废钢作为唯一可以代替铁矿石炼钢的绿色环保、可多次循环利用的再生铁素资源，将在后续钢铁冶炼中占据更重要的作用和地位，更加广泛的应用于钢铁冶炼。由于废钢使用量大，多料型掺杂混装，且时常发生废钢掺假等现象，为保证产品质量、提升钢铁产量，避免爆炸、钢水喷溅等事故的发生，需要对购买的废钢进行验质。传统废钢验质工作面临如下几个难题： 1、钢铁企业废钢验质过程，通常应用人工目测、卡尺测量等手段，受人为主观因素影响较大，缺乏统一的废钢分类定级标准，无法形成量化的评价结论及很好的数据分析，不易让供应商信服。 2、废钢验质作业环境较为恶劣，验质人员每次需要攀高四五米到大货车车顶，对车内废钢进行近距离观察，劳动强度大，作业风险高，效率低下。 3、卸货过程中，掺假、密闭容器未切割、超长超大件等，在人工验质过程中，经常存在漏验、错验等情况，异物无法及时提醒，可能会直接影响后续钢铁冶炼安全，发生重大的安全事故或生产事故。 4、废钢验质结果将直接决定废钢的回收价格，判级等级的差异直接影响钢铁企业的利益、供应商的利益，进而影响供应商的合作积极性。如何实现双赢，保障双方利益，也是传统验质工作执行难的重要难题。 河钢数字科技自主研发了基于人工智能技术的废钢智能验质系统。该系统主要利用机器视觉对废钢车辆卸料过程实时感知、逐层采样，通过人工智能技术（AI），在卸货过程中进行单层判级和整车判级，智能识别出不达标废钢、杂质和异物，最终通过AI算法计算出整车扣重的预估值，对危险物、异物及时做出预警。

我国查明铁矿资源储量达852.19亿吨，但复杂难选铁矿资源所占比例较高，仅微细粒赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等典型复杂难选铁矿石储量达200亿吨以上，部分国外权益矿山复杂难选铁矿石储量高达300亿吨以上。该类铁矿资源品位低、矿物组成复杂、嵌布粒度微细，采用常规选矿技术无法获得较好的技术经济指标，大部分复杂难选铁矿资源尚未工业化开发利用，少量资源虽得以开发，但选矿工艺复杂、成本高，回收率仅能达到60%～65%，部分排岩矿和尾矿中铁含量高，缺乏高效利用技术。磁化焙烧是处理复杂难选铁矿石最为有效的技术，常规磁化焙烧方式有竖炉焙烧、回转窑焙烧。但均存在以下问题：1）多种铁矿物同步磁化，反应差异大、效果差；2）物料加热和还原在同一炉腔内进行，还原气氛弱、效率低；3）人造磁铁矿矫顽力大，磁选指标差，且冷却过程无法高效回收潜热。因而，研发自主创新技术，实现我国复杂难选铁矿石高效清洁利用，强化我国铁矿资源保障能力，具有重要的战略意义。 东北大学韩跃新教授项目团队针对常规磁化焙烧工艺加热与还原同腔同步进行，导致还原气氛弱、效率低、质量差的缺陷，提出了悬浮态下铁物相分段精准调控新思路，即第一阶段将复杂难选铁矿石在氧化气氛下加热，通过精准控制反应条件，将褐铁矿、菱铁矿氧化或分解为赤铁矿和磁铁矿，提高了物料均一性；褐铁矿脱水反应和菱铁矿分解反应在矿物颗粒内部生成大量的微孔和裂隙，提高了还原反应活性；第二阶段停止加热，通入还原剂创造强还原气氛，利用矿石自身蓄热使赤铁矿悬浮态下快速还原为磁铁矿；第三阶段冷却过程适时风冷再氧化物相精准控制，将部分磁铁矿转化为磁赤铁矿同步释放潜热，物料与冷风对流高效换热，其潜热和显热以热风形式返回系统循环利用。同时提出了“异步分腔蓄热还原”、“非均质矿石颗粒悬浮态还原装置”等技术方案

