流态化炼铁工艺可以直接采用铁矿粉作为原料,避免了传统高炉炼铁中的造块工艺,有助于节能环保,而且适应于我国粉矿多、块矿少的铁矿资源特点。但是流态化炼铁中的粘结失流问题是阻碍该工艺发展的最大障碍,本论文便以探索解决粘结失流问题的方法,实现铁矿粉正常流化还原作为研究目标。为了探究解决流态化炼铁中粘结失流问题的方法,本论文以颗粒本身性质作为研究对象,揭示了颗粒形貌控制、颗粒接触方式控制、颗粒表面包覆等方法对抑制粘结的影响。主要的研究内容和结果如下所述：(1)利用自主研发的石英管可视流化床实验装置,研究了氢气浓度、温度对Fe203颗粒流态化还原过程中颗粒形貌演变以及粘结失流的影响。为了排除不同氢气浓度以及温度条件下气流对颗粒搅动能力的影响,通过引入颗粒曳力模型,以1073 K,50%氢气浓度下的曳力作为标准曳力,将不同条件下的气流曳力进行归一化。结果表明通过增大氢气浓度提高还原反应速度可以促进Fe203颗粒形成多孔形貌,从而为颗粒表面新生成金属铁向颗粒内部扩散提供所需的空间,进而降低颗粒表面金属铁活性和粘性,降低颗粒粘结趋势。同时,较高的氢气浓度条件下可以防止颗粒表面形成层状铁阻碍气体向颗粒内部的扩散,进一步加快还原反应速度。在99秒的还原时间内便可获得80%以上的金属化率。(2)采用下行床流态化装置研究了氢气快速还原超细Fe203颗粒的可行性。根据气体-颗粒流基础理论建立颗粒下落时间数学模型,从而实现对颗粒下落时间的估算。采用下行床进行超细Fe203粉的还原实验,可以从根本上避免颗粒之间的粘结,而且在较高的氢气浓度条件下可以实现超细Fe203粉的快速还原,在1273 K的温度条件下1.5米的有效下落距离内实现了90%以上的还原度。(3)研究了包覆MgO和Ca3(PO4)2对抑制粘结失流的影响。研究发现,采用包覆MgO的方法可以获得明显的抑制粘结失流效果,在线法、烧结法有助于提高包覆效果。在矿粉表面包覆Ca3(PO4)2可以有效的抑制铁晶须的产生,但是这种方法对抑制粘结失流的效果甚微。普通的干法包覆大部分包覆物会从矿粉颗粒表面脱落。研究发现包覆物颗粒在矿粉颗粒表面的吸附方式主要有两种,一种是通过范德华力等的物理吸附,另外一种是通过与矿粉颗粒表面物质发生化学反应或固态扩散实现化学包覆。化学包覆的强度要远远地高于物理包覆,提高化学包覆的程度可以有效地提高包覆效率。(4)为了提高包覆效果,提高包覆量,实验中首次引入非均相沉淀法并对此进行了研究。研究发现,通过非均相沉淀法包覆可以在矿粉表面形成均匀的Mg0包覆层。通过这种方法形成的包覆层具有较高的强度,即使在经过流化还原后并未发生明显的脱落现象。通过对非均相沉淀机理的了解,发现控制溶液中沉淀离子浓度,延长非均相沉淀发生的时间是提高非均相沉淀法包覆效果的关键。(5)在对抑制粘结失流方法有了一定的掌握后,对流态化工艺处理攀枝花钒钛磁铁矿和鄂西高磷矿进行了研究。研究发现,通过包覆MgO的方法可以抑制攀枝花钒钛磁铁矿的粘结失流。酸浸脱磷的操作会恶化高磷矿的粘结趋势,但是通过干法包覆少量MgO便可以解决这一问题。实验中发现P元素在熔分获得铁相中并不是以Ca3(PO4)2夹杂的形式存在,理论依据是在铁相中只检测出极少量的Ca元素,而且在铁相中的含P夹杂物中没有检测出有Ca元素。酸浸脱磷-流态化还原-熔分工艺有望成为处理国内高磷矿的一种高效可行的工艺方法。