钢厂含锌粉尘和化工厂硫酸渣具有排量大、含有多种有价金属元素和有害元素及含碳量高等特点，导致难以利用。该类含铁回收料的大量堆存不仅造成二次污染，而且浪费资源。因此，研究该类含铁回收料高效利用新技术，制备出优质高炉炉料，实现其综合利用，将具有重要的现实意义。　　本文以三种含铅锌粉尘和一种高砷硫酸渣为对象，系统研究了其物理化学性质及工艺矿物学特征。研究了铁氧化物还原和锌、铅氧化物及FeAsO4还原挥发热力学行为;阐明了焙烧过程中锌、铅、砷还原挥发脱除行为，分析了金属化烧结过程脱除锌、铅、砷的可行性。在此基础上开发了“含铁回收料球团金属化烧结新工艺”，研究了烧结料层中锌、铅、砷的迁移规律及其脱除行为，揭示了预还原烧结矿的固结机理。　　研究所用原料瓦斯灰、干法灰、转炉污泥和硫酸渣的铁品位分别为33.45％、26.40％、56.30％和46.02％;碳含量分别为33.80％、26.50％、0.57％和0.35％;锌含量分别为0.66％、5.77％、2.27％和0.25％;铅含量分别为0.15％、2.25％、0.49％和0.11％。硫酸渣中的砷含量为0.17％。三种含锌粉尘中的锌和铅主要以氧化锌和氧化铅的形式存在，它们主要以游离态吸附在铁氧化物颗粒表面。硫酸渣中的锌和铅主要以硫化物的形式存在，砷主要以FeAsO4的形式存在。因此，采用常规选矿工艺均难以有效脱除原料中的锌、铅和砷。　　热力学研究表明:当固体碳还原ZnO时，随着温度的升高，ZnO还原对CO含量的要求逐渐降低。当体系温度低于1085℃时，FeO比ZnO更容易还原，当还原温度高于1085℃时，ZnO比FeO更容易还原。PbO极易被还原，在还原温度为800℃时，还原反应所需要的CO/(CO+CO2)比值仅为0.52％。当还原温度为1000℃，只有在弱还原性气氛时，FeAsO4才能还原成As4O6挥发。若体系中CO/(CO+CO2)比值大于9.39％时，FeAsO4被还原为金属砷挥发。在球团金属化烧结过程中，由于料层中燃烧和预还原带为还原性气氛，最高温度高于1300℃，能够实现铁氧化物的金属化和锌、铅、砷的还原挥发。　　铁氧化物、氧化锌和氧化铅的还原动力学表明:铁氧化物还原和氧化锌还原挥发的限制环节为界面化学反应控制，其表观活化能分别为43.88KJ.mol-1和7.33KJ.mol-1。氧化铅还原挥发的限制环节为气体扩散控制，其表观活化能为18.22KJ.mol-1。高温快速还原的动力学条件，保证了铁的金属化率及锌、铅、砷的还原挥发。　　球团金属化烧结新工艺研究表明:在内配无烟煤，生球水分18％，造球时间13min的条件下，得到的生球落下强度、抗压强度和爆裂温度分别为7.4次/0.5m，15N/个和461℃。在总C/Fe为0.5、外配烟煤（内外还原剂按碳量分加比例为50∶50）、烧结料层高度400mm及风速0.4m/s的条件下进行鼓风烧结，可得到成品率85.62％、利用系数0.471 t(·)m-2·h-1、转鼓强度81.31％及固体燃耗309.67 kg·t-1的良好指标。金属化烧结矿中全铁含量60.53％，金属化率45.23％; Zn、Pb、As含量分别为0.18％、0.015％和0.025％，Zn、Pb、As的脱除率分别为92.78％、96.37％和62.45％。金属化烧结矿总还原度为80.69％，还原粉化指数RDI+3.15为96.45％，是一种优质的高炉炉料。烟气冷凝后得到的粉尘ZnO、PbO和As2O5含量分别为51.49％、3.15％和1.45％。　　球团金属化烧结过程中锌、铅、砷迁移规律及还原挥发行为表明:烧结料层可划分为五个反应带:原始料带、过湿带、干燥预热带、燃烧和预还原带和成品矿带。在成品矿带，由于再氧化，球团周围的金属铁被氧化成浮氏体。在燃烧和预还原带，还原剂剧烈燃烧，料层温度迅速升高，最高温度大于1300℃，高温（大于1250℃）保持时间大于5min，料层气氛为还原性气氛，烟气中CO2含量为12～15％，CO含量为10～13％，O2含量为2～5％。球团内为强还原性气氛（球团内C/Fe为0.33），铁氧化物在该带还原成金属铁，ZnO、PbO和FeAsO4在该带还原成金属而挥发。在干燥预热带，料层温度急剧降低，料层气氛为氧化性气氛，金属锌、铅、砷在挥发过程中氧化，其氧化物在该带冷凝聚集，沉积在干燥预热球团表面。随着烧结过程的推进，冷凝在干燥预热球团表面的锌、铅、砷的氧化物经历再还原、再挥发氧化、再冷凝，如此不断反复循环，直至烧结过程结束而转入烟气。　　金属化烧结矿的固结机理研究表明:金属化烧结矿的宏观结构是呈葡萄状结构，球团被液相粘结在一起。微观结构是球团内部主要以金属铁形成的金属键相互连接，金属铁含量为39.82％;球团之间粘结相主要以液相粘结为主，主要粘结相为浮氏体、铁橄榄石和钙镁橄榄石，其中浮氏体含量为31.95％，渣相含量为24.29％。金属化烧结矿同时以金属键和液相粘结两种形态实现固结。　　球团金属化烧结新工艺一步实现了铁与铅、锌、砷等有色金属的分离，得到满足高炉炉料要求的预还原产品。新工艺因利用系数较高、对设备要求简单、生产成本低和对原料适应性强，具有良好的工业应用前景。本研究为大规模高效利用含锌粉尘和硫酸渣开辟了一条新的途径。