我国复杂难选铁矿菱铁矿储量丰富,若有效开发则可大幅度降低我国铁矿对外依存度。但菱铁矿资源因组成复杂等特点,导致传统工艺选别的指标不佳,因此需研究能高效处理菱铁矿的新技术。东北大学提出的“原位磁化焙烧-磁选”工艺是一种处理菱铁矿矿石的新型技术。本文以菱铁矿-赤铁矿体系和实际矿石为研究对象,探究影响原位磁化焙烧过程的因素,深入研究原位磁化焙烧-磁选过程的机理,并对菱铁矿-赤铁矿体系的热力学及动力学进行了系统的分析和计算,为其开发利用提供理论支撑。试验所用菱铁矿石的检测分析表明,TFe品位为35.02%,FeO含量为17.82%。铁主要以赤铁矿和菱铁矿形式存在,分布率为60.41%和36.82%,主要杂质为SiO₂、MgO、Al₂O₃和CaO,其余杂质矿物含量均小于1%。菱铁矿-赤铁矿体系原位磁化焙烧-磁选试验研究表明,在不通入还原气体的条件下,最佳焙烧条件为粒度-0.074mm占70~80%,菱铁矿含量60%、温度750℃,时间10min,气量800 ml/min,磁选场强104kA/m,磁选时间5min,磁选精矿最佳TFe品位为68.02%,回收率为97.55%。菱铁矿实际矿石原位磁化焙烧-磁选试验研究表明,在不通入还原气的条件下,最佳焙烧条件为粒度-0.074mm占70~80%,菱铁矿含量40%、温度700℃,时间12.5min,气量600 ml/min,磁选场强104kA/m,磁选时间5min,磁选精矿TFe品位为60.18%,回收率为94.18%。菱铁矿和菱铁矿-赤铁矿体系高温XRD检测及机理研究表明,在N₂气氛下的反应初期,两种体系中的菱铁矿即FeCO₃先发生分解生成FeO,但FeO不稳定易继续和CO₂反应生成Fe₃O₄和CO,随后赤铁矿和CO生成Fe₃O₄和CO₂。非等温动力学计算结果表明,菱铁矿和菱铁矿-赤铁矿体系热解反应的机理函数为F1,即随机成核与随后长大机理模型。等温动力学计算结果表明,菱铁矿和菱铁矿-赤铁矿体系的反应机理函数为F2,即反应类型为化学反应。本文研究成果能为进一步有效开发含菱铁矿铁矿石提供依据,并对同类矿石的选别工艺具有指导意义。