冶冶 金金 概概 论论主讲：冶金工程系冶金工程系 吴国玺 陈 韧 孙丽娜 朱万军1课程的主要目的 介绍钢铁冶炼及加工过程的基本原理、工艺特点及基本工艺流程，使非冶金专业学生对钢铁联合企业的生产过程有一个全面而概括的了解，并初步掌握冶金的基本知识。2课程的主要内容第一部分:绪论第二部分:铁冶金第三部分:铁合金冶炼第四部分:钢冶金第五部分:炉外精炼与连铸第六部分:钢铁材料压力加工3第一部分:绪论1.1 冶金的基本概念1.2 冶金的相关学科1.3 冶金工业发展史1.4 现代冶金过程1.5 钢铁产品及副产品1.6 钢铁资源与能耗1.7 冶金中的耐火材料1.8 钢铁工业发展现状1.9 环保、循环经济与钢铁可持续发展41.1 冶金的基本概念1) 冶金的概念： 冶金是研究如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并采用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。52）冶金分类 提取冶金提取冶金： 物理冶金物理冶金：研究提取金属，存在化学反应研究金属材料成型过程61.2 冶金学的支撑学科冶金学(理 论 基 础)物理学流体力学化学物理化学(提供技术材料及研究课题)电子技术计算机技术71.3 冶金工业发展历史人类社会发展史：原始社会奴隶社会封建社会资本主义社会 人类使用材料的历史：石器青铜器铁器工业化(钢铁) 信息社会(多种新材料)8中国冶金的辉煌历史91.4 现代冶金过程冶炼过程10现代冶金过程轧钢过程111.5 钢铁产品及副产品1)钢铁冶炼产品（1）生铁：铁与C、Si、Mn、P、S组成的合金，主要由高炉生产炼钢生铁Si1.25%铸造生铁1.25%Si4.25%12（2）钢：含C2%，并含有其它元素的Fe-C合金按冶炼方法分：脱氧程度：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢按化学成分分：碳素钢：低、中、高碳合金钢：低、中、高合金按质量分：按用途分：普通碳素钢优质碳素钢高级优质钢结构钢工具钢特殊性能钢冶炼设备：转炉钢、电炉钢13（3）铁合金：铁与一种或几种元素组成的中间合金，用于炼钢脱氧及合金化14(1)炉渣 炉料冶炼过程中不能进到金属中的S-化物,O-化物等形成的熔融体,主要成分: CaO,MgO,SiO2, Al2O3,MnO,FeO, P2O5, CaS 等。炉渣分类：由冶炼方法不同分为：高炉渣和炼钢渣按化学成分不同分为：碱性渣和酸性渣2)钢铁副产品炉渣的用途： （高炉渣）水泥、隔热材料、填料；水泥、隔热材料、填料；（转炉渣）烧结、炼铁、水泥、筑路、富集提取稀有金属烧结、炼铁、水泥、筑路、富集提取稀有金属15 (2)煤气：焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气CO(57%)+H2(5060%)+CO2(25%)+N2(510%)+CH4(2030%)发热量1500019000kJ/Nm3CO(2630%)+H2(13%)+CO2(1014%)+N2(5658%)+CH4(0.20.60%)发热量33004200kJ/Nm3CO(5070%)+H2(0.52.0%)+CO2(1415%)+N2(1020%)发热量750011000kJ/Nm3161.6 钢铁资源与能耗1）我国主要自然资源现状我我国国的的四四类类基基本本资资源源中中，耕耕地地、淡淡水水人人均均占占有有量量只只分分别别相相当当于于世世界界平平均均水水平平的的1/3和和1/4，森森林林和和草草地地只只分分别别相相当当于于世世界界平平均水平的均水平的1/7和1/3；能能源源资资源源中中，煤煤炭炭、石石油油和和天天然然气气的的人人均均探探明明储储量量分分别别只只有有世世界界平平均均水水平平的的1/2、1/10和和1/20。