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富铁镍渣中TFe含量高达40%,且主要以结构稳定的铁橄榄石（Fe2SiO4）存在,因此有效提取Fe资源是实现镍渣综合利用的关键所在。本文针对铁橄榄石相中Fe组元和Si组元难以分离的问题开展研究,深入分析了熔融富铁镍渣中Fe组元氧化的物理化学机制及其迁移行为,通过Fe组元的结构重构和富集磁选实现对Fe组元的回收,突破了镍渣综合利用的瓶颈问题。（1）热力学计算表明:富铁FeO-SiO2-MgO-CaO四元体系中Fe2SiO4在稳定存在的温度可高达1873K,但它可以直接与O2反应生成Fe3O4,通过引入CaO可极大提升其氧化的反应趋势;Fe3O4进一步氧化生成Fe2O3的趋势会随着温度的升高而减弱,在温度高于1623K后该反应不能发生,因此在此温度以上Fe3O4是最稳定的铁氧化物。FeO-SiO2-MgO-CaO四元系相图显示当w（CaO）在0-30%范围增大时,含铁相主要以Fe3O4和MgFe2O4组成的尖晶石相存在,其相区先增大后减小,硅酸盐相的组成也发生明显变化,且低温区会偏向w（SiO2）增大、w（MgO）降低的区域。这说明CaO的加入可以起到破坏Fe2SiO4稳定结构的作用,使其中的Fe组元转变为Fe3O4,有利于解决Fe2SiO4中Fe-Si的分离问题。（2）熔化特性研究表明:FeO/SiO2、MgO/SiO2和w（CaO）对FeO-SiO2-MgO-CaO系合成渣的软化温度（Ts）、半球温度（Th）和流淌温度（Tf）有不同程度的影响。当FeO/SiO2和MgO/SiO2不变时,Ts、Th和Tf都随w（CaO）的增大呈先显著降低后小幅升高的趋势。当体系中不含CaO时,Ts随FeO/SiO2的增大而显著降低,但是几乎不受MgO/SiO2影响,而Th和Tf随FeO/SiO2的增大先升高后降低、随MgO/SiO2的增大而降低;当w（CaO）为6%时,Ts随FeO/SiO2的增大而先升高后降低,但是同样不受MgO/SiO2影响,而Th和Tf随FeO/SiO2的增大显著升高、随MgO/SiO2的增大而显著降低;当w（CaO）为12%或者更高时,FeO/SiO2和MgO/SiO2的变化对熔化特征温度的影响较小。通过对改性富铁镍渣熔化特性的研究,确定其熔融温度应不低于1646K。这些研究不仅明晰了硅酸盐组成对镍渣熔化特性的影响规律,也补充了FeO-SiO2-MgO-CaO体系的热力学数据,为镍渣熔融氧化过程的温度选择提供了依据。（3）物相演化研究表明:渣中Fe2SiO4氧化过程中Fe组元由Fe2SiO4迁移至Fe3O4中,同时有少量Mg2+固溶进Fe3O4晶格中形成的MgFe2O4,Fe3O4和MgFe2O4中富集了93.1%的Fe,因而成为氧化镍渣中主要的含铁相;除少量SiO44-以Mg2SiO4和CaMgSiO4形式存在外,大部分SiO44-则通过聚合反应和包晶反应生成氧化镍渣中主要的硅酸盐相Ca（Mg,Fe）Si2O6。这与FactSage 7.1的计算结果相一致。通过研究将富铁镍渣中Fe2SiO4的氧化条件确定为:空气流速300mL/min、碱度0.90、氧化温度1658K、氧化时间80min,可使氧化渣中w(Fe2+)降至7%左右。通过富铁镍渣熔融氧化的物相演化研究,明确了其中Fe组元的迁移行为和硅酸盐相的物相演化过程,解决了富铁镍渣中的Fe-Si分离问题。（4）氧化动力学研究表明:富铁镍渣中Fe2SiO4的等温氧化为一级反应,其表观活化能为315.16kJ/mol。通过热重法确定了富铁镍渣中Fe2SiO4熔融氧化的速率变化规律,并基于气液反应的双膜理论,探索了Fe2SiO4熔融氧化的机理。Fe2SiO4熔融氧化过程可分为外扩散期、化学反应期、化学反应与内扩散混合控速期、内扩散期,随着氧化反应的进行,对应的控速环节由开始的O2向熔体的扩散控速逐渐转变为氧化反应控速,进而变为氧化反应与Fe2+的内扩散共同控速,最后变为Fe2+的内扩散控速。（5）显微结构和磁选工艺研究表明:氧化镍渣的显微结构主要受氧化时间和氧化温度的影响,较长的氧化时间有利于Fe3O4长大为饱满的粒状颗粒,而较高的氧化温度会使Fe3O4生长为散碎的骸骨状颗粒。粒状磁铁矿相嵌布在由普通辉石和橄榄石组成的硅酸盐基体中,经过三次破碎-磁选后,实现了Fe组元的有效回收,得到全铁品位54.08%、铁回收率75.99%、产率50.67%的磁铁矿。