料加喷淋水在圆盘内滚动成球。

带式焙烧机：带式焙烧机工艺可将球团焙烧的整个工艺过程——干燥、预热、焙烧、冷却都在一个设备上完成，具有工艺过程简单、布置紧凑、所需设备吨位轻等特点，为工厂缩小占地面积、减少工程量、实现焙烧气体的循环利用以及降低热耗和电耗创造了条件。

2.2.3 球团矿生产工艺流程球团矿生产过程一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥、预热和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序，见图4所示。

图4 球团矿工艺流程球团矿的生产中，配料、混合与烧结矿的生产方法相同，然后是将混合好的原料经造球机制成8-15mm的球状，最后进行焙烧。

2.2.4 球团矿性能指标球团矿主要的性能指标有：（1）生球抗压强度：单个生球（未经焙烧的球团）能够承受的压力，一般要求生球达到15-20N/个，最终成品球1500N/个以上。

（2）生球落下强度：单个生球从0.5m高处落到钢板上反复跌落，直到生球破坏为止的次数，一般要求不小于4次。

（3）还原膨胀率：炉内热还原时体积的变化。

（4）低温还原粉化率：表示方法与烧结矿相同。

（5）转鼓指标：表示方法与烧结矿相同。

（6）软熔性能(软化开始温度、软化终了温度、软化区间):球团矿的软熔性能较差,软化开始温度较低、软熔温度区间较宽。