梅山铁矿是我国大型地下矿山,年设计生产能力400万吨,随着采掘向下延伸,磁性矿含量下降,赤(褐)铁矿、菱铁矿比例上升,导致铁精矿含铁品位下降,铁回收率降低,铁精矿的碱度下降,由自熔性转为半自熔性。采用合理有效的技术工艺提高梅山选矿厂弱磁性铁矿物的分选效率和经济效益尤为重要。本文针对梅山铁矿石复杂难选的特点,系统的研究了矿石的工艺矿物学特性,在此基础上对入磨矿石进行了磁化焙烧磁选研究,对强磁尾矿进行了强磁-分步浮选试验和尾矿强磁再选精矿深度还原试验研究。同时论文对磁化焙烧过程和深度还原过程的机理进行了探讨。对不同粒级的入磨矿石进行磁化焙烧,分别研究了还原剂种类、还原剂用量、焙烧时间、焙烧温度和冷却方式对分选效果的影响,结果表明：以煤气为还原介质,在最佳焙烧条件下所得焙烧矿经水中冷却、磁选,精矿铁品位在63.98%～66.68%之间,精矿铁回收率在80.28%～89.60%之间；焙烧矿经自然冷却、磁选,精矿铁品位在61.93%～64.23%之间,精矿铁回收率在82.43%～88.94%之间。梅山铁矿选矿厂强磁尾矿中所含的主要矿物为磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、石英、铁白云石、石榴子石、氟磷灰石。对七种纯矿物进行浮选特性试验研究表明：采用油酸钠为捕收剂,在自然pH值条件下,对除石英以外的纯矿物均有良好的捕收性能。采用单一活化剂或抑制剂并不能选择性的将七种矿物分离,采用淀粉和CaCl2组合抑制剂可以使不同矿物在不同的pH值条件下出现较大的浮游差。对强磁尾矿进行再磨,采用强磁选-常规反浮选所获得精矿品位仅为37.71%,铁回收率仅为17.15%；对强磁尾矿进行再磨,采用强磁选-分步浮选,在开路条件下的分选指标为：精矿品位为45.22%,铁回收率为37.12%。对尾矿再选精矿进行了深度还原试验,结果表明还原温度、还原时间、配碳系数及料层厚度对还原物料的金属化率有重要的影响,而煤粉粒度对深度还原物料金属化率影响较小,在适宜深度还原条件下(还原温度1275℃,还原时间60min,料层厚度30mm,配碳系数2.0,煤粉粒度-2.0mm)制备出了金属化率达89.20%的深度还原物料。采用“预选-磨矿-筛分-磁选-磨矿-磁选”流程,当两段磨矿细度分别为-0.074mm占45%、75%时,分别可获得铁粉(粒度-0.3mm)和粒铁(粒度+0.3mm)两种产品,两种产品的总品位为91.27%,总回收率为91.55%。对入磨矿石磁化焙烧产物进行了分析。以煤气为还原介质,当焙烧温度为500℃、600。C时,焙烧产物主要成份包括Fe2O3、Fe3O4和SiO2;当焙烧温度为700℃、800℃时,焙烧产物主要成份为Fe3O4.FeO和Si02；当焙烧温度为900℃时,焙烧产物主要成份为FeO、Fe和Si02。对尾矿再选精矿的深度还原过程进行了分析,结果表明,铁矿物以Fe2O3→Fe3O4→FeO→+Fe顺序被还原,煤中碳和含铁氧化物的间接反应为主反应且反应速度很快,短时间内就有金属铁生成。该铁矿石深度还原过程中,铁颗粒以不规则形状从脉石基体析出,并且以小颗粒向大颗粒聚集的方式长大。在确定的适宜深度还原条件下,部分磷矿物被还原为P,部分硫矿物则转变为CaS、FeS、CS2和COS等,其中有35.91%的磷元素及20.45%的硫元素进入铁粉中,45.06%的磷元素及6.78%的硫元素进入气相随CO气流挥发掉,其余的19.03%的磷元素及72.77%的硫元素部分则仍以磷酸盐或者硫酸盐的形式进入尾矿中。在获得的铁粉产品中,有害元素磷、硫含量分别为0.37%、0.48%。本文的研究成果对提高梅山铁矿矿石中弱磁性矿物的利用效率提供了新的技术途径,并为其实际应用奠定了理论基础。