我国的钢铁产业是国民经济的重要支柱产业,近几年随着国民经济的快速发展,导致了钢铁需求量迅速增长。但是由于我国铁矿资源储量增长滞后,选矿技术落后,生产能力有限,自给严重不足,造成了供需矛盾突出,使得我国钢铁工业过分的依赖进口。因而加强选矿工艺技术开发利用,具有重要的战略意义。为了进一步加强选矿工艺理论研究,本文针对Fe2O3和Fe3O4相变这一难题,通过热力学计算与实验相结合的方式,开展了较系统的研究。本文证明了赤铁矿(α-Fe2O3)在焙烧中,逐级还原顺序:温度低于570℃时,还原顺序为Fe2O3→Fe3O4→Fe;温度高于 570℃时,还原顺序为 Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe。根据还原顺序得出焙烧最佳区间:温度尽可能接近但不高于570℃,CO浓度尽可能大。此外焙烧产品冷却时通入空气容易被氧化,生成强磁的磁赤铁矿(γ-Fe2O3)或弱磁的赤铁矿(α-Fe2O3),这取决于通入空气时的温度。通过实验得出,在冷却到230℃时通入空气,生成的磁赤铁矿最多,磁性保存的较好。这个过程放出大量的热,能够回收利用,节约能源。另外,随着环境磁学的广泛开展和应用,最近几年来磁赤铁矿(γ-Fe2O3)被人们所日益熟悉。磁赤铁矿是亚稳态相,结构和磁铁矿(Fe3O4)类似,都属于反尖晶石结构,受热易转变为刚玉型结构的α-Fe2O3。本研究通过Rietveld精修证明了γ-Fe2O3的晶体结构更符合空间群P41212。另外本文从电子轨道运动和自旋运动进行对比研究了Fe3O4和γ-Fe2O3的磁性来源,计算出两者单位质量饱和磁矩比11:10。Fe3O4分析纯在空气或氧气中烧结实验证明了,Fe3O4的氧化顺序为Fe3O4→γ-Fe2O3→α-Fe2O3。另外通过热力学吉布斯自由能分析,γ-Fe2O3到α-Fe2O3反应在一定温度范围内是单向不可逆反应。从而也说明α-Fe2O3还原条件下直接生成Fe3O4,没有中间相(γ-Fe2O3)存在。