钢材的原材料与生产工艺
来源：考试大2010年3月22日【考试大：中国教育考试第一门户】
钢的源头是铁矿砂，即铁元素（Fe）在自然界中的存在形式，纯粹的铁在自然界中是不存在的，铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种，这些都是铁的氧化物，不同之处在于它们的氧化方式。铁矿砂中的含铁量越高越好，理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右，含铁量在60%以上称为富铁矿。铁矿砂先在熔炉内还原成铁（铣铁），再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢，废钢也可在炼钢炉熔炼再生。一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品，既所谓的钢铁制品。通常钢铁制品是将铁矿石还原，熔解成铣铁（炼铣），铣铁精炼成钢（炼钢），钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品，广义的钢铁制品包含铸铁、铸钢、锻造钢品及钢材加工的制品。
生产钢铁所需要的原料分成四大类来分别讨论：第一类讨论的是各种含有铁质的矿石原料；第二类是煤和焦炭；第三类则讨论在冶炼的过程中用来制造熔碴（slag）的熔剂（或称助熔剂flux），如石灰石等；最后一类是各种辅助原料，如废钢料（scrap）、氧气等。
在理论上来说，凡是含有铁元素或铁化合物的矿石都可以叫做铁矿石。但是，在工业上或者商业上来说，铁矿石不但是要含有铁的成份，而且必须有利用的价值才行。可是，由于很难绝对性的判定一个矿石是否有利用价值，所以在工业上很难订立一个铁矿石的标准。举例来说，欧洲所产的铁矿品质很差，而且含铁量很低，只是因为他们找不到好的矿石，所以他们就把这种矿石称为铁矿石；而澳洲目前因为品质好含铁量高的矿石存量很多，所以像欧洲所用的那种矿石在澳洲已经认为毫无价值。那么，在欧洲所使用的铁矿石，在美国就不被钢铁业界认为是铁矿石了。再譬如说，在过去被认为含铁量太低没有利用价值的矿石，由于现在工业技术的进步，发展出许多廉价的方法来富化矿石中铁的成份，于是这些含铁量低的矿石也就成为有价值的铁矿石了。于是，我们归纳出一个结论，就是在工业上对于铁矿石判定的标准是随着地区性的供求关系、工业技术水准的改变及交通运输的状况而改变的。以目前的标准来看，矿石中的平均含铁量大约在25%以上，才被称为有利用价值的铁矿石。
（1）磁铁矿（Magnetite）是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe3O4，是Fe2O3和FeO的复合物，呈黑灰色，比重大约5.15左右，含Fe72.4%，O27.6%，具有磁性。在选矿（Beneficiation）时可利用磁选法，处理非常方便；但是由于其结构细密，故被还原性较差。经过长期风化作用后即变成赤铁矿。
（3）褐铁矿（Limonite）这是含有氢氧化铁的矿石。它是针铁矿（Goethite）HFeO2和鳞铁矿（Lepidocrocite）FeO（OH）两种不同结构矿石的统称，也有人把它主要成份的化学式写成mFe2O3nH2O，呈现土黄或棕色，含有Fe约62%，O27%，H2O11%，比重约为3.6～4.0，多半是附存在其它铁矿石之中。
（6）硫化铁矿（Sulphideiron）这种矿石含有FeS2，含Fe只有46.6%而S的含量达到53.4%.呈现灰黄色，比重大约为4.95～5.10.由于这种矿石常常含有许多其它较贵重的金属如铜（Copper）、镍（Nickel）、锌（Zinc）、金（Gold）、银（Silver）等，所以常被用做他种金属冶炼工业的原料；又由于它含有大量的硫，所以常被用来提制硫磺，铁反而变成了副产品，所以事实上已不能称为铁矿石。
虽然这许多含铁的物质中只有极少部份是具有价值的铁矿石，但是它的存量已经是极为丰富。对于地球上铁矿石贮存量的估计，目前没有一个可以确信的数字。目前已经被发现的主要产铁矿国有美国、加拿大、巴西、澳洲、南非、印度、法国、英国、瑞典、西班牙、苏俄、中国、委内瑞拉等。
