从地底深处开采出的铁矿石，并非可以直接使用的金属材料。它需要经过一系列复杂的物理和化学过程，才能最终转化为我们所需的钢铁。这个过程涉及破碎、磨矿、选矿等物理方法，以及焙烧、烧结或球团等化学方法。最终，将处理后的铁矿石送入高炉冶炼，方能得到液态的生铁，再经过进一步的精炼，才能制成各种类型的钢材。

铁矿石预处理：为冶炼做好准备

铁矿石开采出来后，通常需要进行预处理，这是提高冶炼效率和降低成本的关键步骤。预处理主要包括以下几个环节：

破碎与磨矿：化整为零

从矿山开采出来的铁矿石，通常块度很大，不便于后续处理和冶炼。因此，首先需要使用破碎机将大块矿石破碎成较小的块状或颗粒状。常用的破碎设备包括颚式破碎机、圆锥破碎机等。

破碎后的矿石还需要进行磨矿，即将矿石磨成更细的粉末，以增加矿物与选矿剂的接触面积，提高选矿效率。磨矿设备主要有球磨机、棒磨机等。

选矿：去伪存真，富集铁元素

选矿是铁矿石预处理的核心环节，目的是将铁矿石中的铁矿物与脉石（即无用杂质）分离，提高铁精矿的品位。选矿方法多种多样，常见的有：

重选

重选是根据矿物密度差异进行分离的方法。适用于处理粗粒嵌布的铁矿石，如磁铁矿、赤铁矿等。常用的重选设备有跳汰机、摇床等。

磁选

磁选是利用矿物磁性差异进行分离的方法。特别适用于处理磁铁矿。磁选设备有干式磁选机和湿式磁选机两种。

浮选

浮选是利用矿物表面物理化学性质的差异进行分离的方法。适用于处理细粒或微细粒嵌布的铁矿石，如赤铁矿、褐铁矿等。浮选过程中需要添加各种浮选药剂，以改变矿物表面的润湿性，使有用的矿物附着在气泡上浮起，与脉石分离。

焙烧、烧结与球团：改善冶炼性能

经过选矿得到的铁精矿，通常呈粉状或细粒状，直接用于高炉冶炼会造成透气性差、炉料下降困难等问题。因此，需要将铁精矿制成一定粒度的块状或球状料，以改善其冶炼性能。常用的造块方法有：

焙烧

焙烧是一种在高温下进行的化学反应过程，目的是去除矿石中的挥发性杂质，改变矿石的物理化学性质。例如，将菱铁矿焙烧可以转化为磁铁矿或赤铁矿。

烧结

烧结是将铁精矿、燃料（如焦粉）和熔剂（如石灰石）混合后，在高温下烧结成块状料的过程。烧结料具有强度高、透气性好等优点，是高炉冶炼的主要炉料之一。

球团

球团是将铁精矿与粘结剂（如膨润土）混合后，制成球状生球，再经过干燥、焙烧或硬化处理的过程。球团矿具有粒度均匀、强度高、还原性好等优点，也逐渐成为高炉冶炼的重要炉料。

球团矿根据硬化方式的不同，可分为焙烧球团、自硬性球团和磁化焙烧球团等。

铁的冶炼：高炉炼铁

经过预处理的铁矿石，就可以送入高炉进行冶炼，这是将铁矿石转化为铁的关键步骤。

高炉炼铁原理

高炉炼铁是在高温下，利用焦炭作为还原剂，将铁矿石中的铁氧化物还原为铁的过程。高炉是一个高大的竖炉，从炉顶加入铁矿石、焦炭和熔剂，从炉底鼓入热风。在高炉内，发生一系列复杂的物理化学反应，最终生成液态的生铁和炉渣。高炉冶炼的主要反应包括：

• 焦炭燃烧生成一氧化碳：C + O₂ = CO₂; CO₂ + C = 2CO
• 一氧化碳还原氧化铁：3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂; Fe₃O₄ + CO = 3FeO + CO₂; FeO + CO = Fe + CO₂
• 直接还原：FeO + C = Fe + CO

高炉炼铁流程

高炉炼铁的流程主要包括：

1. 配料：将铁矿石、焦炭、熔剂等按一定比例混合。
2. 装料：将混合好的炉料从炉顶装入高炉。
3. 鼓风：从炉底鼓入经过预热的热风，提供燃烧所需的氧气和热量。
4. 冶炼：在高炉内进行还原反应，生成液态的生铁和炉渣。
5. 出铁：定期从炉底放出液态的生铁。
6. 排渣：定期从炉底放出液态的炉渣。

生铁的种类与用途

经过高炉冶炼得到的生铁，根据其成分和用途的不同，可分为以下几种：

• 炼钢生铁：主要用于炼钢，含硅量较低。
• 铸造生铁：主要用于铸造，含硅量较高。
• 球墨铸铁：经过球化处理的铸铁，具有较高的强度和韧性。
• 特种生铁：根据特殊需要加入合金元素的生铁，如硅铁、锰铁等。

从生铁到钢：钢铁的精炼

生铁中含有较多的杂质，如碳、硅、锰、磷、硫等，这些杂质会影响钢铁的性能。因此，需要将生铁进行进一步的精炼，去除杂质，调整成分，才能得到各种类型的钢材。

炼钢方法

常用的炼钢方法主要有：

• 转炉炼钢：利用氧气或富氧空气吹炼生铁，去除杂质。
• 电炉炼钢：利用电弧或感应电热熔化废钢和生铁，进行炼钢。
• 平炉炼钢：在平炉内加热生铁和废钢，利用氧化剂去除杂质。

钢的种类与用途

钢根据其成分、性能和用途的不同，可分为多种类型，如碳素钢、合金钢、不锈钢等。不同类型的钢材具有不同的特点和用途，广泛应用于建筑、机械、交通、能源等各个领域。

例如，碳素钢强度适中，价格低廉，常用于制造建筑结构、桥梁等；合金钢具有较高的强度、韧性和耐磨性，常用于制造机械零件、工具等；不锈钢具有良好的耐腐蚀性，常用于制造化工设备、医疗器械等。

总结

从铁矿石到钢铁，需要经过一系列复杂的物理和化学过程，包括铁矿石的预处理（破碎、磨矿、选矿、焙烧/烧结/球团）和铁的冶炼（高炉炼铁），以及后续的精炼（炼钢）过程。每一个环节都至关重要，直接影响到最终钢铁的质量和性能。希望通过本文的介绍，能够帮助读者对铁矿石如何转化为铁有一个更加全面和深入的了解。要了解更多关于钢铁材料和产业的信息，欢迎访问远瞻有色。