Fe3O4作为流态化直接还原炼铁的中间产物和原料,100μm以上的Fe3O4由于在流化还原过程流化较好得到广泛应用,而100μm以下的Fe3O4细颗粒在流态化还原中极易发生团聚产生失流,因此有必要研究其流化还原及团聚的规律。本文系统研究了不同粒径分布Fe3O4细颗粒的流化还原及团聚行为,对团聚物的粒径分布和微观结构进行了研究。结果表明,细颗粒在流化还原过程中呈现团聚流化和缓慢失流的特点。得到了不同粒径分布的Fe3O4细颗粒流化还原边界温度区域,当流化还原温度低于650℃时,颗粒处于稳定的团聚流化状态,还原团聚物堆积密度较小;当流化还原温度高于700℃时,颗粒处于缓慢失流状态,还原团聚物堆积密度较大;当还原温度在650～700℃之间时,颗粒流化还原处于不稳定阶段,介于团聚流化和缓慢失流之间。计算了颗粒的堆积密度、无量纲自然团聚系数和流态化团聚数。不同粒径的Fe3O4细颗粒缓慢失流状态还原产物的堆积密度是正常流化还原产物堆积密度的1.2倍。大颗粒在缓慢失流状态下的无量纲自然团聚系数相较于正常团聚流化下变化不大,但小颗粒在缓慢失流状态下的无量纲自然团聚系数增加了1.6倍。大颗粒在缓慢失流状态下的流态化团聚数与正常团聚流化下的差别不大,而小颗粒在缓慢失流状态下的流态化团聚数增加了1.9倍,表明小颗粒在失流时受流场的作用更容易发生聚团。定义了团聚系数用以表示颗粒形成聚团的能力。选取了实测平均粒径为1.8μm和20.1μm的Fe3O4细颗粒进行了进一步的流化还原实验,发现了Fe3O4颗粒在流化还原过程中颗粒从表面光滑,到颗粒表面出现孔隙结构,到孔隙结构进一步扩大加深,最后到颗粒表面完全被H2还原的不同程度;窄分布的颗粒形成的团聚体内部颗粒分布较为均匀,宽分布颗粒形成的团聚体内部颗粒分布不均匀,呈现出夹心的壳层结构,这是由于宽分布颗粒组分中大小颗粒的粒径差异较大引起流化还原程度不同造成的;测算了形成团聚体颗粒的分形维数。