铁颜色
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2023年2月16日发(作者：贝格尔编排法)炼铁原料
高炉炼铁必备的三种原料中，焦炭作为燃料和还原剂，是主要能源;熔剂，
如石灰石，主要用来助熔、造渣;铁矿石则是冶炼的对象。这些原料是高炉冶炼
的物质基础，其质量对冶炼过程及冶炼效果影响极大。
铁矿石
铁矿石分类及特性
高炉冶炼用的铁矿石有天然富矿和人造富矿两大类，含铁量在50%以上的
天然富矿经适当破碎、筛分处理后可直接用于高炉冶炼。贫铁矿一般不能直接
入炉，需要破碎、富矿并重新造块，制成人造富矿(烧结矿或球团矿)再入高炉。
人造富矿含铁量一般在55%~65%之间。由于人造富矿事先经过焙烧或者烧结高
温处理，因此又称为熟料，其冶炼性能远比天然富矿优越，是现代高炉冶炼的
主要原料。天然块矿统称成为生料。
我国富矿储量很少，多数是含Fe30%左右的贫矿，需要经过富矿才能使用。
A.矿石和脉石
能从中经济合理的提炼出金属来的矿物成为矿石。如铁元素广泛地、程度
不同地分布在地壳的岩石和土壤中，有的比较集中，形成天然的富铁矿，可以
直接利用来炼铁;有的比较分散，形成贫铁矿，用于冶炼及困难又不经济。随着
选矿和冶炼技术的发展，矿石的来源和范围不断扩大。含铁较低的贫矿经过富
选也可用于炼铁。
矿石中除了用来提炼金属的有用矿物外，还含有一些工业上没有提炼价值
的矿物或岩石，称为脉石。对冶炼不利的脉石矿物，应在选矿和其他处理过程
中尽量去除。但矿石中脉石的结构和分布直接影响矿石的选冶性能。如果含铁
矿物结晶颗粒比较粗大，则在选矿过程中易于实现有用矿物的单体分离;反之，
如果含铁矿物呈颗粒结晶嵌布在脉石中，则要进一步细磨矿石才能分离出有用
单体。
B.天然矿石的分类及特性
天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等几种，
主要矿物组成及特征见下表。
常见铁矿石的组成及特征
名称
主要成分
理论含铁
实际富矿含铁
颜色
特性
磁铁矿
Fe3O472.40%
45-70%
黑
P、S高，坚硬，致密，难还原
赤铁矿
Fe2O370.00%
55-60%
红
P、S低，质软，易碎，易还原
褐铁矿
nFe2O3+mH2O55.2~66.1%
37-55%
黄褐
P高，质软疏松，易还原
菱铁矿
FeCO348.20%
30-40%
灰浅黄
易破碎，焙烧后易还原
磁铁矿，主要含铁矿物为Fe3O4，具有磁性。其化学组成可视为Fe2O3*FeO，
其中FeO30%，Fe2O369%，Tfe72.4%,O27.6%。磁铁矿颜色为灰色或黑色，由于
其结晶结构致密，所以还原性比其他铁矿差。磁铁矿的熔融温度为:1500-1580
摄氏度。这种矿物与TiO2和V2O5共生，叫钒钛磁铁矿;只与TiO2共生的叫钛
磁铁矿，其他常见混入元素还有镍、铬、钴等。在自然界中纯磁铁矿很少见，
常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。
假象赤铁矿仍保留着磁铁矿的外形，但Fe3O4已被氧化成Fe2O3的矿石。一般
用TFe/FeO的比值来区分:
TFe/FeO=2.33为纯磁铁矿石
TFe/FeO3.5为磁铁矿石
TFe/FeO=3.5~7.0为半假象赤铁矿石
TFe/FeO7.0为假象赤铁矿石
式中TFe–矿石含铁总量(又称全铁)
FeO–矿石FeO含量
