铁矿石烧结是钢铁生产过程中的重要环节,与高炉生产的产量、质量及能耗息息相关。在钢铁工业绿色发展的要求下,铁矿石烧结将发挥钢铁产业制造、能源转换、废弃物处理-消纳三大功能,以实现良好的经济、环境和社会效益。烧结过程主要分为两个阶段:冷态制粒堆积和热态点火烧结。其中,冷态制粒堆积过程通过影响颗粒堆积床层结构来影响热态烧结过程的质量与产量,热态烧结过程用于生产烧结矿,同时为固体废弃物的处理提供高温环境,在钢铁生产的同时实现固体废弃物的协同处置,是实现钢铁工业绿色发展的重要途径。基于此背景,本文重点研究了铁矿石堆积床层多孔结构特性,并对铁矿石烧结过程协同处置废弃脱硝催化剂进行初步探索。首先,采用高分辨率X射线显微断层扫描技术获取铁矿石堆积床层结构参数,并基于Taguchi正交实验法探究了水分、熟石灰和磁精矿水平对堆积床层颗粒性质和孔隙分布的影响,确定了最佳孔隙偏析度下的试验工况。结果表明,水分是影响颗粒尺寸的主要因素;堆积床层孔隙率受水分、熟石灰和磁精矿水平三因素的共同影响,影响因素的主次顺序为:熟石灰>水分>磁精矿。颗粒堆积床层整体呈现不均匀性,轴向孔隙率沿床层高度逐渐增加,径向孔隙率呈现对称的抛物线分布,从床层中心的最小值0.3沿径向急剧增大。为实现颗粒堆积床层的整体均匀性,通过信噪比分析分别得到轴向和径向孔隙率偏析最小时的三因素水平最佳工况。其次,在铁矿石烧结背景下提出了废弃SCR脱硝催化剂的高温熔融处理方法。为探究铁矿石烧结过程协同处置废弃脱硝催化剂的可行性,首先开展了不同添加剂下的废弃SCR催化剂的高温熔融特性研究。研究表明,当加入50 wt.%添加剂（39.00 wt.%Fe₂O₃、6.50 wt.%CaO、3.30 wt.%SiO₂、1.20 wt.%Al₂O₃）时可实现最佳的助熔性能,废弃脱硝催化剂的熔融温度从1223℃降至1169℃。加热熔融过程可分为三个阶段:固相反应阶段、烧结阶段和主要熔融阶段。废弃脱硝催化剂熔融的添加剂组合与典型的铁矿石烧结原料相符,表明铁矿石烧结过程对废弃催化剂协同处置的适用性,为废弃脱硝催化剂的无害化、资源化、经济化处理提供理论支撑。最后,为探究铁矿石烧结过程协同处置废弃SCR脱硝催化剂的重金属（As、Pb、Se、V）固化效果,在高温管式反应炉中开展了熔融温度和熔融时间对废弃脱硝SCR催化剂重金属浸出和挥发特性的影响研究。结果表明,高温熔融处理技术能够有效稳定废弃脱硝催化剂中的重金属,熔融温度对废弃催化剂的重金属浸出和挥发特性影响显著,随熔融温度升高,As、Pb、Se和V的浸出浓度显著下降;四种重金属的挥发率排序为:Pb>Se>As>V,其中Pb和Se的挥发率随温度先升高后降低,As和V在不同温度下挥发率均接近于0。随熔融时间的增长,As、Se和V的浸出浓度先增加后降低,Pb的浸出浓度单调降低;熔融时间对重金属挥发特性的影响不显著。