钢铁材料是目前及将来长时间内国家经济发展的重要基础之一。然而，目前我国高品位铁矿资源已日渐匮乏。以褐铁矿为代表的低品位难选铁矿的高效检选已经成为实现我国经济、社会可持续发展过程中必须解决的问题。传统的褐铁矿焙烧还原主要是在竖炉、沸腾炉和回转窑等中进行，但是这些设备存在能耗高、还原时间长等缺点，造成设备整体结构及相关技术不过关，不仅还原焙烧质量较差，而且操作管理难度大，结构复杂，投资高，收尘系统复杂。基于内蒙古固阳褐铁矿循环流化床磁化焙烧的开发项目，为了深入了解微细褐铁矿粉的还原机理及动力学行为，本文针对褐铁矿粉在中、低温下气体还原的过程建立数学模型，对褐铁矿磁化焙烧进行数值模拟，为低品位褐铁矿的应用提供理论依据。本文运用同步热分析仪研究CO还原褐铁矿粉的动力学过程。应用扫描电镜分析了脱水后褐铁矿的结构，利用比表面和孔隙度分析仪测定了比表面积和孔隙度的变化。结果表明，褐铁矿的磁化焙烧是一个很容易进行的反应，在给定的条件范围内，同时受到环境温度、反应气体浓度和颗粒自身大小的影响。由同步热分析仪的结果可确定褐铁矿的反应活化能，细颗粒的矿粉具有较低的活化能。根据褐铁矿脱水后的SEM图和吸附等温线BET分类分析得出脱水后的褐铁矿具有高气孔率，其曲线更符合第Ⅲ类吸附等温线。根据褐铁矿粉磁化焙烧情况，建立的气固还原反应的动力学模型包括颗粒内非稳态的传热方程、孔隙内气体传输方程和基于描述孔径分布的改进随机孔模型的非均相化学反应动力学方程，采用全隐式有限体积法对控制方程进行数值求解。利用MATLAB，模拟了在不同温度、不同初始气体浓度、不同矿粉粒径及不同初始孔隙率的条件下反应速率和磁化还原所需时间的关系，研究了一氧化碳浓度分布随孔隙率的变化和不同粒径、不同温度下CO浓度沿褐铁矿颗粒径向方向分布的情况。结果表明，模型预测结果与实验结果吻合较好。提高反应温度可明显缩短反应完成的时间，褐铁矿焙烧反应速率与还原气体CO浓度近似成正比，温度升高时CO的有效渗入深度减小，当颗粒的粒径变大时，会影响反应气体向颗粒内部的传输，具有大孔隙率的褐铁矿将更有利于反应的进行。