赤铁矿，又称红矿，主要含铁矿物为Fe2O3，其中Fe70%，O30%。赤铁矿常
温下无磁性。但在一定温度下含有磁性。色泽为赤褐色到暗红色，由于硫、磷
含量低，还原性较磁铁矿好，是优良原料。赤铁矿熔融温度为:1580-1640摄氏
度。
褐铁矿，通常指含水氧化铁的总称。如3Fe2O3+4H2O称为水针铁
矿;2Fe2O3+3H2O才称褐铁矿。这类矿石一般含铁较低，但经过焙烧去除结晶水
后，含铁量显著上升。颜色为浅褐色，深褐色或者黑色，硫、磷、砷等有害杂
质一半多。
菱铁矿，又称碳酸铁矿石，因其晶体为菱面体而得名。颜色为灰色、浅黄
色、褐色。其化学组成为FeCO3，亦可写成2,其中FeO62.1%，CO237.9%。
常混入镁、锰等矿物。一般含铁较低，但若受热分解放出CO2后品位显著升高，
而且组织变得更为疏松，很易还原。所以使用这种矿石一般要先经过焙烧处理。
铁矿石质量评价
铁矿石质量直接影响高炉冶炼效果，必须严格要求。通常从以下方面评价:
A.成份
1.矿石品位
品味及铁矿石的含铁量，它决定矿石的开采价值和入炉前的处理工艺。入
炉品位越高，越有利于降低焦比和提高产量，从而提高经济效益。经验表明，
矿石品位提高1%，则焦比降低，产量增加3%，因为品位提高，意味着酸性脉石
大幅度减少，冶炼时可少加石灰石造渣，因而渣量大大减少，既节省热量，又
促进炉况顺利。
矿石的贫富一般以其理论含铁量的70%来评估。实际含铁量超过理论含铁
量的70%称富矿，但这并不是绝对固定的标准。因为它还与矿石的脉石成分、
杂质含量和矿石类型等因素有关。如对褐铁矿、菱铁矿和碱性脉石矿含铁量的
要求可适当放宽。由于褐、菱铁矿受热分解出水和二氧化碳，品位提高。碱性
脉石矿含CaO高，冶炼时可少加或不加石灰石，其品位应按扣去CaO的含铁量
来评价。
W(FeO)扣CaO=w(TFe)/100--w(CaO)X100%
式中w(TFe)原矿含铁量%w(CaO)原矿CaO含量%
但若矿石带入的碱性脉石数量超过造渣的总需要量,也会给冶炼带来困难.
具有开采价值的铁矿石最低工业品为主要取决于资源和技术经济条件,并没有统
一的标准.
2.矿石成分
脉石中含有碱性脉石，如CaO、MgO;有酸性脉石，如SiO2、Al2O3。一般铁
矿石含酸性脉石者居多，即其中SiO2高，须加入相当数量的石灰石造成碱度
w(CaO)/w(SiO2)为1.0左右的炉渣，才能满足冶炼工艺的需求。因此希望酸性
脉石含量越少越好。含CaO高的碱性脉石则具有较高的冶炼价值。如某铁矿成
分为Fe45.30%,CaO10.05%,MgO3.34%,SiO211.20%。自然碱度
w(CaO)/w(SiO2)=0.9，w(CaO+MgO;)/w(SiO2)=1.2，接近炉渣监督的正常范围，
属自熔性富矿。
W(FeO)扣CaO=45.3/100-CaOX100%=50.4%
若考虑MgO则为52.3%。脉石中的MgO还有改善炉渣性能的作用，但这类
矿是不多见。脉石中的Al2O3含量也应控制，若Al2O3含量过高，使炉渣中
Al2O3浓度超过22%~25%时，炉渣难熔而不易流动，使冶炼造成困难。印度他塔
钢铁公司(TISCO)矿石中Al2O3高，炉渣中Al2O3含量高达25%左右，因此采取
提高MgO的含量来解决炉渣流动性的问题。有的矿石脉石中还含有TiO2,CaF2,
碱金属(K、Na)氧化物，BaSO4等。它们对冶炼都有一定影响。
3.有害杂质和有益元素的含量
有害杂质通常指硫、磷、铅、锌、砷等，它们的含量越低越好。铜有时为
