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随着钢渣大量堆积以及磷矿资源的匮乏,如何实现钢渣循环利用和高品位磷资源的回收成为众多冶金企业关注焦点之一。本论文针对钢渣中磷的组成及赋存特点,提出采用选择性富集与相分离的方法来分离钢渣中磷酸盐的思路,阐明了钢渣中磷酸盐的结晶行为,揭示了其选择性富集、选择性结晶长大、及相分离过程中的影响因素。选择性富集与分离的学术思想,不仅能够充分利用钢渣显热,而且能够实现钢渣中磷酸盐及富铁相的分离,基本实现了钢渣的高效回收利用。木论文采用离子与分子共存理论（IMCT）,开发出计算CaO-SiO2-FeO-Fe2O3-P2O5五元渣系中结构单元或离子对的质量作用浓度Ni的热力学模型,即IMCT-Ni模型,并且.定义了评价钢渣中磷酸盐富集行为的富集可能性Nci-cj和富集程度Rci-cj两个参数,研究了五元渣系中磷酸盐的富集行为,并且通过设计的实验,验证了不同碱度范围的钢渣中磷酸盐的富集机理。五元渣系在1773 K时可生成3CaO·P2O5（C3P）,其易与2CaO·SiO2（C2S）结合,在合适的冷却制度下,生成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5 （C2S-C3P）固溶体；高碱度（2.0<B<3.5）条件下定义的NC2S-C3P或RC2S-C3P与炉渣二元碱度或（%FetO）/（%CaO）呈非对称抛物线关系；当碱度为2.5,（%FetO）/（%CaO）为0.955时,定义的NC2S-C3P或RC2S-C3P达到最大具体数值,其中RC2S-C3P约为85%。低碱度（1.0<B<2.0）五元渣系中随着碱度逐步增高,渣中磷酸盐富集相C2S-C3P中P2O5的质量百分数（%P2O5）呈现一种倒“V”型变化。当碱度为1.3时,渣中磷酸盐富集相中（%P2O5）达到最大约为30%。通过理论计算和实验检测相结合的方式, 研究了CaO-SiO2-FeO-Fe2O3-Al2O3-P2O5六元渣系和CaO-SiO2-MgO-FeO-Fe2O3-MnO-Al2O3-P2O5元渣系中磷酸盐富集行为,获得了多元渣系在冷却过程中磷酸盐达到最优的炉渣成分,阐明了多元炼钢渣系中决定磷酸盐富集的关键性因素是渣中游离C2S （f-C2S）的生成量。多元炼钢渣系中Al2O3组元和炉渣中C2S结合生成钙铝黄长石C2AS相,可降低炼钢炉渣中游离C2S（f-C2S）相的量,进而间接影响炼钢炉渣中磷酸盐富集相nC2S-C3P内（%P2O5）含量。因此,六元炼钢炉渣获得较好磷酸盐富集程度,炉渣二元碱度B和Al2O3含量需要满足（%Al2O3）=-27.70+21.62B的耦合关系,此时磷酸盐富集相中（%P2O5）约达到30.0%；八元炼钢炉渣四元碱度Q为1.23时,磷酸盐富集率较高,磷酸盐富集相中（%P2O5）可达24.23%。在前期热力学研究的基础上,对不同渣系中磷酸盐的结晶动力学进行了研究。采用Image-Pro-Plus（IPP）图像分析软件,统计计算出了不同温度制度（取出温度、保温时间、冷却速率）下,上述五元和八元炼钢渣系中磷酸盐富集相的析晶而积,建立了磷酸盐富集相的平均结晶分数与温度之间的关系：计算得到了炉渣在冷却过程中磷酸盐析出的结晶参数;通过不同速率常数k（T）,获得了不同模型的表观活化能Ei。五元渣系中磷酸盐在结晶过程中的Avrami常数n值平均为0.472,八元渣系的Avrami常数n值平均为0.442;两个渣系的磷酸盐结晶机理基本一致：均为扩散反应控速,生成棒状一维结构,且形核速率随时间下降。五元渣系磷酸盐富磷相结晶过程中,Van’t Hoff速率常数Ink的表达式Innk=53.80+11163.69/T-7.49InT-0.005T,表观活化能E=-278.52 KJ/mol八元渣系磷酸盐富磷相结晶过程中,Van’t Hoff速率常数Ink的表达式：Ink=40.5+7966.67/T-5.67InT-0.004T,表观活化能E=-189.84K.J/mol。通过调整炼钢炉渣成分及合适冷却制度,得到了大颗粒尺寸的磷酸盐富集相,采用磁选技术对其进行了分离的初步研究。当控制磁选条件为：炉渣破碎粒度200目以上,磁选强度为3.0 KOe时,五元炼钢炉渣中磷组分的磁选率为74%,铁组分的磁选率为69%；八元炼钢炉渣中磷组分的磁选率为69.84%,铁组分的磁选率为67.74%。