我国钢铁产量占全球57.80%，年消耗量铁精矿原料近10.54亿吨。但我国铁矿石资源品位低、禀赋差，国内铁精矿产量远不能满足钢铁生产需求，对外依存度高于80%。因此，开发利用低品位难选铁矿对保障我国基础钢铁产业基础原料稳定供应和将我国丰富的铁矿石储量转变为产量都具有重要意义。在我国已探明的铁矿石资源中，褐铁矿、菱铁矿沉积型赤铁矿等常规物理选矿方法（重选、磁选、浮选等）难以有效选别的复杂难选铁矿石约占40%。其中，菱铁矿在我国储量有18.34亿吨，理论品位低，传统的重选、浮选工艺无法提高其品位，难以得到有效利用。目前，磁化焙烧工艺被公认为是处理低品位难选铁矿，实现铁资源高效经济回收最为有效的技术方法。基本原理是通过焙烧反应改变弱磁性含铁物相至强磁性磁铁矿相，从而简单弱磁选分离即可产出高品位和高回收率的铁精矿。传统竖炉和回转窑由于反应器本身原理限制，没能将磁化焙烧工艺优势充分发挥。流化床反应器基于流态化焙烧原理，具有反应温度低、反应效率高、转化率高、能耗低、装置易大型化的突出优势。据此，本论文以主要难选铁矿矿种之一的菱铁矿为研究对象，基于先进流态化反应原理，结合工业生产反应条件，研究了低品位难选混合菱铁矿磁化焙烧反应特性，开发了菱铁矿氧化-超低温还原的新工艺方法，实现了难选混合菱铁矿的高磁化转化和高效弱磁选富集利用。本文以陕西菱铁矿为主要研究对象，辅以辽宁赤铁矿和云南菱铁矿作为对照组，以工业煤气为还原气背景，进行菱铁矿的流态化焙烧-磁选研究，通过XRD物相分析，探究了菱铁矿磁化焙烧过程中的物相转变和浮氏体FeO产生的条件及原因机理，在此基础上开发了氧化-超低温还原磁化焙烧新工艺，取得了如下成果：（1） 揭示了菱铁矿还原焙烧过程物相转变规律及浮氏体产生路径研究了菱铁矿流态化直接还原磁化焙烧过程中的物相转变，探究时间、温度对焙烧过程物相转变的影响以及菱铁矿还原焙烧过程中浮氏体FeO产生路径。结果表明，在一般赤褐铁矿直接还原磁化焙烧条件还原势R（CO/（CO+CO2））0.45、T＜570℃的条件下，菱铁矿焙烧产物为强磁Fe3O4和弱磁FeO，且随温度升高、时间延长，浮氏体FeO含量增加。浮氏体FeO有两个来源，包括菱铁矿焙烧分解中间产物FeO，以及生成的不稳定Fe3O4被CO进一步还原为FeO。（2） 开发了菱铁矿预氧化-超低温还原磁化焙烧工艺针对直接还原磁化焙烧过程中出现弱磁浮氏体，提出预氧化-还原磁化焙烧工艺，研究预氧化和还原两段过程的物相转变，实现菱铁矿无FeO流态化磁化焙烧目标。结果表明菱铁矿在610℃氧化产物为赤铁矿α-Fe2O3和磁赤铁矿γ-Fe2O3，氧化后在还原势R0.45的还原气条件，在560℃、500℃还原焙烧，磁性转化完成后焙烧产物依旧出现浮氏体FeO，且随着温度增加、时间延长FeO含量增加，这是由于γ-Fe2O3还原生成的不稳定Fe3O4又被进一步还原产生FeO。进一步降低温度至450℃还原焙烧，产物中强磁性Fe3O4稳定存在，一直未出现浮氏体FeO，可能是温度降低，Fe3O4稳定性增加，未被进一步还原。610℃氧化后450℃还原的预氧化-超低温还原工艺能够避免菱铁矿磁化焙烧过程中弱磁性浮氏体FeO的产生，获得单一强磁性Fe3O4焙烧产品。（3） 焙烧矿弱磁分选探究了磁场强度、磨矿粒度对弱磁分选指标的影响，在最佳磁选条件验证了焙烧产物FeO对弱磁选效果的影响。结果表明：菱铁矿610℃氧化后450℃还原焙烧矿，磨矿至-30μm占82.75%的粒度经过1100Gs、1300Gs的两道弱磁选，可以得到精矿品位62.07%，回收率88.26%的磁选指标。而560℃直接还原5min的磁化焙烧产品经过相同的最佳磁选参数进行弱磁选，由于弱磁FeO的存在，全铁回收率仅49.54%，进一步验证了预氧化-超低温流态化磁化焙烧的优良效果。本文针对难选菱铁矿流态化磁化焙烧过程含铁物相的转变行为进行了深入系统研究，揭示了菱铁矿在焙烧过程中FeO的生成行为，建立了难选菱铁矿预氧化-超低温还原无FeO产物的磁化焙烧新方法，对难选菱铁矿工业化稳定高效磁化焙烧工艺设计具有重要参考意义。