害，有时为益，视具体情况而定。下表为入炉铁矿石有害杂质的界限含量。
铁矿石中有害杂质的危害及界线含量
元素
允许含量%
危害及某些说明
S
=0.3
使钢产生"热脆"，易轧裂
0.2~1.2
对碱性转炉生铁
磷使钢产生"热脆"烧结及
炼铁过程皆不能除磷
P0.05~0.15
对普通铸造生铁
0.15~0.6
对高磷铸造生铁
Zn
=0.1~0.2Zn900度挥发，蒸汽上升后冷凝沉积于炉墙，使炉墙膨胀，破坏
炉壳。
烧结时可除去50%-60%的ZnPb
=0.1Pb易还原、比重大，与铁分离沉于炉底，破坏砖衬;Pb蒸汽在上部
循环积累，形成炉瘤，破坏炉衬。
Cu
=0.2
少量Cu可改善钢的耐腐蚀性，但Cu过多使钢热脆
As
=0.07As使钢"冷脆"不易焊接;生铁W[As]=0.1%;炼优质钢时，
铁中不应有AsTi
(TiO2)15~16Ti降低钢的耐磨性及耐腐蚀性;使炉渣变黏易起泡沫;含(TiO2)
过高的矿应作为宝贵的Ti资源
K,Na
易挥发，在炉内循环积累，造成结瘤，降低焦炭及矿石的强度
FF高温下汽化，腐蚀金属，危害农作物及人体;CaF2侵蚀破坏炉衬
硫是对钢铁危害大的元素，它使钢材具有热脆性。所谓"热脆"就是硫几乎
不熔于固态铁而与铁形成FeS,而FeS与铁形成的共晶体熔点为988摄氏度，低
于钢材热加工的开始温度(1150-1200摄氏度)。热加工时，分布于晶界的共晶
体先行融化而导致开裂。因此矿石含硫越低越好。但硫可以改善钢材的切削加
工性能，易切削钢中硫可达0.15%~0.3%。
高炉炼铁过程可去除90%以上的硫。但脱硫需要提高炉渣碱度，导致焦比
增加，产量降低。对于高硫矿石，可以通过选矿和烧结的方法降低含硫量。
磷是钢材中的有害成分，使钢具有冷脆性。但含磷铁水流动性好，对制造
畸形复杂铸件有利。此外，磷可改善钢的切削性能。
矿石中的磷在选矿和烧结过程中不易除去，在高炉冶炼过程中，磷几乎全
部进入生铁。因此，生铁含磷量决定于矿石含磷量，要求铁矿石含磷低。
铅、锌和砷在高炉内都易还原。铅不溶于铁而密度又比铁大，还原后沉积
于炉底，破坏性很大。铅在1750摄氏度时沸腾，挥发的铅蒸汽在炉内循环能形
成炉瘤。锌还原后在高温区以锌蒸汽形势大量挥发上升，部分以ZnO沉积于炉
墙，使炉墙涨裂并形成炉瘤。砷可全部还原进入生铁，它可降低钢材的焊接性
并使之"冷脆"。生铁含砷量应小于1%，优质生铁不应含砷。
铁矿石中的铅、锌、砷常以硫化物形态存在，如方铅矿(PbS)、闪锌矿
(ZnS)、毒砂(FeAsS)。烧结过程中很难排除铅、锌，因此要求含量越低越好。
一般要求含铅、锌不超过0.1%。含铅高的铁矿石可以通过氯化焙烧和浮选方法
使铅铁分离。含锌高的矿石不能单独直接冶炼，应该与含锌少的矿石混合使用，
或进行焙烧、选矿等处理，降低铁矿石中的含锌量。烧结过程中能部分去除矿
石中的砷，可以采用氯化焙烧方法排除。通常要求铁矿石含砷不超过0.07%。
铜在钢中若不超过0.3%,可增加刚才抗蚀性;超过0.3%时，则降低其焊接性，
并有热脆现象。铜在烧结中一般不能去除，在高炉中又全部还原进入生铁，故
钢铁含铜量决定于原料含铜量。一般铁矿石允许含铜量不超过0.2%。
碱金属钾、钠在高炉下部高温区大部分被还原后挥发，在高炉上部又被氧
化而进入炉料中造成循环累计，使炉墙结瘤。因此必须严格控制矿石中含碱金
属量。
B.粒度和强度
入炉铁矿石应具有适宜的粒度。粒度过大会减少煤气与铁矿石的接触面积，
使铁矿石不易还原;过小则增加气流阻力，同时易吹出炉外形成炉尘损失;粒度