废钢是重要的可再生资源，对提升钢铁产能、代替部分铁矿石的消耗、减少能耗和降低成本等具有重要意义。1990~2019年，我国废钢产量从0.21亿吨增长到2.4亿吨，到2023年预计达到3.3亿吨 。未来废钢产量还会持续递增，而随着高品位铁矿石资源的减少，高炉铁水的生产成本将随之增加，但转炉生产中使用废钢的制造成本要显著低于铁水成本，因此开发转炉高废钢比冶炼工艺对提高钢厂经济效益有很大帮助。近年来我国钢铁企业受到环保因素影响，普遍面临铁水不足的问题，形成了炼钢生产能力远大于炼铁的局面，直接关乎到企业经济效益的提升，而提升废钢使用效率为解决铁水供应不足提供了新的思路。天铁热轧板公司以理论分析为基础，结合天铁热轧板公司在实践中遇到的困难和问题，进行提高转炉废钢比技术的研究。

铁矿石供应能力严重不足成为钢铁原料供应链“脆弱”的关键，其保障程度关系到国民经济稳定发展和国家安全。金属矿山正面临着“由上至下，由浅至深、由易至难”的关键转型期，在生态环境和生产成本双重压力下，安全、绿色、高效开采是必然选择。作为金属矿山采掘难以替代的重要手段，爆破还面临着关键科学与技术难题亟待研究解决：炸药爆炸做功与岩体破碎耗能的耦合作用机理尚不清楚；炸药能量释放与爆炸裂纹扩展的有效控制原理还有待进一步研究；其表现技术方面的问题主要有：爆破落矿块度大、贫化率高；爆破掘进效率低、成型差；爆破设计水平低、精准性差。 针对以上关键科学和技术难题，北京科技大学杨仁树教授团队依托国家和省部级科研项目的支持，并以鞍钢弓长岭井下矿为工程背景开展科研攻关。通过爆炸能量释放精密控制原理的研究，实现了理论创新和爆破技术的突破，建立了金属矿山安全高效爆破工艺技术体系，将研究成果服务于工程应用并逐步推广使用，取得了良好的社会和经济效益，为提升我国金属矿山铁矿石产能提供了保障，2021年该成果荣获冶金科技进步一等奖。

首钢秘鲁铁矿（简称秘铁）是我国首个在南美投资铁矿资源最早、最成功的典型，同时秘鲁也是我国在南美洲推行“一带一路”建设的主要国家。随着秘铁矿山开采范围的扩展，高硫、高锌难选磁铁矿石已进入实质性开发阶段，由于缺少铁精矿高效降杂技术，导致铁精矿中锌硫等杂质含量高，产品积压滞销，严重影响企业经济效益。针对这一问题，2015年以来，长沙矿冶研究院与首钢秘铁密切合作，从基础理论、关键技术、工程化应用方面开展系统研究，在铁精矿深度除杂、海水体系下复杂共伴生铜铅锌多金属高效富集与分离、高浊度选矿废水高效澄清回用等关键技术取得了重大突破，以研究成果为支撑建成了现代化大型节能选矿厂。本项目主要特点如下： （1）基于化学清洗与定向氧化协同作用原理，重构矿物表面，开发了多活化功能耦合协同的广谱活化剂CYA-29，开发了极细粒锌、硫载体矿物多矿相同步活化技术，解决了铁精矿深度除杂技术难题。首钢秘铁新区选矿厂2019年1月至2020年底累计生产品位TFe70.8%、Zn0.018%、S0.08%、SiO20.5%的高纯铁精矿1205万吨。 （2）基于铜铅锌复杂硫化矿界面亲水/疏水精确调控，研发出耐盐型抑制剂CYZ-10，开发了海水体系下铜铅锌同步浮选、异步失活-选择性抑制浮选技术，工业应用获得铜精矿品位Cu 20%、Cu回收率68%，锌精矿品位Zn 40%、Zn回收率67%的技术指标，实现了伴生铜铅锌多金属的综合利用。 （3）基于有机聚合物混凝剂在固体悬浮物表面的电性吸附及絮凝剂分子对聚团的“桥联”效应，开发了高浊度选矿废水快速澄清净化技术，实现了选矿废水100%回用，对选矿技术指标无不良影响，回水成本为0.5美元/吨精矿。 （4）超细碎-高效预选短流程、铁精矿深度除杂、智能控制等节能绿色高效技术的集成创新，建成了年产1000万吨高纯铁精矿的大型现代化选矿厂。 本项目通过实施上述成套关键技术，盘活了首钢秘鲁铁矿14#矿体（1.3亿吨）高硫高锌难选磁铁矿资源，生产出高纯铁精矿，综合利用了伴生铜铅锌资源。在用技术优势和产品质量优势助力“一带一路”国家战略、提升国际形象等方面起到了重要作用，为国内外高硫、高锌复杂难选铁矿石高值化利用提供了示范，具有很好的推广应用价值。

