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对于已磁选出金属铁的冷态工业转炉渣,渣中铁氧化物中的铁的回收一直是冶金领域的一个难题。本文的研究思路是将其转变成镁铁尖晶石（MgFe2O4尖晶石相）,然后磁选选出从而回收再利用。主要研究内容如下:MgFe2O4尖晶石相的可分离性研究、合成转炉渣中MgFe2O4尖晶石相的形成影响因素研究以及工业转炉渣改质、磁选和经济性分析。通过烧成试验,即采用化学纯试剂Fe2O3和MgO在1400℃空气气氛下煅烧2h合成MgFe2O4尖晶石相。结果表明,试验合成了 MgFe2O4尖晶石相,其Fe与Mg原子百分比之比为2.48～2.65。此外,MgFe2O4尖晶石相的颗粒为不规则的多面体,平均尺寸为12.89μm。Factsage热力学模拟结果显示MgFe2O4尖晶石相主要在900℃～1400℃通过固相反应形成,在1716.76℃开始出现液相,说明其为高熔点物质。对MgFe2O4尖晶石相进行了磁化特性测试,并对其磁性来源进行了理论分析。结果表明,MgFe2O4尖晶石相的比磁化率为（8.03～206.84）×10-5m3/kg,属于强磁性矿物,其磁性来源于A离子(Mg0.12+Fe0.93+)和B离子(Mg0.682+Fe0.222+Fe1.13+)未抵消的平行反向磁矩,分子磁矩为1.88μB。相比之下,工业转炉渣的比磁化率仅为（0.024～0.136）×10-5m3/kg,属于弱磁性矿物,因此工业转炉渣中的MgFe2O4尖晶石相具有可分离性。采用化学纯试剂CaO、SiO2、Fe2O3和MgO在不同的煅烧温度,空气气氛下煅烧2h合成了转炉渣,研究了煅烧温度对渣中MgFe2O4尖晶石相形成过程的影响。结果表明,理想的煅烧温度为1250℃和1300℃,渣中只含有β-C2S和MgFe2O4尖晶石相,为工业转炉渣磁选MgFe2O4尖晶石相提供了可行性。在1200℃～1300℃,MgFe2O4尖晶石相生成反应的化学反应活化能Ea为54.30kJ·mol-l。提高煅烧温度有利于MgFe2O4尖晶石相的形成和长大,其平均直径与煅烧温度呈指数增加的关系。研究了恒温时间对合成转炉渣中MgFe2O4尖晶石相形成过程的影响。结果表明,在1300℃空气气氛下煅烧并恒温不同的时间,合成转炉渣中只含有β-C2S和MgFe2O4尖晶石相。假设MgFe2O4尖晶石相由固相反应形成,则其形成动力学过程受扩散控制,满足Glinstling方程,并且反应的速率常数为9.51202×10-4s-1。增加恒温时间有利于MgFe2O4尖晶石相颗粒的长大,其平均直径与恒温时间t1/2呈线性增加的关系。研究了主要化学成分对合成转炉渣中MgFe2O4尖晶石相形成过程的影响。结果表明:1)碱度对MgFe2O4尖晶石相的形成有重要的影响,试验中合适的渣碱度为2;2)合成转炉渣中Fe2O3的含量较高时有利于提高其熔化性,能够促进MgFe2O4尖晶石相的形成、长大和聚集。试验中合适的Fe2O3含量为33.30%和38.67%;3)合成转炉渣中MgO的含量较低时渣的熔化性较好。试验中合适的MgO含量为3.95%和5.80%;4)MgFe2O4尖晶石相的生成量随合成转炉渣中Fe2O3与MgO总量的增加而增加,并且当总量为30.31%～55.07%时,MgFe2O4尖晶石相的生成率在80%以上;5)不论转炉渣中铁含量的高低,均可通过适当地改质使其形成MgFe2O4尖晶石相,这种方法对转炉渣具有普遍适用性。对工业转炉渣进行了改质、磁选并分析了其经济性。结果表明,向工业转炉渣中加入质量分数为6%的SiO2来降低渣碱度,在1400℃空气气氛下恒温15min,然后以1℃/min的速度缓慢冷却到1270℃,可使改质转炉渣形成MgFe2O4尖晶石相,其颗粒尺寸大于30μm。干法磁选后,磁性渣中的全铁含量从工业转炉渣中的21.20%增加到37.00%,提高了 15.80%,比未经改质直接磁选渣中铁氧化物的效果（仅提高了 1.55%～8.10%）要好,说明本试验的研究方法有利于冷态工业转炉渣中铁氧化物中铁的回收。非磁性渣可用于生产高附加值的建筑材料。改质1吨工业转炉渣,需要投入159.62元,但可节省其他费用373.83元,合计节省214.21元。此外,采用该方法还可节省大量的自然资源和占地面积,减少了CO2的排放。由此可见,对工业转炉渣进行改质磁选MgFe2O4尖晶石相的方法具有巨大的经济效益和环境效益,有利于实现钢铁工业的可持续发展。