大小不均，则严重影响料柱透气性。因此，大块应破碎，粉末应筛除，粒度应
适宜而均匀。一般要求矿石粒度在5~40mm范围，并力求缩小上下限粒度差。
铁矿石的强度是指铁矿石耐冲击、耐磨擦的强弱程度。随着高炉容积不断
扩大，入炉铁矿石的强度也要相应提高。否则易生成粉末、碎块，一方面增加
炉尘损失，另一方面使高炉料柱透气性变坏，引起炉况不顺。
C.还原性
铁矿石还原性是指铁矿石被还原性气体CO或H2还原的难易程度，是评价
铁矿石质量的重要指标。矿石还原好，有利于降低焦比，提高产量。改善矿石
还原性(或采用易还原矿石)是强化高炉冶炼的重要措施之一。
影响铁矿石还原性的因素主要有矿物组成、矿石结构的致密程度、粒度和
气孔率等。
D.化学成分稳定性
铁矿石成分的波动会引起炉温、炉渣碱度和性质以及生铁质量的波动、造
成炉况不顺，使焦比升高，产量下降。同时，炉况的频繁波动使高炉自动控制
难以实现。因此，必须严格控制炉料成分的波动范围。稳定矿石成分的有效方
法是对矿石进行混匀处理。
矿石的准备处理
根据上述质量要求，一般的铁矿石很难完全满足要求，须在入炉前进行必
要的准备处理。
天然富矿需经破碎、筛分以获得合适而均匀的粒度。褐铁矿、菱铁矿和致
密磁铁矿应进行焙烧处理，以去除其结晶水和CO2，提高品位，疏松其组织，
改善还原性，提高冶炼效果。
贫铁矿的处理比较复杂。一般需经过破碎、筛分、细磨、精选，得到含铁
60%以上的精矿粉，经混匀后进行造块，制成人造富矿，然后按高炉粒度要求进
行适当破碎、筛分，才能入炉。
A破碎筛分
破碎和筛分是铁矿石准备处理工作中的基本环节。通过破碎和筛分，使天
然富矿的粒度达到"小、匀、净"的入炉标准，使贫矿中的铁矿物与脉石单体分
离，以便选矿。
破碎的常用设备有颚式、锥式、辊式破碎机，球磨机和棒磨机。筛分的常
用设备有固定条筛、圆筒筛、振动筛等。
B混匀
为了保证矿石化学成分的稳定，需在储矿场按平铺切取法进行混匀。一般
采用先破碎筛分后混匀的流程，减少粒度不均匀产生偏析而造成成分波动。对
于烧结、球团的原料同样需要混匀，以保证烧结矿成分稳定。
C焙烧
焙烧是在适当的气氛中，使铁矿石加热到低于其熔点的温度，在固定下发
生的物理化学过程。例如，氧化焙烧是在空气充足的氧化性气氛中进行，保证
燃料完全燃烧和矿石的氧化，可用于去除CO2、和H2O和S(碳酸盐和结晶水分
解，硫化物氧化)，使致密矿石的组织变得疏松，易于还原。
菱铁矿的焙烧，在500~900oC之间分解:
4FeCO3+O2=2Fe2O3+4CO2↑
褐铁矿的脱水，在250~500oC之间发生反应:
2Fe2O3.3H2O=2Fe2O3+3H2O↑
氧化焙烧可是矿石中的硫氧化:
3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2↑
还原焙烧的目的是使贫赤铁矿中的Fe2O3转变为具有磁性的Fe3O4，以便
磁选。
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2↑
3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O↑
氯化焙烧则是为了回收赤铁矿中的有色金属如锌、铜、砷等，或去除其他
有害杂质。
D选矿
选矿是依据矿石的性质,采用适当的方法,把有用矿物和脉石机械的分开,从
而使有用矿物富集的过程,通过选矿可使矿石品位提高,去除部分有害物质,回收
有用元素(如钒铬等),使矿物资源得到充分利用.