（1）东北地区铁矿东北的确铁矿主要是鞍山矿区，它是目前我国储量开采量最大的矿区，大型矿体主要分布在辽宁省的鞍山（包括大弧山、樱桃园、东西鞍山、弓长岭等）、本溪（男芬、歪头山、通远堡等），部分矿床分布在吉林省通化附近。鞍山矿区是鞍钢、本钢的主要原料基地。
1）除极少富矿外，约占储量的98%为贫矿，含铁量20～40%，平均30%左右。必须经过选矿处理，精选后含铁量可达60%以上。
3）脉石矿物绝大部分是由石英石组成的，SiO2在40～50%.但本溪通远堡铁矿为自溶性矿石，其碱度（Ca+Mg/SiO2）在1以上。且含锰1.29～7.5%可代替锰矿使用。
（2）华北地区铁矿主要分布在河北省宣化、迁安和邯郸、邢台地区的武安、矿山村等的地区以及内蒙和山西各地。是首钢、包钢、太钢和邯郸、宣化及阳泉等钢铁厂的原料基地。
邯邢矿区主要是赤铁矿和磁铁矿，矿石含铁量在40%-55%之间，脉石中含有一定的碱性氧化物，部分矿石S高。
大冶矿区是我国开采最早的矿区之一，主要包括铁山、金山店、成潮、灵乡等矿山，储量比较丰富。矿石主要是铁铜共生矿，铁矿物主要为磁铁矿，其次是赤铁矿，其他还有黄铜矿和黄铁矿等。矿石含铁量40-50%，最高的达54-60%.脉石矿物有方解石、石英等，脉石中含SiO28%左右，有一定的溶剂性（CaO/SiO2为0.3左右），矿石含P低，（一般0.027%），含S高且波动很大（0.01-1.2%），并含有Cu（0.2-1.0%）和Co（0.013%-0.025%）等含有色金属。矿石的还原性较差，矿石经烧结、球团造块后入高炉冶炼。
芜宁矿区铁矿石主要是赤铁矿，其次是磁铁矿，也有部分硫化矿如黄铜矿和黄铁矿。铁矿石品位较高，一部分富矿（含Fe50%-60%）可直接入炉冶炼，一部分贫矿要经选矿精选、烧结造块后供高炉使用。矿石的还原性较好。脉石矿物为石英、方解石、磷灰石和金红石等，矿石中含S、P杂质较高（含P一般为0.5%，最高可达1.6%，梅山铁矿含S平均可达2%-3%），矿石有一定的溶剂性（如凹山及梅山的富矿中平均碱度可达0.7-0.9），部分矿石含V，Ti及Cu等有色金属。
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钢的源头是铁矿砂，即铁元素（Fe）在自然界中的存在形式，纯粹的铁在自然界中是不存在的，铁矿砂主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿三种，这些都是铁的氧化物，不同之处在于它们的氧化方式。铁矿砂中的含铁量越高越好，理论上铁矿砂中的最高含铁量在72%左右，含铁量在60%以上称为富铁矿。铁矿砂先在熔炉内还原成铁（铣铁），再送入炼钢炉内脱碳精炼成钢，废钢也可在炼钢炉熔炼再生。一般钢铁依使用用途制成性质、形状各异的商品，既所谓的钢铁制品。通常钢铁制品是将铁矿石还原，熔解成铣铁（炼铣），铣铁精炼成钢（炼钢），钢再轧延、加工后制成各种钢铁制品，广义的钢铁制品包含铸铁、铸钢、锻造钢品及钢材加工的制品。
生产钢铁所需要的原料分成四大类来分别讨论：第一类讨论的是各种含有铁质的矿石原料；第二类是煤和焦炭；第三类则讨论在冶炼的过程中用来制造熔碴（slag）的熔剂（或称助熔剂flux），如石灰石等；最后一类是各种辅助原料，如废钢料（scrap）、氧气等。
在理论上来说，凡是含有铁元素或铁化合物的矿石都可以叫做铁矿石。但是，在工业上或者商业上来说，铁矿石不但是要含有铁的成份，而且必须有利用的价值才行。可是，由于很难绝对性的判定一个矿石是否有利用价值，所以在工业上很难订立一个铁矿石的标准。举例来说，欧洲所产的铁矿品质很差，而且含铁量很低，只是因为他们找不到好的矿石，所以他们就把这种矿石称为铁矿石；而澳洲目前因为品质好含铁量高的矿石存量很多，所以像欧洲所用的那种矿石在澳洲已经认为毫无价值。那么，在欧洲所使用的铁矿石，在美国就不被钢铁业界认为是铁矿石了。再譬如说，在过去被认为含铁量太低没有利用价值的矿石，由于现在工业技术的进步，发展出许多廉价的方法来富化矿石中铁的成份，于是这些含铁量低的矿石也就成为有价值的铁矿石了。于是，我们归纳出一个结论，就是在工业上对于铁矿石判定的标准是随着地区性的供求关系、工业技术水准的改变及交通运输的状况而改变的。以目前的标准来看，矿石中的平均含铁量大约在25%以上，才被称为有利用价值的铁矿石。
