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随着选矿技术的不断进步,白云鄂博铁精矿中的氟含量已降至0.50%左右,但氟对烧结矿、球团矿质量以及高炉炼铁生产的不利影响并未消除,特别是由于白云鄂博铁精矿中同时含有钾、钠,F、K、 Na等元素的共同作用,造成烧结矿粘结相强度低,球团矿还原膨胀率高,烧结矿和球团矿软融温度低、熔融区间宽等不利影响。本论文采用理论分析与实验研究相结合的方法,在探明白云鄂博铁精矿中的脉石组分与其中萤石和氟碳铈矿之间相互作用的热力学性质的基础上,揭示白云鄂博铁精矿焙烧过程氟化物逸出率的主要影响因素,并对焙烧过程气态氟化物形成的动力学机理进行研究,确定气态氟化物逸出过程的限制性环节,为促进白云鄂博铁精矿焙烧过程氟化物的逸出提供理论依据,为加快氟化物的逸出提供数据支持。获得的主要研究结果如下：在干燥空气下焙烧,K2O与CaF2在800℃就能生成KCaF3,但在更高温度1200℃时才能生成KF；1150℃下Na2-CaF2体系开始生成NaF; SiO2-CaF2体系在1100℃下开始生成SiF4。 Fe2O3、 MgO和Al2O3与CaF2在铁精矿造块温度范围内焙烧没有新物质生成。天然钾长石-萤石体系,1100℃时钾长石完全熔入液相；1200℃时气态氟化物开始逸出。天然钾长石-萤石-CaO体系980℃时有斜钙硅石(Ca2Si04)生成；1090℃下有枪晶石(Ca4Si2O7F2)生成,同时钾长石分解生成白榴石；随着温度升高,1150℃时开始有气态氟化物生成；当温度升至1270℃时枪晶石完全消失,同时生成方氟钾石(KF)、氟化钾钙(KCaF3)以及钙黄长石。天然钠辉石-萤石体系与天然钠辉石相似,在980℃分解析出液相和赤铁矿；1150℃时气态氟化物开始逸出,Fe2O3仍保持矿物的形式析出,其他反应产物进入液相。对于天然钠辉石-萤石-CaO体系,温度升高至1120℃时有枪晶石(Ca4Si2O7F2)生成：1200℃时枪晶石开始分解生成硅酸三钙和硅酸二钙,同时有SiF4逸出。氟碳铈矿(REFCO3)首先在402.3℃～617.6℃温度范围内分解释放出CO2,同时生成稀土氟氧化物(REOF)。温度继续升高,REOF与SiO2在1080℃相互作用生成气态氟化物SiF4和RE2O3, SiO2起到脱氟的作用。此外,白云鄂博铁精矿脉石中的K2O或Na2O能够与REOF反应,生成KF或NaF,从而有助于氟碳铈矿的脱氟。其他工艺条件一定的情况下,随着配料碱度提高,氟逸出率下降的幅度很大,在焙烧温度为1150℃,原料中SiO2含量为3.5%的工艺条件下,碱度达到1.5时氟逸出率仅为2.00%。矿粉中的MgO也对氟化物逸出有抑制作用,但与CaO拥比其抑制作用要弱一些；其他工艺条件相同,改变配料中MgO含量,氟逸出率最低只能达到25.78%。另外,通过氟逸出率影响因素正交实验研究,确定碱度对氟逸出率的影响最为显著,其次为焙烧温度,故降低碱度或提高焙烧温度是促进氟化物逸出的有效措施。通过水蒸气下焙烧实验,揭示了水蒸气对含萤石各体系的作用主要表现在,水蒸气将CaF2水解,释放出HF气体,同时将CaF2转化成CaO, CaO又与体系中的其他组分结合生成新的物相。对于白云鄂博铁精矿实际焙烧过程,水蒸气的作用使氟化物明显逸出的温度从干燥空气下的1100℃下降到1000℃。水蒸气的存在能够促进氟碳铈矿中的氟的脱除,使其中的氟主要以HF气体的形式逸出,且其生成温度从800℃开始,随着温度升高氟化物逸出量明显增加。采用非等温热分析的方法对天然钾长石-CaF2体系和天然钠辉石-CaF2体系氟化反应动力学机理进行了研究。研究结果表明,天然钾长石-CaF2体系氟化反应的最概然机理函数为1-(1-a)1/2]1/2,反应机理为二维扩散；其表观活化能E为指前因子A为47.62kJ·mol-1,E与lnA呈相关性为0.991.93×101s-1;的线性关系,其关系式为lnA=0.11E-2.20。天然钠辉石-CaF2体系氟化反应的最概然机理函数为[-ln(1-α]23,反应机理为随机成核和随后生长；其表观活化能为指前因子为2.31×102s-1；E与lnA呈线性关系68.45kJ·mol-1,lnA=0.12E-2.97,且相关性为0.96。CaF2扩散能力大于天然钾长石中的钾长石和SiO2,天然钾长石与CaF2的氟化反应最容易发生在天然钾长石与CaF2的界面上或天然钾长石的内部。1200℃下和Si元素的平均扩散系数分别为Ca、F、K和1.87×10-15/m2.s-1。而且,氟元素的扩散系3.13×10-15/m2·s-1、6.38×10-15/m2·s-1、1.97×10-15/m2·s-1数与扩散距离呈明显的线性关系。