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低品位氧化镍矿（俗称红土镍矿）与铬精矿粉的合理利用,是解决我国不锈钢产业镍、铬元素资源匮乏的重要出路之一。本文提出了以红土镍矿、铬精矿粉为主原料的电硅热法生产300系列不锈钢的短流程冶炼工艺技术思路：红土镍矿用矿热炉炼制成高硅低碳的镍硅铁合金中间产品（高硅镍铁合金）,必要时采用还原脱磷法对高硅镍铁合金进行脱磷,然后采用电炉—摇包法工艺或冷装法工艺将低磷高硅镍铁合金与铬粉矿—石灰熔体进行反应,完成脱硅、增铬的冶炼,生产出镍铬不锈钢母液,继而经成分调整后与AOD、VOD工艺衔接,完成300系列不锈钢钢液冶炼过程。本文围绕新工艺的开发进行了相关的理论和实验研究。本文的主要研究内容之一是采用半生命周期法评估新工艺的经济效益与环境效益,物料平衡与能量平衡的计算结果表明,相较于传统的二步法冶炼工艺,新工艺的生产原料成本降低了6.3%～7.2%,综合能耗减少了7.1%左右,CO2排放降低了6.2%左右。本文的主要研究内容之二是通过测定不同硅含量的Fe-Ni-Si合金熔体中碳的饱和溶解度并结合还原脱磷工艺要求,确定了中间产品高硅镍铁合金的硅含量应大于20%。该合金的碳含量小于0.5%,可降低不锈钢液后续AOD、VOD的脱碳负荷；其还原脱磷率可达到30%,可使脱磷后合金中磷含量小于0.03%,实现脱磷工序的提前,解决不锈钢钢液氧化脱磷造成铬的损失问题。本文的主要研究内容之三是采用沉淀脱磷和界面脱磷两种还原脱磷方法对Fe-Ni-Si合金进行还原脱磷实验。实验证明,沉淀还原脱磷率和界面还原脱磷率均随Fe-Ni-Si合金熔体中硅含量的增加而增加,且沉淀还原脱磷相较于界面还原脱磷的脱磷速率快：根据界面还原脱磷渣样进行的X射线衍射分析结果,发现界面还原脱磷脱磷产物随Fe-Ni-Si合金中硅含量的不同而发生变化。当合金中的硅含量为10.5%,31.48%,34.71%和43.15%时,脱磷产物分别为Ca2P2,Ca10+xSi12-2xP16,Ca4SiP4和Ca10+xSi12-2xP16,以及Ca4SiP4。渣对合金的还原脱磷机理可表示为：2x（CaO）+（x+2y）[Si]+2z[P]=x（SiO2）+2（CaxSiyPz）。本文的主要研究内容之四是探讨矿热炉直接生产低磷高硅镍铁合金对生产原料条件的要求、还原脱磷渣的处理方法和高硅镍铁合金与铬精矿粉反应的工艺设计及工艺选择。根据高硅镍铁与铬矿、石灰的反应工艺平衡实验结果,经物料平衡计算确定了采用冷装法工艺生产硅含量为1.00%、0.18%的镍铬不锈钢基料,其终渣碱度应分别控制在1.0～1.4和1.4～1.61,对应的铬回收率分别为85.52%-95.16%和85.21%-92.14%,硅利用率分别为77.74%-78.70%和76.80%-78.40%：确定了采用电炉-摇包法生产硅含量1.00%、0.18%的镍铬不锈钢基料时,预脱硅后合金中硅含量应分别控制在13.00%-13.43%和10.25%～10.57%；确定了矿热炉铁水量正负偏差10%波动,所造成的电炉-摇包法工艺各项生产技术经济指标的影响,由此提出在矿热炉与电炉-摇包法工艺之间增设一台混铁炉,用于保证进入电炉-摇包法工艺的铁水量保持不变的建议。此外,／本文还推导了不同镍铁比下Fe-Ni-Si合金熔体中石墨析出时和碳化硅析出时碳的饱和溶解度与硅含量的经验关系以及Fe-Ni-Si界面还原脱磷时脱磷率与硅含量的经验关系式：研究了高硅镍铁还原脱磷过程中的回磷问题以及硫含量对脱磷效果的影响。