矿矿产产资资源源人人均均占占有有量量只只有有世世界界平平均均水水平平的的 58%，排世界第，排世界第53位位;17 在在1313种种主主要要金金属属原原料料的的地地区区分分布布前前五五位位排排名名上上，我我国国除除锡锡（占占14.8%14.8%）和和钼钼（占占6.0%6.0%）外外，其其余余都都榜榜上上无名。无名。182）我国主要自然资源使用现状 我国是资源和能源利用率较低的国家之一。我国最终产品量仅占原料投入量的20%30%，60%以上的原料变成了废弃物，资源回收率比世界平均水平低20%。193）我国能源使用情况 据据资资料料统统计计, ,我我国国的的能能源源开开采采回回收收率率只只有有32%32%, , 能能源源加加工工、转转换换和和储储存存的的效效率率为为70.3%70.3%, , 终终端端能能源源利利用用率率平平均均为为42%42%, , 这这表表示示所所生生产产能能源源中中得得到到利利用用的的只占只占29%29%。204）我国单位产值能耗 据资料统计，我国每百万美元的单位产值能耗为1172吨油当量，远高于日本 （ 162） 、 德 国 （ 229） 、 英 国（292）和美国（384）等发达国家的数值，也远高于世界平均水平（397）。21 每万元GDP的能耗从1980年的7.98吨标煤降低到2002年的2.63吨标煤,减少了近2/3;每吨标煤所创造的GDP从1980年的2335元提高到2000年的6880元。 吨标煤创造产值（元）每万元GDP能耗（吨标煤）225 5）我国能源消耗增长率）我国能源消耗增长率 近三十年，我国近三十年，我国GDPGDP年平均增年平均增长率为长率为9.5%9.5%，而相应的能源消耗，而相应的能源消耗增长率仅为增长率仅为4.2%,4.2%,不到不到GDPGDP年平均年平均增长率的一半（增长率的一半（44%44%）。）。 236 6）钢铁工业能源消耗比例）钢铁工业能源消耗比例 钢钢铁铁工工业业是是能能源源和和资资源源密密集集型型产产业业, , 例例如如能能源源消消耗耗约约占占世世界界总总能能耗耗的的10%10%。我我国国钢钢铁铁工工业业在在上上世世纪纪七七十十年年代代时时占占全全国国总总能能耗耗的的13%14%13%14%，从从八八十十年年代代起起有有所所降降低，但也在低，但也在10%10%以上。以上。247 7）钢铁工业在降低能耗方面的成绩）钢铁工业在降低能耗方面的成绩 近近2020年年来来钢钢铁铁工工业业在在降降低低资资源源消消耗耗和和环环境境负负荷荷方方面面已已作作出出很很大大努努力力并并取取得得显显著著的的成成绩绩，大大幅幅降降低低了了吨吨钢钢综综合能耗合能耗和大中型企业和大中型企业吨钢可比能耗吨钢可比能耗。25 例如吨钢综合能耗从1980年的2040公斤标煤降低到1999年的1083公斤标煤，大中型企业吨钢可比能耗从1980年的1285公斤标煤降低到1999年的833.0公斤标煤。 吨钢可比能耗（公斤标煤）吨钢综合能耗（公斤标煤）261.7 耐火材料1）什么是耐火材料2）钢铁冶金过程为什么要使用耐火材料耐火材料是耐火度耐火度不低于1580的材料，一般是指主要由无机非金属材料无机非金属材料构成的材料和制品。耐火度耐火度是指材料在高温作用下达到特定软化程度的温度特定软化程度的温度，它标志材料抵抗高温作用的性能。钢铁冶金过程大多是高温反应，冶炼新技术的发展依赖优质高效耐火材料的开发；此外，耐火材料在节能方面起到重要作用。