钢铁企业产生的除尘灰会对环境及生产安全构成直接威胁。同时,随着高品位铁矿的枯竭,一些高磷铁矿的利用易造成铁水磷含量的偏高,使钢材出现冷脆和裂纹等问题,影响产品质量,减低工程可靠性。此外,脱磷所用含氟炉渣又会造成炉衬侵蚀与环境污染。因此,如何利用除尘灰制备炼钢脱磷剂,并在此基础上减少氟化物的危害是实现炼钢无害化的难题之一。本文以某钢企炼钢除尘灰为原料,研发出一种高效炼钢无氟脱磷剂,探明不同物质在脱磷中的作用机理,实现除尘灰的内循环利用与铁水无氟脱磷。首先,基于渣-铁界面处反应物浓度的相对变化值,建立了新的脱磷和再磷化动力学模型。理论与试验数据的对比分析发现,新脱磷模型的[P]-t数据拟合偏差明显小于传统模型,新的再磷化模型在传质参量上具有较高的稳定性。进而完善了铁水脱磷的界面反应理论。然后,以除尘灰作为脱磷剂原料,通过无氟助熔剂筛选、除尘灰配比优化,研制出除尘灰基无氟炼钢脱磷剂。试验分析表明,除尘灰脱碳的最佳工艺参数为1000°C、100min;无氟助熔剂中,Ca Cl2不仅在助熔效果上高于Ca F2,并且其无毒、低价,可暂时替代Ca F2;除尘灰的最佳替换比为1.0,此时[P]f（铁水终点磷含量）低至0.031wt%,ηP（脱磷率）高达87.6%。为实现稳定高效脱磷,分析除尘灰内碳、硅、钙类杂质对脱磷过程各种因素的影响机制是重要的。碳类杂质对铁水脱磷影响较为明显,当除尘灰基脱磷剂含碳量低于2wt%时,ηP可超过91.4%,[P]f低于0.025wt%。硅类物质对铁水脱磷的影响较复杂。当铁水含硅量大于0.4wt%时,ηP将超过91%,[P]f低于0.03wt%;脱磷剂内Si O2含量对ηP影响并不明显;Ca Si O3的存在则会加快脱磷反应。为阐明Ca Si O3加快脱磷的反应机制,分析研究了硅、Si O2、Ca Si O3作为试验的初始组分时磷的传质过程。在Ca O衍生物对铁水脱磷的影响方面,Ca（OH）2对ηP的影响较小,[P]f集中在0.015～0.021wt%;而Ca CO3替换比的增加会使得[P]f先降后升。通过Ca O、Ca（OH）2、Ca CO3作为固定剂时磷的传质过程试验研究,阐明了Ca（OH）2和Ca CO3对铁水脱磷的阻碍机制。经济和安全性分析研究表明,除尘灰基无氟化铁水脱磷技术不仅可以实现除尘灰的高附加值内循环利用,降低产生成本,减少天然萤石消耗,而且可以降低炉衬侵蚀,避免氟化废物危害。