通过选矿获得的有用富集矿物称为精矿,如铁精矿等;其余部分叫尾矿,主要
由脉石组成,一般废弃.在对复合铁矿石选矿时,常有一些有用元素富集于尾矿中
(如钒钛磁铁矿中的钛),必须将它们进一步精选出来.
精选铁矿石的方法主要有:
1.重选:利用含铁矿物和脉石密度的差异选分。当两者粒度相近而在介质中
沉落时，则密度大的含铁矿物将迅速沉降而与脉石分开。常用的介质为水。用
比重大于水的液体做介质时，成为重液选。
2.磁选:利用有用矿物和脉石导磁性不同的特点进行选分。在磁场作用下，
强磁性的颗粒(如Fe3O4)便同弱磁性(如Fe2O3)或无磁性的(如石英)颗粒分开。
如以纯铁的导磁系数为100%，则强磁性的磁铁矿为40.2%，中磁性的钛铁矿为
24.7%,弱磁性的赤铁矿为1.32%，无磁性的黄铁矿、石英脉石等在0.5%以下。
3.浮选:利用矿物亲水性差异性进行矿选。将矿物磨碎到一定粒度，使有用
矿物和脉石矿物基本达到单体分离。在细磨矿浆中进行充气搅拌时，亲水性好
的颗粒表面容易被水润湿而下沉，亲水性弱的颗粒浮起，从而使用矿物和脉石
分离。为了提高浮选效果，常使用各种浮选药剂来调节和控制浮选过程。如可
在矿粒表面形成薄膜、控制润湿度、促进浮起的捕集剂，形成气泡和稳定泡沫、
防止浮起颗粒下沉的气泡剂等。
造块
富选得到的精矿粉，天然富矿破碎筛分后的粉矿，以及一些含铁粉尘物料
(如高炉、转炉炉尘，轧钢皮，铁屑，硫酸渣等)不能直接加入高炉，必须用烧
结或制团的方法将它们重新造块，制成烧结矿、球团矿或预还原炉料入炉。
铁矿粉造块并非简单的将细矿粉制成团矿，而是在造块过程中采用一些技
术，以生产出优质的冶炼原料。例如加入CaO,MgO以提高矿石碱度;在可能的条
件下加入还原剂C，改善矿石的还原性能。铁矿粉造块的过程中，还可以去除
某些杂质元素。
铁矿粉造块技术使高炉冶炼的各项技术指标得到大幅度提高。
熔剂
矿石冶炼条件下，脉石及灰分不能熔化，必须加入熔剂以生成低熔点化合
物，形成流动性好的炉渣，实现渣铁分离并自炉内顺畅派出。此外，加入熔剂
形成一定碱度的炉渣，可去除生铁中有害杂质硫，提高生铁质量。
近代高炉大多使用高碱度烧结矿加酸性炉料。当烧结矿碱度适宜，酸性炉
料配比准确，原料化学成分波动较小时，所需加入的熔剂量较少。
熔剂的种类
由于矿石脉石和焦炭灰分多是酸性氧化物(SiO2+Al2O3)，所以高炉所使用
的熔剂多为碱性熔剂(石灰石CaCO3,白云石3)等。现代高炉造渣所
需熔剂通常在造块过程中加入。一些使用天然富矿或酸性球团矿的高炉，仍需
加入石灰石。
石灰石中CaO实际含量为50%左右，此外还含有少量MgCO3，SiO2，Al2O3
等。扣除中和SiO2所需的CaO后，石灰石中有效CaO含量一般为45%~48%。
大于300m3的高炉，直接装入高炉的石灰石粒度范围应为20~50mm，小于
300m3的高炉，应为10~30mm。入炉前应筛除粉末及泥土杂质。
为了提高高炉渣的含硫量，改善炉渣的流动性，提高脱硫能力，有时在炉
料中加入含镁熔剂。在高炉炉渣中Al2O3高时效果特别显著。常用的含镁熔剂
