高磷鲕状赤铁矿是一种典型的难选铁矿石,虽然该矿铁品位较高,但由于含磷高,嵌布粒度极细,矿物构成复杂,因此,传统的选矿技术难以对其实现经济有效地开发和利用。近年来,采用深度还原技术处理该矿石取得了良好的铁产品分选指标,但产品中磷的问题依然没有得到妥善解决。然而,目前针对高磷鲕状赤铁矿深度还原中磷的研究仅限于工艺的选择与参数的优化,缺乏相关的理论研究和机理分析,尤其是还原过程中磷矿物的反应特性基础研究更是匮乏,这正是本课题的研究目的所在。本课题对鄂西高磷鲕状赤铁矿进行了详细的工艺矿物学特性研究,研究结果表明,矿石中的全铁含量为42.21%,主要赋存于赤铁矿中,磷的含量高达1.31%,主要以磷灰石的形式存在于胶磷矿中,脉石矿物主要为石英和鲕绿泥石。由于铁矿物与鲕绿泥石、胶磷矿、石英、黏土矿物紧密相嵌成的鲕粒很难被破坏,也很难实现单体解离。因此,传统选矿方法难以处理该矿石,选冶联合工艺—深度还原高效分选工艺是实现高磷鲕状赤铁矿综合利用的最有效方式。在此基础之上,考察了深度还原过程中还原温度、还原时间和配碳系数对深度还原的影响,根据深度还原产品中铁和磷的分选指标,确定了适宜的深度还原工艺优化条件为：还原温度1250℃C,还原时间50 min,配碳系数2.0。在此条件下,得到的还原产品特性研究结果表明,经过深度还原之后,高磷鲕状赤铁矿已经被还原为金属铁,并生长为铁颗粒,铁颗粒发育良好、表而光滑,且大部分磷也迁移进入了铁中。同时,铁颗粒与尾渣已经产生了良好的分离,为后续选别作业的开展创造了条件。然后,首先从宏观角度探明了磷在各相间的分布规律,明确了磷的优先迁移途径。结果显示,在深度还原的适宜还原条件下,磷倾向富集的相顺序为：金属相>渣相>气相,且无论在何种情况下,气相中的磷含量总是最低。磷的迁移只存在于渣相到金属相,且渣相具有有限的暂时储存磷的能力,一旦达到饱和之后,将不再具备暂时储存磷的能力,而更多的磷将不得不挥发进入空气中,进入空气中磷将不会返回到固体相中。进而利用人工混合矿进行实际深度还原试验,借助HSC软件模拟、吉布斯自由能与X射线衍射分析技术,从微观角度探明了深度还原过程中磷矿物的还原特性和磷矿物的相结构演变规律。研究结果表明,在Si02的作用下,大部分磷灰石(氟磷灰石和氯磷灰石)首先发生“脱卤反应”变成磷酸三钙,剩下的羟基磷灰石则因不能被还原而直接进入了渣相；然后,在还原剂C和Si02的联合作用下,磷酸三钙被还原为磷单质气体P2或者P4。由于磷向铁相迁移的过程比较缓慢和复杂,因此,一小部分磷气体直接挥发进入了空气中,在穿越渣相的过程中被氧化为P205,一部分磷气体暂时进入了渣相中,并与渣相中的CaO重新结合形成3CaO·P2O5,进而与渣相中的2CaO·SiO2中形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体,待金属铁被还原完全之后,固溶体中的磷又重新被还原,再次迁移进入了铁相中,并最终在铁相中形成了FeP或Fe2P等铁磷化合物。本文对高磷鲕状赤铁矿深度还原过程中磷的反应特性进行了系统研究,指明了深度还原的适宜还原工艺条件,揭示了磷矿物的深度还原反应特性以及相结构演变规律,为磷的迁移和控制研究奠定了理论基础,为高磷鲕状赤铁矿深度还原工艺的进一步研究和综合利用提供了支持。