（电极的喷涂料）273）耐火材料的种类化学特性耐火度制造工艺及形态酸性（如：SiO2质）中性（如：C质、Al2O3、Cr2O3质）碱性（以CaO、MgO为主）普通 15801770 高级 17702000特殊 2000定型（烧成、不烧成等）不定型（耐火泥浆、涂层材料等）分类：28抵抗高温热负荷作用，不软化，不熔融；（高耐高耐火度火度）体积不收缩、仅有均匀膨胀（体积稳定性体积稳定性）；抵抗高温热负荷和重负荷共同作用，不丧失强度，不发生蠕变和坍塌（抗蠕变性抗蠕变性）；抵抗温度急剧变化或受热不均影响，不开裂，不剥落（耐热震性耐热震性）；抵抗化学侵蚀，不变质，不蚀损（抗渣性抗渣性）；抵抗火焰和炉料、炉尘的冲刷、撞击和磨损（常常温、高温的耐磨性温、高温的耐磨性）抵抗高温真空作业和气氛变动的影响，不挥发，不损坏（化学稳定性化学稳定性）4）耐火材料的基本要求295）耐火材料的生产工艺过程结合剂添加剂原料包装不定型耐材焦油结合热处理成型干燥烧成烧成砖混合粉碎配料混练添加剂不烧成砖配料混料电熔铸造冷却加工熔铸砖301.8 钢铁工业发展现状1）目前钢铁材料的无法替代性；2）世界主要产钢国家过去百年(1901-2000)的发展情况；3）中国目前是世界第一产钢大国；4）中国钢铁工业技术装备已跻身世界先进水平311）钢铁仍然是不可替代的功能性、结构性基础性材料）钢铁仍然是不可替代的功能性、结构性基础性材料生产能力、效率、资源的优势生产能力、效率、资源的优势 性能价格比优势性能价格比优势 不可完全替代不可完全替代 32世界主要产钢国家过去世界主要产钢国家过去100年年(19012000)的发展情况的发展情况 国家项目世界美国苏联（独联体）日本德国中国1100年钢产量（亿吨）335.3570.955.938.3423.7619.482钢产量达到1亿吨（年数）554128(1.3 1.6亿吨18年)260.4亿吨31年533中国目前是世界第一产钢大国中国目前是世界第一产钢大国4.1878亿吨1.2579亿吨2.201亿吨34高炉：大型化、长寿化、大喷煤、利用系数高炉：大型化、长寿化、大喷煤、利用系数转炉：生产效率、炉龄、负能炼钢转炉：生产效率、炉龄、负能炼钢连铸：高效化、紧凑化连铸：高效化、紧凑化轧钢：全自动连轧轧钢：全自动连轧自控：检测、智能化自控：检测、智能化 中国钢铁工业技术装备已跻身中国钢铁工业技术装备已跻身世界先进水平世界先进水平351.9 环保、环保、循环经济与钢铁工业循环经济与钢铁工业的可持续发展的可持续发展 进进入入新新世世纪纪后后人人类类社社会会发发展展发发展展呈呈现现知知识识型型经经济济和和循循环环型型经经济济两两大大趋趋势势。知知识识型型经经济济要要求求加加强强经经济济过过程程中中智智力力资资源源对对物物质质资资源源的的替替代代，实实现现经经济济活活动动的的知知识识化化转转向向；循循环环型型经经济济要要求求以以环环境境友友好好的的方方式式利利用用自自然然资资源源和和环环境境容容量量，实实现经济活动的现经济活动的生态化转向生态化转向。361) 1) 工业化进程对环境和生态造成的负面影响工业化进程对环境和生态造成的负面影响2) 2) 环保投资与效果环保投资与效果3) 3) 中国钢铁工业实施循环经济的战略构想中国钢铁工业实施循环经济的战略构想4) 4) 未来钢铁工业的原料结构与能源结构未来钢铁工业的原料结构与能源结构5) 5) 利用贫矿资源的全新工艺路线利用贫矿资源的全新工艺路线 37 在在过过去去的的一一个个世世纪纪，全全球球众众多多国国家家因因经经济济高高速速增增长长带带来来的的严严重重污污染染和和生生态态破破坏坏，导导致致了了一一系系列列震震惊惊世世界界的的环环境境公公害害事事件件。