为白云石(CaCO3+MgCO3)。我国少数企业以菱镁石(MgCO3)或蛇纹石
(3MgO+2SiO2+2H2O)作含镁熔剂，后者可同时作为酸性熔剂。国外(如日本、欧
洲很多国家)以蛇纹石、橄榄石做含镁熔剂较为普遍。
当高炉使用含碱性脉石的铁矿石冶炼时，需要加入酸性熔剂。实际生产中
多采用兑如酸性矿石的办法，很少使用酸性熔剂。
高炉燃料
焦炭
木炭有木材在足够温度下干馏而成，是最早使用的高炉燃料。它固定碳含
量高，灰分低，几乎不含硫，气孔度高，但机械强度差。随着钢铁工业的发展，
高炉容积不断扩大，木炭的机械强度无法满足要求，且造成森林资源大量消耗，
因此早已被淘汰。1735年，英国高炉使用焦炭炼铁获得成功，从此交谈成为现
代高炉冶炼的主要燃料和能源基础。
焦炭的作用
焦炭是用焦煤在隔绝空气的高温(1000oC)下，进行干馏、炭化而得到的多
孔块状产品。在高炉冶炼过程中，焦炭具有以下作用:
1燃烧。焦炭在风口前被鼓风中的氧燃烧，放出热量。高炉冶炼所消耗热
量的70%~80%来自燃料燃烧。
2还原剂。高炉冶炼主要是生铁中的铁和其他合金元素的还原及渗碳过程，
而焦炭中所含的固定碳以及焦炭燃烧产生的CO是铁及其他氧化物进行还原的还
原剂。
3料柱骨架。由于焦炭约占高炉柱料1/3~1/2的体积，在高炉冶炼条件下
焦炭既不熔融也不软化，能起支持料柱、维持炉内透气性的骨架作用。在高炉
下部，矿石和熔剂已全部软化并熔化为液体，只有焦炭仍以固体状态存在，从
而保证高炉下部料柱的透气性，使炉缸煤气初始分布良好。焦炭的这一作用目
前还没有其他燃料能替代。
4生铁渗碳的碳源。每吨炼钢生铁渗碳消耗的焦炭在50公斤左右。
喷吹燃料
由于全球焦炭资源的缺乏和日益减少，焦炭价格逐年上涨，节约焦炭已成
为炼铁生产的重要任务。主要途径有:改善原、燃料质量和高炉冶炼过程，降低
焦比;从风口喷吹辅助燃料，代替部分焦炭;寻找焦炭替代品(型焦);开发少用焦
炭或不用焦炭的炼铁新工艺等。
1气体燃料:天然气、焦炉煤气、热转化气(如裂化石油气、重油裂化气等)。
它们易与空气混合，燃烧效率高;可预热，提高燃烧温度，燃烧过程易于控制，
输送方便。高炉喷吹气体的种类和数量主要取决于当地资源条件。
2液体燃料:重油、柴油、焦油。重油是石油分馏提取汽油、柴油、煤油后
剩下的产品。其中可燃物多，含碳86%~89%，氢10%~12%，硫、灰分、水分少。
重油发热量高达40~42MJ/Kg，燃烧温度高，火焰辐射能力强，喷吹效果好，储
存方便，喷吹设备简单，易于操作控制，是适宜高炉喷吹的优质燃料。国外高
炉多用它，但受资源限制。
3固体燃料:固定碳高，发热值高的无烟煤粉。
烧结矿
富矿粉和贫矿富选后得到的精矿粉都必须重新造块才能用于高炉冶炼。通
过烧结得到的烧结矿冶炼性能优于天然富矿，如高温强度高，还原性好。烧结
矿中含有一定的CaO,MgO，具有足够的碱度，高炉可不加或少加石灰石。
此外，通过烧结可部分去除矿石中的硫、锌、铅等有害杂质，减少其对高
