以印尼某红土镍矿为研究对象,通过热力学计算,分析了红土镍矿还原的热力学条件,制定合理的实验方案,对红土镍矿回转窑还原焙烧-磁选工艺进行研究,然后通过建立回转窑的数学模型,分析了红土镍矿球团在回转窑内的运动情况及传热,最后分析了影响窑内红土镍矿球团温度分布的不同因素。通过研究得出以下结论:(1)红土镍矿还原热力学分析表明:理论上,红土镍矿焙烧还原温度在675℃~737℃之间就能保证红土镍矿中镍氧化物还原成金属镍和铁氧化物还原成稳定存在的氧化亚铁,但实际焙烧还原过程中很难达到这种理想状况,因此,需要探索合理的还原焙烧工艺条件对该型红土镍矿还原焙烧-磁选的影响。(2)通过实验,得出了该型红土镍矿还原焙烧-磁选的最佳参数为:焙烧温度为1180℃、焙烧时间为90min、配碳量为1.4、磨矿时间条件为90min、磁选电流2.5A、氯化钙添加剂用量为12%。(3)对红土镍矿球团在回转窑内的运动分析表明:红土镍矿球团在回转窑内以滚落运动的方式进行运动时对红土镍矿还原焙烧最为有利,通过质量守恒及动量守恒建立了相关运动动微分方程并求解,进而分析了窑径下与转速取值范围的关系。(4)以年处理红土镍矿12万t为条件设计了回转窑,并对回转窑的参数进行了优化设计。确定转速为1.5r/min,倾斜度为1.5%,窑长取65m时,总停留时间约为116min,球团在窑内轴向上运动速度为0.56m/min。(5)回转窑内传热分析表明:回转窑内一维轴向传热模型能有效直观简便的描述回转窑内轴向上烟气、球团及窑内壁的温度分布情况,并为回转窑优化设计提供可靠的依据,最终确定回转窑的窑长为70m时最符合要求。