高磷鲕状赤铁矿因其特殊的鲕粒构造,采用常规选矿方法难以选别。最近的研究表明,采用煤基直接还原-磁选技术能够生产出低磷的直接还原铁,但是相关的研究主要是采用粉矿进行,而目前主要的煤基直接还原设备是以球团矿或大粒度块矿为原料的,因此非常有必要研究鲕状赤铁矿含碳球团的性能。本文以鄂西高磷鲕状赤铁矿为研究对象,以Ca(OH)2和Na2C03为组合添加剂,首先用模具将铁矿石、煤和添加剂制成球团,然后进行还原焙烧-磁选分离。研究了添加剂用量、煤用量、焙烧温度、焙烧时间对直接还原铁指标的影响。在Ca(OH)2和Na2C03用量分别为15%和3%的条件下,得到了铁品位93.28%,磷含量0.07%的直接还原铁,铁回收率达92.30%。在最佳添加剂用量的条件下,采用对辊压球机制备含碳球团,研究了球团的生球强度和高温性能。结果表明,在添加剂的碳酸化固结作用下,含碳球团的落下和抗压强度分别达到4.4次/0.5mm和152.8N/个,增大压球机压力和减小物料粒度可以提高球团强度。焙烧-磁选结果表明,减小原矿粒度可以提高直接还原铁品位和铁回收率,但是矿石粒度过细(-0.1mm)会导致直接还原铁的磷含量急剧增加。在组合添加剂的基础上添加其他黏结剂能够提高球团强度,但是在焙烧初期所有球团的抗压强度都大幅度下降。另外,采用无烟煤为还原剂时,由于过早生成大量的低熔点物质阻碍了气体向外扩散,含碳球团出现熔融膨胀。减小无烟煤粒度可以消除膨胀。用热力学软件FactSage、 X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)对含碳球团直接还原-磁选机理进行了研究。结果表明,同时添加15%Ca(OH)2和3%Na2CO3,既能抑制氟磷灰石的还原,又能保证一定量的液相渣生成,促进金属铁的生长,从而实现高效的提铁降磷：原矿粒度过细会促进氟磷灰石的还原,从而导致直接还原铁中磷含量增加；采用反应性更好的煤或减小煤粒度能够促进铁氧化物的还原,提高铁回收率,但同时会减少还原过程中生成的液相渣量,不利于金属铁颗粒的生长,导致铁品位下降。煤种及其粒度对直接还原铁磷含量的影响比较复杂。