炉的危害;使用烧结矿冶炼有利于减少高炉冶炼天然矿石出现的结瘤问题;烧结
中还可广泛利用各种含铁粉尘和废料。
1烧结矿质量指标
烧结矿的质量好坏对高炉生产起着非常重要的作用，对烧结矿质量的要求
为:品位高，强度好，成份稳定，还原性好，粒度均匀，粉末少，碱度适宜，有
害杂质少。
1.1烧结矿强度和粒度烧结矿强度好，粒度均匀，可减少运输过程中和炉
内产生的粉末，改善高炉料柱透气性，保证炉况顺利。
1.2烧结矿还原性好，有利于强化冶炼并相应减少还原剂消耗。生产中习
惯使用FeO含量代表还原性。一般认为FeO含量高，表明烧结矿中难还原的硅
酸铁多，烧结矿过熔而使结构致密，气孔率低，故还原性差。烧结矿强度和
FeO含量有一定相关关系。即FeO含量高，强度就高，但还原性就差。烧结生
产的重要任务之一，就是要使烧结矿既获得足够的强度，又有良好的还原性。
1.3碱度烧结矿的碱度一般用R=w(CaO)/w(SiO2)表示。按照碱度不同，烧
结矿分为三种:
酸性(普通)烧结矿:碱度低于炉渣碱度(R=1.0~1.2)的烧结矿。高炉使用这
种烧结矿，需加入一定量的石灰石以达到预定的炉渣碱度。
自熔性烧结矿:碱度等于或者接近于炉渣碱度的烧结矿(R=1.0~1.4)。高炉
是用一般不加或者少加石灰石。
熔剂性烧结矿:碱度明显高于炉渣碱度的烧结矿(R1.4)。此外还有高碱度
(R=2.0~3.0)、超高碱度(R=3.0~4.0)烧结矿。由于这种烧结矿含CaO高，使用
时无需加石灰石，往往与酸性矿配合冶炼，以获得碱性合适的炉渣。
烧结过程及主要反应
带式抽风烧结是目前生产烧结矿的主要方法。抽风烧结过程是将铁矿粉、
熔剂和燃料经适当处理，按一定比例加水混合，铺在烧结机上，然后从上部点
火，下部抽风，自上而下进行烧结，得到烧结矿。
球团矿
球团是人造块状原料的一种方法。它是将精矿粉、熔剂的混合物，在造球
机中滚成直径8~15mm的生球，然后干燥、焙烧、固结成为具有良好冶金性质的
含铁原料。
球团固结方法分为高温固结和低温固结。
球团矿质量指标
1生球质量指标
质量优良的生球是获得高产、优质球团矿的先决条件。优质生球必须具有
适宜而均匀的粒度、足够的抗压强度和落下速度及良好的抗热冲击性。
生球粒度近年来球团粒度逐渐变小，生产实践证明，粒度为6~12mm的球团
较理想。在高炉中由于球团粒度均匀，孔隙度大，气流阻力小，还原速度快，
为高炉高产低耗提供了有利条件。故目前大多数厂家都以生产6~12mm的球团为
目标。
生球抗压强度生球必须具有一定的抗压强度，以承受生球在热固结过程中
的各种应力、台车上料层的压力和抽风负压的作用等。抗压强度使用压力机进
行检测。一般选取10个粒度均匀的生球(通常直径为12.5mm)在压力机上加压，
直到破裂为止。以生球破裂时的平均压力值作为生球平均抗压强度。生球的抗
压强度随被烧方法的不同而异，目前尚无统一标准，一般带式焙烧机要求单球
9.8~29。4N。
生球落下强度生球必须有足够的落下强度以保证生球在运输过程中既不破
裂又很少变形。其检验方法是，选取10个直径为12.5mm的生球，自457.2mm