这这在在很很大大程程度度上上是是由由于于当当今今世世界界上上的的能能源源体体系系所所造造成成的的。当当前前大大量量消消耗耗的的化化石石类类能能源源均均为为碳碳氢氢化化合合物物，使使用用后后释释放放出出大大量量的的温温室室气气体体COCO2 2以以及及SOSO2 2、NONOX X等等有有害害气气体体，还还有有粉粉尘尘等等影影响响环环境境质质量量的的物物质质。世世界界人人口口的的急急剧剧增增长长、工工业业膨膨胀胀发发展展、森森林林过过度度砍砍伐伐、常常规规能能源源无无节节制制使使用用等等因因素素都都对对环环境境生生态态系系统统构构成成严严重重威胁。威胁。1)1)工业化进程中对环境和生态造成的负面影响工业化进程中对环境和生态造成的负面影响 38每天向空气排放的每天向空气排放的COCO2 2有有17501750万吨；万吨；每天的地球表土每天的地球表土损失损失为为64806480万吨；万吨；每天每天沙漠化沙漠化的土地有的土地有100100多平方公里；多平方公里；仅占地球水源仅占地球水源6%6%的的淡水淡水每天都在遭受污染；每天都在遭受污染；每天有每天有140140个物种遭灭绝；个物种遭灭绝；1)1)工业化进程中对环境和生态造成的负面影响工业化进程中对环境和生态造成的负面影响 39 长长期期以以来来，钢钢铁铁工工业业一一直直作作为为能能耗耗和和污污染染大大户户受受到到批批评评，据据报报道道，钢钢铁铁工工业业的的固固体体粉粉尘尘、二二氧氧化化硫硫和和烟烟尘尘排排放放分分别别列列行行业业第第二二、第第三三和和第第四四位位，其其中中粉粉尘排放约占工业总排放量的尘排放约占工业总排放量的五分之一五分之一。工业化进程中对环境和生态造成的负面影响工业化进程中对环境和生态造成的负面影响 40 七七五五十十五五计计划划期期间间我我国国环环保保费费用用占占GDPGDP的的0.69%1.3%,0.69%1.3%,环环保保产产业业“十十五五”投投资资达达到到70007000亿亿元元人人民民币币，虽虽然然与与发发达达国国家家相相比比在在总总量量和和比比例例上上都都是是较较低低的的 ( (例例如如美美国国19901990年年环环保保费费用用为为12001200亿亿美美元元，占占GDP GDP 2.8%2.8%), ), 但但已已成成为为政政府府和和企企业业的的承承重重负负担担，而而且且治治理理效效果果也也不不尽尽人人意意，说说明明走走“末末端端治治理理”的的道道路路, , 虽虽然然化化费了很大的代价，却未能收到理想的效果。费了很大的代价，却未能收到理想的效果。 2)2)环保投资与效果环保投资与效果41 金金属属材材料料的的发发现现开开创创了了人人类类物物质质文文明明的的新新纪纪元元，几几千千年年来来大大规规模模的的应应用用又又加加速速了了人人类类社社会会发发展展的的历历史史进进程程，金金属属材材料料和和其其它它材材料料一一起起构构成成了了人人类类社社会会的的四四大大支支柱柱之之一一。但但是是随随着着地地球球表表壳壳资资源源的的日日益益贫贫化化，金金属属矿矿产产资资源源已已迅迅速速枯枯竭竭。据据专专家家估估计计，地地球球上上金金属属矿矿产产的的开开采采只只能能维维持持100100至至300300年年，其其中中，铁铁只只能能开开采采100160100160年年，而而钛钛、铜铜、银银的的开开采将不足采将不足5050年年。 3)3)中国钢铁工业实施循环经济的战略构想中国钢铁工业实施循环经济的战略构想42 我我国国的的矿矿产产资资源源相相对对不不足足，已已探探明明铁铁矿矿总总储储量量仅仅530530亿亿吨吨左左右右，按按目目前前的的生生产产规规模模只只可可稳稳定定供供应应约约2020年年。