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本文在满足宝钢高炉冶炼对烧结矿质量要求的前提下，依据宝钢原燃料条件，探讨了将烧结矿中SiO2含量进一步降低的可能性，从中寻找出影响烧结矿强度下降的两个因素，即铁酸钙的形态和数量，进而从烧结矿矿物组成自身强度及结构和铁酸钙粘结相的数量两个方面进行了基础研究，拟为改善低SiO2烧结矿的冷态强度提供理论依据。
在理论研究的基础上，进行了低SiO2烧结的工艺研究。为了增加烧结矿中的液相数量，并促进能改善烧结矿抗断裂性能的矿物生成，采取了提高烧结矿碱度、用富块矿替代烧结矿作铺底料以及添加细铁精矿粉预制粒等措施。三种措施的最终目的都是为了改善低SiO2烧结矿的强度，为宝钢进一步开发高铁低SiO2烧结矿的生产技术和工艺奠定基础。
烧结矿矿物组成及结构对其抗断裂性能影响的研究主要从三个方面进行，即矿物组成及结构对裂纹萌生和扩展的影响；矿物组成及结构的断裂韧性；烧结矿的综合断裂韧性与烧结矿强度(转鼓指数)的关系。结果表明：在本试验条件下，板块状、针状和细针状铁酸钙结构中裂纹萌生的临界载荷分别为98～245mN、245～490mN和980～1960mN，玻璃相、磁铁矿和赤铁矿中裂纹萌生的临界载荷分别为98～245mN、98～245mN和245～490mN；上述矿物组成及结构抗裂纹扩展的能力由强到弱依次为细针状铁酸钙结构、针状铁酸钙结构、赤铁矿、磁铁矿、板块状铁酸钙结构和玻璃相；赤铁矿、磁铁矿、玻璃相的断裂韧性分别为0.89、0.76和0.37，细针状、针状、板块状铁酸钙结构及铁酸钙本体的断裂韧性分别为1.35、1.03、0.74～0.85、0.74；烧结矿的综合断裂韧性K”C与转鼓强度成线性关系；发展针状、细针状铁酸钙结构有利于提高烧结矿的抗断裂性能。
采用差热分析方法研究了CaO-Fe2O3二元系中液相的生成温度、结束温度、熔化速率及熔化数量，考察了不同升温速率、不同CaO/Fe2O3比以及添加SiO2和Al2O3对熔化速率和熔化数量的影响。结果表明：高升温速率有利于提高熔化速率，减少熔化时间，但熔化结束温度将向高温方向移动；在1350℃下七种混合物熔化所需的热量由多到少依次为C+F(90％)、C+F(77％)、C+F(83％)、C+F(80％)、C+F(85％)、C+F(74％)、C+F(70％)，其中混合物C+F(80％)、C+F(74％)和C+F(70％)容易在较低温度下形成液相，且所需熔化时间相对较少；添加SiO2和Al2O3都有利于降低铁酸钙的开始熔化温度，但添加SiO2的效果更明显。铁酸钙的熔化速率在添加SiO2后开始下降，并且随着熔化时间的延长下降得越来越明显，而添加Al2O3对铁酸钙的熔化速率影响不大。
改善低SiO2烧结矿强度的工艺试验表明：蛇纹石配比降低到1.0％时，烧结矿中SiO2含量可降低至3.9％，烧结矿的强度和抗低温还原粉化性能下降，但进一步减少蛇纹石配比，各项烧结指标下降幅度显著增大；若将烧结矿碱度由1.75提高到1.85，并配入5％的铁精矿粉，在保证基准试验的烧结矿(4.4％SiO2)强度不变的前提下，可将烧结矿中SiO2含量降低到3.9％～4.0％的水平；采用纽曼矿、海南矿和哈默斯利矿作铺底料，可以提高烧结生产率5％以上，而且可以大幅度降低烧结矿的成本，降低烧结燃耗，简化烧结工艺。用富块矿作铺底料的烧结矿在碱度1.85的条件下，可以获得与基准试验烧结矿(4.4％SiO2)强度相当的低SiO2烧结矿(3.9％～4.0％SiO2)；5％铁精矿粉直接配入烧结混合料中，可以改善烧结料层的透气性，当配比超过10％时，烧结料层的透气性恶化，烧结矿的冶金性能和各项技术指标随之变差。若将铁精矿粉预先制成粒度为φ3～5mm的小球后再配入烧结混合料，则在其配比达到25％时，烧结料层仍具有良好的透气性，而且在烧结矿碱度1.85，配20％铁精矿粉预制粒的试验条件下，可以获得与基准试验烧结矿(4.4％SiO2)强度相当的低SiO2烧结矿(3.9％～4.0％SiO2)。