高处自由落在钢板或者皮带上，反复数次，直至出现裂纹或破裂为止。记录每
个生球的落下次数并求出其平均值，作为落下强度指标。
生球破裂温度生球在干燥时受到水分强烈蒸发和快速加热所产生的应力作
用，从而使生球产生破裂式剥落，影响了球团的质量。生球的破裂温度除了与
干燥介质状态有关外，还与原料的组成及理化性质有关。
2球团矿质量指标
球团矿质量要求的项目主要有:粒度、机械强度、还原性、软化及熔点、化
学成分及其稳定性。近年来，对高温还原条件下的强度以及热膨胀性能也开始
受到重视。
冷强度冷强度是球团矿入炉前的一项重要指标。主要反映球团矿的抗冲击、
抗摩擦、抗压的能力。检验方法包括落下试验、转鼓试验及抗压强度试验等。
落下强度反映球团矿的抗冲击能力，即产品的抗转运能力。转鼓试验可同时反
映出球团的抗冲击和抗摩擦的综合特性，是球团质量鉴定的主要手段之一。抗
压强度可用材料试验机测定。
还原性评价球团矿还原性的主要指标是还原度，即还原过程中失去的氧量
与试样在实验前氧化铁所含的总氧量之比的百分数表示。测定炼铁原料的还原
性方法很多，但由于方法不同，还原结果难于进行互相比较。
高温软化及熔融特性球团矿和其他炉料一起降至高炉炉身下部受到煤气的
还原，温度升高及至熔化。为了避免黏稠的熔化带扩大，造成美其分布的恶化
及降低料柱的透气性，应尽可能避免使用软化区间特别宽及熔点低的球团矿及
其他炉料。
球团矿与烧结矿质量比较
目前国内外普遍认为球团矿比烧结矿在冶金性能上有以下优点:
1.粒度小而均匀，有利于高炉料柱透气性的改善和气流的均匀分布。通常，
球团粒度在8~16或20mm的占90%~95%以上，即使整粒最好的烧结矿也难以相
比。
2.冷态强度(抗压和抗磨)高。在运输、装卸和储存时产生粉末少。
3.还原性好，有利于改善煤气化学能的利用。
4.原料来源较宽，产品种类多。适于球团法处理的原料包括磁铁矿、赤铁
矿、褐铁矿以及各种含铁粉尘，化工硫酸渣等。不仅能制造常规氧化球团，还
可以生产还原球团、金属化球团等;
5.适于处理细精矿粉。选矿技术的进步可经济地选出高品位细磨铁精粉，
其粒度从-200网目(小于0.074mm)减少到-325网目(小于0.044mm)。这种过细
精矿透气性不好，影响烧结矿产量和质量的提高。而过细精矿易于成球，球团
强度愈高，适于用球团方法处理。
由于冶金性能良好，自20世纪60年代以来，球团矿生产得到很大发展。
据统计，国外大型钢铁企业球团矿年生产能力超过2.8亿吨。
其他固结方法
烧结和球团虽然有很大优点，并发展成为典型的铁矿粉制块工业生产方法，
但也有下列缺点:1)高温作业，消耗能源，污染环境;2)还原剂(碳)不能在成品
中保持，因而不能用烧结和球团方法制造一种含还原剂(碳)的单一炼铁原料。
因此人们一直在寻找一种不用高温作业的固结方法。其中有些方法已在钢
铁工业中应用。
例如压力造块法、黏结剂固结等等。
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