除除了了资资源源问问题题以以外外，环环境境生生态态保保护护也也日日益向钢铁材料的生产提出更高要求。益向钢铁材料的生产提出更高要求。中国已探明铁矿储量中国已探明铁矿储量43 尽尽管管蓬蓬勃勃发发展展的的各各种种新新型型材材料料将将会会在在很很多多领领域域逐逐渐渐取取代代传传统统材材料料，但但由由于于其其高高性性价价比比和和高高循循环环使使用用率率，钢钢铁铁材材料料不不仅仅是是迄迄今今人人类类文文明明发发展展的的“钢钢筋筋铁铁骨骨”，在在未未来来人人类类社社会会的的材材料料使使用用中中还还必必将将长长期期占占据据重重要要的的地地位位。当当然然，其其原原料料和和能能源源结结构构以以及及生生产产形形式式也必然会发生根本的变化。也必然会发生根本的变化。 钢铁材料在历史和未来的地位钢铁材料在历史和未来的地位44 大大量量消消耗耗天天然然资资源源，大大量量排排放放炉炉渣渣、废废热热和和废废气气的的传传统统的的钢钢铁铁材材料料生生产产方方式式必必将将逐逐步步被被取取代代。原原材材料料和和能能源源充充分分循循环环利利用用、高高效效率率、低低排排放放甚甚至至零零排排放放的的新新型型生生产产方方式式应应得得到到发发展展和和推推广广。这这种种生生产产方方式式的的细细节节尚尚不不十十分分清清晰晰，但但从从循循环环经经济济的的要要求求和和技技术术积积累累的的层层面面分分析析，应应该该包包含含以以废废钢钢循循环环为为主主的的原原料料结结构构和和以以氢氢能能源源为为主主体体的的能能源源结结构构，包包含含对对排排气气、废废水水和和废废渣渣的的回回收收和和综综合合利利用用, , 以此以此从根本上保证可持续发展的需要从根本上保证可持续发展的需要。 4)4)未来钢铁工业的原料与能源结构高效低排放的新型生产方式45未来钢铁工业实施循环构想未来钢铁工业实施循环构想 46构想的物质基础：构想的物质基础：具有最高的循环使用率的钢铁材料具有最高的循环使用率的钢铁材料 目前世界上年产目前世界上年产8 8亿吨亿吨左右的粗钢左右的粗钢中，有近中，有近40%40%来自来自废钢废钢的回炉熔炼。废的回炉熔炼。废钢的循环，有利于人类社会的可持续钢的循环，有利于人类社会的可持续发展，而且最终将成为地球上钢铁材发展，而且最终将成为地球上钢铁材料料唯一的原料来源唯一的原料来源。47 与与其其它它人人工工材材料料如如玻玻璃璃、纸纸张张、塑塑料料等等相相比，钢铁材料具有最高的循环使用率。比，钢铁材料具有最高的循环使用率。 具有最高的循环使用率的钢铁材料具有最高的循环使用率的钢铁材料48循环存在的两大难题循环存在的两大难题49 有有害害杂杂质质在在循循环环中中的的富富集集是是废废钢钢完完全全循循环环利利用用的的一一大大障障碍碍。估估计计目目前前每每年年无无法法再再利利用用的的废废钢钢约约占占废废钢钢总总量量的的7%7%，到到20152015年年，其其累累计计量量将将达达到到2 2亿亿吨吨。将将来来随随着着废废钢钢循循环环次次数数的的累累加加和和社社会会需需求求对对钢钢铁铁产产品品的的质质量量要要求求的的进进一一步步提提高高，对对钢钢铁铁产产品品中中残残存存元元素素含含量量的的限限制制也也将将会会越越来来越越严严格格，而而在在现现代代技技术术条条件件下下无无法法回回收收利利用用的的废废钢钢数数量量还还会会急急剧剧增增长长。因因此此，以以普普通通废废钢钢为为原原料料生生产产高高纯纯净净钢钢将将是是未来必须解决的难题未来必须解决的难题。 有害杂质在废钢循环中富集的难题有害杂质在废钢循环中富集的难题 50 为为了了解解决决以以普普通通废废钢钢为为原原料料生生产产高高纯纯净净钢钢的的难难题题。