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高磷鲕状赤铁矿是一类典型的难处理矿石,该矿石含有多种有用元素和主要有害元素磷,采用常规选矿及焙烧工艺难以有效实现磷铁分离实现多元素综合利用。为了实现这一目标,本文以湖南石门高磷铁矿石为对象,系统研究了其物化特性及工艺矿物学特征。针对该资源磷铁嵌布紧密及复杂的赋存状态等特点,研究了该类矿石原矿的还原焙烧的热力学及钠化还原焙烧过程中铁、磷氧化物的热力学行为及条件,开发了对高磷鲕状赤铁矿添加剂强化还原铁磷分离技术以及尾矿浸出回收铝硅制备高磷渣工艺技术并对其机理进行了研究。(1)试验所用原料铁品位为51.28%,P、SiO2和Al203含量分别为1.30%、8.53%、6.96%。该铁矿以赤铁矿为主,呈同心鲕环结构产出,呈不规则粒状嵌布于脉石中。铁矿石中的磷主要以磷灰石的形式出现,主要呈不规则状嵌布于其它脉石矿物间隙或鲕状赤铁矿颗粒间隙中形成球粒状集合体,磷与铁等脉石成分的复杂嵌布关系使得采用常规选矿及焙烧方法难以有效使磷铁分离。(2)通过采用磁化焙烧-磁选、直接还原焙烧-磁选以及添加剂强化还原工艺对该高磷鲕状铁矿进行对比研究,结果表明磁化焙烧铁精矿磷含量高达0.29%,难以有效利用。添加剂强化还原最优的工艺条件：焙烧温度为1000℃、内配碳为6%、添加剂量为10%、还原时间60min,经过磨矿、磁选磨矿细度-200目占95%以上,磁场强度为0.1T。在此条件下可得到铁品位、铁的回收率分别为93.26%、92.79%,磷含量0.15%的铁精矿,在还原过程中磷的脱除率、挥发率分别为92.56%、6.26%。(3)对尾矿进行的酸浸回收铝、硅产出高磷渣的研究结果表明,随着Na2CO3添加比例从0～15%,Al203浸出率从69.75%上升为93.29%,而SiO2浸出率则在添加10%Na2CO3达到90.37%,浸出渣中磷的含量也达到24.5%。实现了对高磷鲕状赤铁矿的综合利用。(4)热力学研究表明,磷灰石在有内配碳存在的情况下可还原生成气态的单质磷挥发出去,反应受温度和气体磷分压的影响。在气体磷分压为0.01%的时候,反应起始温度约为1100K。高磷鲕状赤铁矿还原焙烧过程中,部分物料在较低温度下先发生固相反应,生成物主要有铁橄榄石、FeO·Al2O3; T>1190K时,上述固相反应产物在还原过程中可被还原成Fe。添加钠盐后,Na2CO3与SiO2均可在低于1190K时发生反应,竞争置换出FeO,使其还原阻碍减少。热力学上证明钠盐添加剂可促进金属铁的还原。