（1）磁铁矿（Magnetite）是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe3O4，是Fe2O3和FeO的复合物，呈黑灰色，比重大约5.15左右，含Fe72.4%，O27.6%，具有磁性。在选矿（Beneficiation）时可利用磁选法，处理非常方便；但是由于其结构细密，故被还原性较差。经过长期风化作用后即变成赤铁矿。
（3）褐铁矿（Limonite）这是含有氢氧化铁的矿石。它是针铁矿（Goethite）HFeO2和鳞铁矿（Lepidocrocite）FeO（OH）两种不同结构矿石的统称，也有人把它主要成份的化学式写成mFe2O3nH2O，呈现土黄或棕色，含有Fe约62%，O27%，H2O11%，比重约为3.6～4.0，多半是附存在其它铁矿石之中。
（6）硫化铁矿（Sulphideiron）这种矿石含有FeS2，含Fe只有46.6%而S的含量达到53.4%.呈现灰黄色，比重大约为4.95～5.10.由于这种矿石常常含有许多其它较贵重的金属如铜（Copper）、镍（Nickel）、锌（Zinc）、金（Gold）、银（Silver）等，所以常被用做他种金属冶炼工业的原料；又由于它含有大量的硫，所以常被用来提制硫磺，铁反而变成了副产品，所以事实上已不能称为铁矿石。
虽然这许多含铁的物质中只有极少部份是具有价值的铁矿石，但是它的存量已经是极为丰富。对于地球上铁矿石贮存量的估计，目前没有一个可以确信的数字。目前已经被发现的主要产铁矿国有美国、加拿大、巴西、澳洲、南非、印度、法国、英国、瑞典、西班牙、苏俄、中国、委内瑞拉等。
（1）东北地区铁矿东北的确铁矿主要是鞍山矿区，它是目前我国储量开采量最大的矿区，大型矿体主要分布在辽宁省的鞍山（包括大弧山、樱桃园、东西鞍山、弓长岭等）、本溪（男芬、歪头山、通远堡等），部分矿床分布在吉林省通化附近。鞍山矿区是鞍钢、本钢的主要原料基地。
1）除极少富矿外，约占储量的98%为贫矿，含铁量20～40%，平均30%左右。必须经过选矿处理，精选后含铁量可达60%以上。
3）脉石矿物绝大部分是由石英石组成的，SiO2在40～50%.但本溪通远堡铁矿为自溶性矿石，其碱度（Ca+Mg/SiO2）在1以上。且含锰1.29～7.5%可代替锰矿使用。
（2）华北地区铁矿主要分布在河北省宣化、迁安和邯郸、邢台地区的武安、矿山村等的地区以及内蒙和山西各地。是首钢、包钢、太钢和邯郸、宣化及阳泉等钢铁厂的原料基地。
邯邢矿区主要是赤铁矿和磁铁矿，矿石含铁量在40%-55%之间，脉石中含有一定的碱性氧化物，部分矿石S高。
大冶矿区是我国开采最早的矿区之一，主要包括铁山、金山店、成潮、灵乡等矿山，储量比较丰富。矿石主要是铁铜共生矿，铁矿物主要为磁铁矿，其次是赤铁矿，其他还有黄铜矿和黄铁矿等。矿石含铁量40-50%，最高的达54-60%.脉石矿物有方解石、石英等，脉石中含SiO28%左右，有一定的溶剂性（CaO/SiO2为0.3左右），矿石含P低，（一般0.027%），含S高且波动很大（0.01-1.2%），并含有Cu（0.2-1.0%）和Co（0.013%-0.025%）等含有色金属。矿石的还原性较差，矿石经烧结、球团造块后入高炉冶炼。
芜宁矿区铁矿石主要是赤铁矿，其次是磁铁矿，也有部分硫化矿如黄铜矿和黄铁矿。铁矿石品位较高，一部分富矿（含Fe50%-60%）可直接入炉冶炼，一部分贫矿要经选矿精选、烧结造块后供高炉使用。矿石的还原性较好。脉石矿物为石英、方解石、磷灰石和金红石等，矿石中含S、P杂质较高（含P一般为0.5%，最高可达1.6%，梅山铁矿含S平均可达2%-3%），矿石有一定的溶剂性（如凹山及梅山的富矿中平均碱度可达0.7-0.9），部分矿石含V，Ti及Cu等有色金属。
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