本发明提供了一种铁矿石竖炉-回转窑直接还原生产铁粉工艺，包括如下工艺步骤：（1）铁矿石磨矿后进行磁选富集，得到的粗精矿粉与膨润土混合后进行润磨、造球，得到球团矿；（2）将球团矿从竖炉顶部加入，在竖炉内球团矿得到充分的加热、氧化和固结；（3）氧化球团矿与粒煤混合后加入到回转窑中进行还原；（4）将还原后球团矿加入余热回收装置，使球团矿与空气进行间接换热；（5）将余热回收装置排出的物料进行磁选，得到金属化率85%以上、铁品位80%以上的金属化铁粉。本发明解决了难选低品位铁矿石直接还原中球团强度低及还原易产生液相的难题，提高了球团矿在还原焙烧回转窑内的还原温度、缩短了还原时间、减少了球团的粉化现象。