本项目属烧结技术领域。 新常态下我国钢铁工业逐渐向减量、均质、绿色智能发展，提高烧结矿质量，减少工序能耗和污染物排放，已成为行业追求的目标。提高烧结矿质量主要是生产均质烧结矿，其关键是形成一种理想的烧结混合料结构，能使空气的流动、热量的产生以及固体物料的熔化在料层任何一处都能均衡地进行，因此要求混合料透气性均匀、热量均匀和适当的液相反应。 然而随着烧结系统大型化和矿石资源品质劣化，完善均质烧结存在如下技术难题：1）传统的“依据铁矿石资源量、化学成分及成本”的一般配矿水平难以满足生产优质烧结矿的需要；2）烧结机大型化后料面加宽，台车料面宽度的点火、风量均匀性发展难以控制，烧结横向均匀性差；3）现有的点火装备难以实现低耗、高效的点火要求；4）通过有效的信息反馈对烧结过程复杂的固液相反应进行预判和靠前调整。 为解决以上难题，马钢遵循源头绿色生态设计的原则，以300-360㎡烧结机为载体，从配矿、料层结构、点火控制及烧结过程热量方面进行了立体调优提质技术研究，并突破了关键工艺技术，实现了生产应用。项目具有如下特点：1）提出并利用基于铁矿石液相生成能力的烧结配矿方法，指导铁矿石的使用和烧结优化配矿，有利于烧结矿质量的稳定；2）开发了基于差异布料、均质点火和风量均匀分配的横向均匀烧结调控技术，烧结横向均匀性连续数值化可评价；3）大空间分区域独立控制与全方位立体监控相结合，安全均匀稳定喷加焦炉煤气，烧结过程热量调优；4）提出并实施一种低耗节能和点火均匀性双提升的点火装备及工艺技术。 通过项目的实施，授权国家发明专利8项、实用新型2项，总体水平达到国内领先。应用后技术指标进步，节能效果明显。近三年，马钢应用该技术，烧结综合成品率由成果实施前三年平均值60.67%提高至68.8%，固体燃耗由62.71kg/t下降至52.86kg/t，烧结工序能耗明显低于国内先进(冠军)机。累计增收节支总额16237万元，年增收节支总额5412万元，分别降低CO2、SO2排放量2.9万t/年、86t/年。 基于绿色生态设计的大型烧结机立体调优提质技术改善了烧结立体均匀性，实现了烧结提质降耗，同时促进了关键点火工艺装备技术进步，减少了CO2、SO2等污染物的排放，改善环境。该技术在促进我国钢铁工业向“减量、均质、绿色智能”发展方面发挥了较好的典范引领作用，具有较为广阔的推广前景。

铁矿石是我国钢铁工业的保障性资源，属国家的重大战略需求。钢铁工业是国民经济支柱产业，钢铁材料广泛应用于基建、装备制造、交通、能源、海洋工程及环保等领域，是人类经济建设和日常生活中用量最大的结构材料。我国“十四五”将开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年目标进军，现代化建设也是人类生产力迅速提高、社会财富不断积聚、大量消耗矿产资源的过程，同时“中国制造”、“一带一路”、基建开发等宏观经济持续利好，这必将驱动我国钢铁的高位消费量，对铁矿石的市场前景需求巨大。 我国铁矿石资源品位低、禀赋差、难利用，长期大量依赖进口，进口量连续多年超10亿吨，对外依存度超过85%，这不仅对我国钢铁工业造成严重影响，对国民经济的安全运行也构成了巨大威胁。因此研发创新技术实现我国难选铁矿资源的清洁高效利用，对降低我国铁矿石对外依存度，强化我国铁矿资源保障能力，推进我国钢铁工业持续、健康、协调发展，具有重要的战略意义。

常峪铁矿隶属河钢集团矿业有限公司，矿山地质储量1.25亿吨，设计年产铁矿石500万t。矿区构造以褶皱为主，区内矿体赋存于四面受断层控制的被抬升的断块中，受响嘡断裂、北北东断裂牵引和挤压，矿体同时受走向近东西、轴面直立、东西两端向北偏转的一向一背的开阔复式褶皱控制。在多期褶皱和断裂的共同作用下，矿体总体以近东西向走向，北倾为主的相对宽缓的复式褶皱形态存在。项目以常峪铁矿采矿工程设计为背景，针对该大型地下矿山地质构造复杂、项目建设投资大、周期长的特点，以系统简化、功能不减、安全高效、投资节省为原则，对采矿工程设计进行了系统地研究与优化，研究成果提高了采矿效率及安全性、极大地降低了常峪铁矿项目建设投资，为矿山的可持续发展奠定了良好基础。