近近年年来来已已有有不不少少针针对对钢钢液液中中脱脱除除铜铜、锡锡、砷砷、锑锑、铋铋等等残残存存元元素素的的技技术术研研究究。几几年年前前上上海海大大学学提提出出渣渣化化还还原原、逆逆向向提提取取的的技技术术思思路路并并正正在在对对这一问题作了初步的研究和探讨。这一问题作了初步的研究和探讨。 用普通废钢生产高纯净钢的难题用普通废钢生产高纯净钢的难题 51渣化还原法工艺流程的示意图渣化还原法工艺流程的示意图 52 在在某某些些钢钢铁铁产产量量已已达达平平衡衡、废废钢钢资资源源充充裕裕的的发发达达国国家家，以以普普通通废废钢钢为为原原料料生生产产高高纯纯净净钢钢的的需需求求已已初初见见端端倪倪。在在中中国国，由由于于历历来来的的高高铁铁钢钢比比和和废废钢钢资资源源不不足足，目目前前似似乎乎还还未未感感觉觉到到这这种种迫迫切切性性。但但是是，近近年年来来钢钢铁铁产产量量异异乎乎寻寻常常的的快快速速扩扩张张和和进进口口废废钢钢量量的的增增长长，再再考考虑虑到到我我国国钢钢材材消消费费强强度度必必然然要要降降低低的的趋趋势势，钢钢铁铁生生产产和和消消费费平平衡衡的到来很可能会比预期的要早。的到来很可能会比预期的要早。 以普通废钢为原料生产以普通废钢为原料生产高纯净钢的需求高纯净钢的需求53 在在传传统统的的以以矿矿石石为为原原料料的的炼炼钢钢流流程程中中，碳碳是是主主要要的的还还原原剂剂，同同时时，煤煤炭炭在在不不少少国国家家和和地地区区也也超超过过石石油油、天天然然气气和和电电力力成成为为钢钢铁铁生生产产过过程程中中主主要要的的能能源源。本本世世纪纪后后期期世世界界各各国国将将面面临临石石油油资资源源枯枯竭竭的的问问题题，煤煤炭炭资资源源虽虽然然能能维维持持更更长长的的时时间间，但但是是由由于于温温室室气气体体排排放放问问题题已已经经受受到到全全球球的的关关注注，因因此此限限制制化化石石燃燃料料在在一一次次能能源源中中的的使使用用比比例例是势在必行的。是势在必行的。 化石燃料在一次能源化石燃料在一次能源中的使用比例将受到限制中的使用比例将受到限制54 氢氢作作为为理理想想的的未未来来能能源源日日益益引引起起重重视视，与与天天然然气气、煤煤和和石石油油不不同同, ,氢氢燃燃烧烧时时高高效效、清清洁洁，仅仅产产生生水水蒸蒸气气而而不不会会产产生生污污染染物物或或温温室室气气体体。可可以以展展望望以以氢氢取取代代碳碳作作为为还还原原剂剂的的绿绿色色冶冶金金方方向向。氢取代碳作为还原剂的氢取代碳作为还原剂的绿色冶金方向绿色冶金方向 55 为为使使人人类类能能应应用用氢氢这这一一高高效效、清清洁洁的的能能源源，科科学学家家们们正正在在做做不不懈懈的的努努力力，以以便便利利用用太太阳阳能能、水水能能、风风能能、核核能能等等能能源源制制氢氢，氢氢的的经经济济、安安全全和和有有效效利利用用问问题题也也引引起起强强烈烈的的关关注注，“氢氢经经济济”的的概概念念呼呼之之欲欲出出。在在未未来来，当当解解决决了了利利用用再再生生能能源源大大量量生生产产和和储储存存廉廉价价氢氢源源的的问问题时，则其广泛应用将成为可能。题时，则其广泛应用将成为可能。 氢的经济、安全和有效利用氢的经济、安全和有效利用 56 按按照照循循环环经经济济中中企企业业内内部部循循环环、生生产产之之间间循循环环、社社会会整整体体循循环环、物物质质能能量量循循环环四四大大循循环环和和资资源源的的节节约约（ReduceReduce）、回回收收 ( (RecycleRecycle) ) 和和再再利利用用( (ReuseReuse) )的的三三大大原原则则，在在未未来来钢钢铁铁生生产产流流程程中中各各种种能能量量和和物物质质的的循循环环利利用用和和回回收收以以及及与与上上下下游游产产业业的的交交融融是是钢钢铁铁工工业业实实施施循循环环经经济济战战略略的的重重要要课课题题题。