钢铁生产工艺流程(连铸之前部分)

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