作为基础元素,磷的主要来源于自然界中的磷矿石,经过处理用于生产各种磷产品。磷矿通常用来制备磷酸,生产磷酸的方法主要为湿法、热法和窑法磷酸,其中湿法磷酸相对成本低,但产品杂质含量较高,不能直接作为高品质磷酸使用;窑法磷酸尚处于研究阶段;热法生产磷酸强度相对较高,但能耗过大是其不足。虽然我国有丰富磷矿资源储量,但都以中低品位磷矿为主。因此,开发节能减耗、清洁生产的工艺以提高中低品位磷矿利用率,对促进我国磷化工行业的可持续发展具有重大意义。本文以中低品位磷矿为矿源,焦炭作为还原剂,以反应时间、反应温度、碳过剩系数、硅钙摩尔比和磷矿粒径为自变量,磷矿中P2O5的还原率为响应变量,对磷矿碳热还原的工艺参数进行响应面法（RSM）优化。研究表明,五个因素之间均存在交互作用,优化所得最佳工艺条件为反应时间92 min,反应温度1340℃,焦炭过剩系数1.27,硅钙摩尔比1.28,磷矿粒径75～106μm。对矿渣进行XRD和XRF表征,分析表明,矿样中的氟磷酸钙还原度很高。经试验验证,优化条件下得到P2O5还原率（96.88%）,与模型预测值（99.40%）相近。选用其它四种不同来源的中低品位磷矿验证了该优化的工艺条件,所得还原率分别为95.02%,95.37%,95.86%,96.21%。在优化工艺条件下,中低品位磷矿利用率有所提高,能耗有所降低。本文初步研究了二氧化硅、粉煤灰、硅酸钾以及硅酸钠四种硅源对磷矿碳热还原反应的影响。结果表明,在其他反应条件相同时,四种硅源体系中P2O5的还原率随反应时间,反应温度,碳过剩系数,硅钙摩尔比和磷矿粒径变化趋势一致。对磷矿P2O5的还原率促进作用从大到小分别为:硅酸钾>硅酸钠>粉煤灰>二氧化硅。硅酸钾作硅源时的还原率比二氧化硅提高了7%左右。初步分析,P2O5还原率提高的主要原因可能为硅酸钾作为硅源时,反应物形成液相的温度更低,助熔效果更好。