题。 能量和物质的循环利用和回收能量和物质的循环利用和回收 57 由由于于经经济济性性原原因因，传传统统的的钢钢铁铁生生产产流流程程适适合合于于使使用用富富矿矿作作为为原原料料。作作为为未未来来以以废废钢钢为为主主的的原原料料结结构构的的补补充充，还还需需要要采采用用全全新新的的工工艺艺利利用用地地球球上上的的贫贫矿矿资资源源来来补补偿偿金金属属循循环环中中的的损损耗耗。 5). 利用贫矿资源的全新工艺路线利用贫矿资源的全新工艺路线58 地地球球上上的的贫贫矿矿资资源源占占有有不不小小的的比比例例，例例如如我我国国的的铁铁矿矿资资源源中中贫贫矿矿占占97.8%97.8%，此此外外还还存存在在着着多多组组元元共共生生和和嵌嵌布布粒粒度度细细等等缺缺点点，目目前前我我国国堆堆积积铁铁尾尾矿矿已已超超过过5 5亿亿立立方方米米，许许多有价金属残留于尾矿和弃渣中。多有价金属残留于尾矿和弃渣中。 地球上的贫矿资源地球上的贫矿资源 59 铁铁矿矿嵌嵌布布粒粒度度在在1-10m1-10m范范围围内内，如如果果将将铁铁矿矿破破碎碎到到该该粒粒径径范范围围，则则通通过过合合适适的的选选分分技技术术可可实实现现铁铁矿矿和和脉脉石石的的完完全全分分离离，获获得得纯纯净净的的铁铁矿矿。从从目目前前的的破破碎碎技技术术来来看看，用用电电- -磁磁- -机机械械力力协协同同作作用用磨矿可实现铁矿的单体分离。磨矿可实现铁矿的单体分离。铁矿的单体分离技术铁矿的单体分离技术 60 为此有人提出为此有人提出低温氢还原铁矿微粉低温氢还原铁矿微粉多物理场下成型工艺流程多物理场下成型工艺流程的设想。采的设想。采用高能破碎，铁矿经过电用高能破碎，铁矿经过电- -磁磁- -机械力的机械力的协同作用破碎到协同作用破碎到1-10m1-10m，实现铁矿单体实现铁矿单体分离，通过选分后获得纯净的铁矿微粉，分离，通过选分后获得纯净的铁矿微粉，加入到低温还原反应器还原。加入到低温还原反应器还原。 低温氢还原铁矿微粉低温氢还原铁矿微粉多物多物理场下成型工艺流程的设想理场下成型工艺流程的设想 61 该该金金属属微微粉粉经经过过脱脱氢氢处处理理后后，在在多多种种物物理理场场的的作作用用下下高高速速成成型型。生生产产常常规规的的管管、线线板板材材；也也可可直直接接制制成成大大型型的的金金属属结结构构件件（如如螺螺旋旋桨桨等等）。采采用用低低温温还还原原，固固态态成成型型，完完全全避避免免了了凝凝固固过过程程中产生的成分和结构的偏析。中产生的成分和结构的偏析。多种物理场下的成型多种物理场下的成型 62低温氢还原铁矿微粉低温氢还原铁矿微粉低温氢还原铁矿微粉低温氢还原铁矿微粉多物理场下成型流程示意图多物理场下成型流程示意图多物理场下成型流程示意图多物理场下成型流程示意图 63 这这种种反反应应和和成成型型工工艺艺方方法法完完全全不不同同于于以以高高温温多多相相反反应应为为特特征征的的近近代代钢钢铁铁冶冶金金工工艺艺路路线线, ,使使产产品品接接近近于于最最终终用用途途，是是最最佳佳性性能能的的制制备备方方法法。也也会会从从根根本本上上改改变变现现行行的的以以大大规规模模、高高能能耗耗、高高污污染染为为特特点点的的生生产产模模式式。有有利利于于环环境境保保护护，有有利利于于资资源源的的充充分分利利用用，也也有有利利于于使使产产品品接接近近于于最最终终用用途途和和最最佳佳性性能能，符符合合绿绿色色工业和可持续发展所提出的要求。工业和可持续发展所提出的要求。 64