合理利用复杂矿产，符合钢铁企业长远发展的需求。我国有大量含砷量较低(0.01％～0.1％)的铁矿石，但砷会影响矿石利用率及后续冶金产品质量。因此，低砷铁矿石利用率一直较低。本文调研了含砷矿石脱砷、铁水脱砷、含砷物的处理情况，总结了砷元素对铁水、钢水及环境的危害。针对目前低砷铁矿石的利用率问题，运用FactSage进行了低砷铁矿石烧结脱砷、低砷铁矿石焙烧脱砷的热力学计算及试验验证，并探究了烧结脱砷与焙烧脱砷的机理;在此之后，进一步探索含砷烟尘中砷的走向及除砷路线，并通过热力学与试验来分析焙烧除尘灰脱砷的影响因素。运用电感耦合等离子体原子发射光谱法、X射线衍射、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、热重分析仪等分析矿物的物化性质，得出结论如下:　　(1)热力学研究表明，烧结脱砷产物及脱砷率与温度、氧分压及碱度密切相关。在烧结过程中，残留在烧结矿中的砷，主要是以固态砷酸盐(FeAsO4、 AlAsO4、Mg3(AsO4)2、 Ca3(AsO4)2)、As2S2(s)或As2O3(s)存在，其它砷会以气态物质脱除。碱度越大，砷酸盐生成的温度区域越宽，同时脱砷越困难。试验表明，烧结矿碱度及料层位置对脱砷率有一定影响，但配煤比和抽风负压影响更大。在弱氧化性气氛条件下，含毒砂的低砷铁矿石合适的脱砷工艺为:配煤比5.0％～6.0％、抽风负压14kPa、高碱度。　　(2)烧结工艺中，砷可以在点火层、烧结层和燃烧层中被脱除。在点火层，烧结矿层和燃烧层，一部分FeAsS与过量氧发生反应，生成FeAsO4，其余的FeAsS则与氧气反应，生成As2O3(g)和SO2(g)气体而挥发。挥发的As2O3(g)，一部分与Al2O3或CaO反应，生成AlAsO4和Ca(AsO4)2，导致在烧结产物中砷的残留。预热层、干燥层和底层中的FeAsS则因温度偏低而较难以分解，故在高温区域中产生的As2O3(g)，在这低温层中与金属氧化物反应，生成砷酸盐而残留。　　(3)热力学计算发现，氮气气氛或空气气氛下，焙烧含毒砂的低砷矿时，砷理论上以As2O3少量被脱除，残余砷以固态AlAsO4存在;而在真空下焙烧，脱砷稍有改观，超高真空下会有部分砷以AsO(g)形式脱除;当配碳比到4％～6％时，砷均转变为As2(g)和As4(g)相。试验发现，含毒砂的低砷铁矿石中的砷可在空气、氮气或真空气氛下通过焙烧而脱除。焙烧温度在1127℃以内，焙烧脱砷率和脱硫率均会随温度的升高而增大;温度继续增大至1227℃时，脱砷率和脱硫率会随之减小。最优的脱砷脱硫条件是在真空气氛下，焙烧时间为1h，焙烧温度1127℃，此时脱砷率和脱硫率为89.9％和96.3％。　　(4)焙烧脱砷机理表明，空气气氛下焙烧含砷矿的脱砷效果不及氮气气氛焙烧脱砷效果。低温空气气氛下脱砷效率不佳，在于强氧化气氛生成的As2O5与其他氧化物生成了砷酸盐。空气或氮气气氛下焙烧脱砷，砷是以As2O3形式去除的，残余的砷会与矿中氧化物反应，生成砷酸盐，这证实了焙烧脱砷热力学中砷的走向的正确性。　　(5)在烧结过程中被除尘设备收集到的除尘灰，是以固态As2O3(s)和As2O5(s)存在的。在空气或厌氧气氛条件下焙烧除尘灰，砷会转变为砷酸盐。但在550℃以上配比碳粉并隔绝空气的还原性条件下进行焙烧脱砷，砷基本上均以气态As2O3(g)存在。　　(6)热力学研究发现，在还原性气氛下焙烧除尘灰，温度、配煤比、K2O与Na2O等碱性氧化物含量均会对脱砷产物及脱砷率有影响。试验证实，焙烧温度为400～450℃时，焙烧脱砷率可达89％，但随着温度升高至600℃，脱砷率降低至78.36％。因为升高温度时虽然有利于As2O3(g)挥发，但它也容易与氧化物反应生成砷酸盐。配煤比(2％～10％)、焙烧时间(10～40 min)对焙烧除尘灰脱砷率也无明显影响。合适焙烧除尘灰脱砷条件可控制在400℃，配煤比2％，焙烧时间10 min，即可使90％砷以As2O3(g)去除。