自2013年开始，该项目在安徽省科技攻关计划的支持下，通过产学研用全链条联合，历经多年艰苦攻关，攻克了“转炉能量高效利用与低排放工艺技术”等转炉炼钢流程的关键技术难题，降低了转炉固体废弃物与气体排放，为促进我国转炉炼钢企业实现资源节约、环境友好型炼钢作出了重要贡献，并取得了以下创新成果： （1）首次提出了转炉内炉渣分阶段控制工艺，即在脱磷阶段采用复合相炉渣脱磷方法，利用2CaO•SiO2-3CaO•P2O5固溶体颗粒脱磷，实现了低碱度炉渣脱磷（炉渣减低于2.5）；在溅渣护炉阶段通过加入白云石进行钢渣改质，提高炉渣碱度，使得炉渣满足溅渣护炉要求，并将高碱度炉渣循环至下一炉使用，通过炉渣分阶段工艺大幅降低了渣量和气体排放，提高了转炉能量利用率； （2）自主研发了转炉内铁矿石熔融还原技术，首次发现了影响铁矿石熔融还原率的关键因素，实现了转炉不同冶炼阶段铁矿石的熔融还原控制方法，使得一部分铁矿石不需要采用烧结、炼铁流程，而被直接还原为铁，降低气体排放；另一部分铁矿石存在于炉渣中，有效降低了铁氧化造成的铁损； （3）开发了转炉智能化炼钢控制模型，通过对转炉内物料平衡、能量平衡以及反应均衡的解析，解决了转炉内物料合理供给、能量经济利用、铁矿石熔化还原、高效脱磷、平稳吹炼、终点命中、炉体维护以及钢渣循环利用等一系列关键技术问题，实现了科学炼钢。

“六五”以来国家多次组织对鞍山式难选贫赤铁矿石进行选矿攻关试验，但该类矿石的浮选技术没有突破。该项目2007年被列为国家科技部国际合作重点项目，鞍钢集团矿业公司与东北大学合作，历时四年多，终于破解了含碳酸盐赤铁矿石浮选技术难题，主要技术内容包括：（1）针对含碳酸盐赤铁矿石的矿物组成，进行工艺矿物学基础研究；（2）通过含碳酸盐赤铁矿石浮选分离技术等基础研究。首次发现细粒菱铁矿在赤铁矿和石英表面形成“吸附罩盖”使这两种矿物呈现与菱铁矿相似的浮游性。研究揭示了菱铁矿对赤铁矿可浮性影响的基本规律，首次提出了处理含碳酸盐赤铁矿石的“分步浮选”的工艺技术方法；（3）含碳酸盐赤铁矿石分步浮选工艺技术的工业应用研究，研究成果达到国际领先水平。 一、项目特征及关键指标 1.项目创新点 （1）首次发现细粒菱铁矿在赤铁矿和石英表面形成“吸附罩盖”是导致含碳酸盐赤铁矿石浮选分离困难的根本原因。 （2）首次提出“分步浮选”技术，即第一步在中性条件下采用正浮选分选菱铁矿，第二步在强碱性条件下采用反浮选工艺分选赤铁矿与石英，生产出合格铁精矿。 （3）首次研制出用于菱铁矿中性优先浮选组合药剂。 （4）首次应用“分步浮选”技术实现工业化规模生产。 2.关键技术指标 开发出“分步浮选”技术，即第一步在中性条件下采用正浮选分选菱铁矿，第二步在强碱性条件下采用反浮选工艺分选赤铁矿与石英，生产出合格铁精矿。工业应用取得了良好的技术经济指标，获得了铁品位为64.29%，回收率为65.25%的赤铁矿精矿，年可增加经济效益2.34亿元。 二、实施效果 1.实施效果 含碳酸盐赤铁矿石“分步浮选”工业试验从2010年5月14日开始在鞍钢集团公司东鞍山烧结厂全面进行，工业试验的第三天整个分选过程就已经稳定运行，工业试验至2010年8月23日结束，历时三个多月。取得平均精矿品位达64.29%，回收率为65.25%分选指标，三个多月的试验结果表明，含碳酸盐赤铁矿石“分步浮选”工艺取得了历史性的突破，原来无法利用的含碳酸盐赤铁矿石均可以采用该工艺进行处理，“分步浮选”工艺的适应性强。应用分步浮选工艺的实践表明，该工艺运转平稳，药剂控制简单，分选效果较好。