随着钢铁工业的快速发展，铁矿石资源日益稀缺，一些复杂的铁矿石资源正在被大力开发利用。中国有大量含砷铁矿石。截至1990年，我国含砷铁矿石探明储量达18.8亿吨。砷作为钢中的有害元素，对钢的性能有一系列不利影响。例如含砷钢在正常轧制条件下，即在氧化气氛中，长时间高温加热，会出现表面富集层，导致热加工面开裂。它在钢中偏析严重，促进钢的带状组织发展，降低钢的冲击韧性，在热加工过程中容易使钢开裂。特殊用途钢，如石油钻杆钢、大型发电机转子钢、核工业用钢等。，甚至不需要砷。此外，砷及其化合物多为剧毒物质，含砷矿石的处理会带来严重的环境问题。含砷铁矿石脱砷研究对于降低砷在冶炼系统中的危害，实现含砷矿产资源的综合利用具有重要意义。

理论分析和实验研究表明，高炉渣的氧化和炼钢过程都不能达到除砷的目的。铁水预处理脱砷成本高，适合深度脱砷。当铁水中砷含量较高时，这种方法不经济，仅通过预处理脱砷也不能实现含砷铁矿石的有效利用。矿石中的含砷化合物在高温下容易分解和气化。利用这一特性，国内外冶金工作者对矿石焙烧烧结脱砷做了大量研究，矿石中砷含量得到了有效控制。与铁水预处理脱砷相比，气化脱砷具有成本低、处理规模大、工艺简单等特点。开发利用含砷铁矿资源，降低钢中砷含量是一条有效途径。

铁矿石气化脱砷工艺主要包括球团脱砷、烧结脱砷和氯化脱砷。

球团矿脱砷:球团矿生产以煤为加热剂，生产温度高，属于弱氧化还原气氛。具备气化脱砷的基本条件，在合理的生产工艺条件下可以获得较高的脱砷率。但是，矿石的脱砷率与球团的抗压强度之间存在一定的矛盾。例如，球团矿的强度随氧气体积分数的增加而增加，但矿石的脱砷率与氧气体积分数成反比。球团强度与配煤量成正比，但如果配煤量太大，还原气氛太强，脱砷率会下降。因此，如何最大限度地去除砷，保证球团矿的质量是该工艺的关键。

烧结脱砷:烧结矿生产规模大，可处理大量含砷铁矿石；燃烧层和冷却层的物料温度很高，在物料层高温区停留时间长，含砷化合物可以充分分解；烧结机底部装有排气装置，负压操作过程更有利于砷化物的分解和气化。此外，烧结生产可以使用不同的矿石和原料，调节手段很多。然而，烧结除砷除了上述优点外，还有一些缺点。比如，目前烧结工艺普遍采用高碱度烧结，这将大大抑制烧结脱砷；烧结过程伴随着一系列复杂的物理化学变化，各种工艺参数紧密联系，相互影响。通过模拟实验和工业实验很难准确获得烧结过程中各工艺参数对脱砷的具体影响。另外，烧结过程属于“黑箱”模型，很难深入研究烧结过程中的除砷机理。

氯化脱砷是在一定的温度和气氛条件下，用氯化剂将矿物原料中的目标组分转化为气相或凝聚相氯化物，使目标组分得到分离和富集的工艺过程。砷将以低沸点化合物氯化砷(AsCl3)的形式蒸发。当AsCl3的温度为121.4℃时，蒸气压为105Pa，而As4O6的分压达到105Pa，需要478.8℃的温度。所以AsCl3在焙烧过程中更容易挥发。此外，AsCl3在高温下不易被氧化，可有效阻止砷酸钙、砷酸铁等固体砷化物的形成，理论上具有大幅提高除砷率的可能性。

影响铁矿石气化脱砷的因素包括反应温度、反应气氛、矿石中碱性氧化物和反应时间。

砷的熔点为300 ~ 320℃，沸点为550 ~ 600℃。硫化砷如As2S2的熔点为300 ~ 320℃，沸点为550 ~ 600℃。FeAsS的分解温度为510 ~ 530℃，FeAsO4的分解温度为980 ~ 1050℃。随着温度的升高，固态砷化合物如As2S2、FeAsS、FeAsO4、As2O5会逐渐分解。而Fe2As、FeAs和FeA2的稳定性随着温度的升高而增加，但它们只存在于低硫势和低氧势的条件下。随着温度的升高，ass2o气相体系中As2S2和As2S3的稳定性大大降低，容易反应生成As4O6和SO2。

砷化物在氧化气氛中会以As4O6的形式气化，但如果氧势过高，则容易发生反应，形成As2O5和FeAsO4的固体产物，降低除砷率。

在氧化气氛中，As4O6可与CaO等碱性氧化物反应生成稳定的砷酸盐，从而降低砷的去除率。

在混合气体流量为200L/h(空气体:氮气=1∶1)、焦粉用量为6%、反应温度为1100℃的条件下，反应时间为3min时，脱砷率达到90%以上，且脱砷率随时间继续增加。保温8 ~ 15min时，脱砷率在95%以上，15min时脱砷率达到最大值。恒温时间超过15分钟后，除砷率没有明显增加或反而下降。

随着矿石和资源的日益枯竭，加大对我国含砷铁矿石的开发利用具有重要的现实意义，符合我国国情和钢铁发展的需要。目前，通过采用合理的脱砷工艺，铁矿石中砷含量已得到控制，基本能满足高炉生产要求。但要进一步提高铁矿石的脱砷率，需要研究各种工艺条件下的脱砷机理，建立热力学和动力学理论，特别是研究不同条件下含砷化合物的固-气-固转化机理。另外，氧化砷、氯化砷、硫化砷等气化除砷产物都是剧毒气体，直接排放会带来严重的环境问题。因此，应加强对含砷废气无害化处理和资源化利用的研究，以实现铁矿石脱砷。