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钒钛铁精矿是钒钛磁铁矿的重要选矿产品,传统的高炉冶炼工艺无法有效利用其中的钛资源,近年来发展起来的非高炉冶炼工艺成为解决此问题的有效工艺,实现了铁、钒、钛资源的综合回收利用。由于钒钛铁精矿矿物结构复杂,非高炉冶炼工艺还存在能耗高、产品质量不稳定,特别是金属化球团电炉还原熔分工序顺行困难等问题。本文针对钒钛铁精矿金属化球团电炉熔分工艺面临的主要问题,在保证渣铁良好分离的前提下,控制钒、铬在渣铁间定向进入铁水,以得到较高品位的熔分钛渣和含钒铬铁水。在分析金属化球团还原熔分工艺理论的基础上,针对该工艺过程关键技术进行研究,得出优化工艺参数和元素在渣铁间走向的控制依据。首先以金属化球团的碳含量和金属化率为控制指标,对钒钛铁精矿进行碳热还原热力学分析和实验研究。研究表明：改变碳氧比、还原温度、还原时间和MgO的添加量等工艺参数均可实现对金属化球团金属化率和碳含量的控制;在还原温度小于1225℃时,添加MgO可以促进钒钛铁精矿的还原过程；在1150-C,MgO添加量为6%时,球团金属化率较不添加MgO的球团提高约10%。采用聚集电子相一瓦格纳模型对含钛渣系(Ti02≈-50%)与碳饱和铁水间元素分配热力学进行理论计算和分析。计算结果表明：温度和渣中FeO含量是影响钒、铬在渣铁间分配常数的关键控制参数,在一定的温度下降低渣中FeO含量可大幅度促进钒、铬进入铁水。采用FactSage热力学软件计算了含钛渣系(Ti02≈50%)的粘度和熔化温度,并对熔分钛渣熔化温度和粘度进行测试。研究结果表明：随着渣中CaO、FeO含量的提高,熔分钛渣的熔化温度和粘度均降低；在碱度约为0.6,渣中FeO含量约为5%时,熔分钛渣的熔化温度为1420"(℃,1550℃时粘度约为0.2Pa·s。在理论研究基础上,进行钒钛铁精矿金属化球团还原熔分工艺实验室研究,得出金属化球团组成和熔分工艺参数对渣铁分离、元素在渣铁间走向的影响规律。实验结果表明：在渣铁良好分离和渣中Ti02品位为47%以上时,金属化球团适宜的MgO/SiO2为1.0,金属化球团适宜的CaO/SiO2为0.6,金属化球团的碳含量应小于5%；终渣中FeO含量是钒、铬在渣铁间分配比的关键判据,使80%以上的钒、铬进入铁水需控制终渣中FeO含量小于3%；在熔分温度1550℃,熔分时间30min,金属化球团碳含量为3.59%,CaO/SiO2为0.6时,渣铁分离良好,铁、钒和铬的收得率分别为93.13%、90.17%和86.25%,此时渣中TiO2含量为47.98%。对熔分钛渣的酸溶性和钒铬渣分离钒、铬进行实验研究。研究表明：在熔分钛渣与钛铁矿混合比例小于30%时,控制一定的酸解条件,混合矿的酸解率均在90%以上；钒铬渣采用两步氧化钠化焙烧工艺可实现钒、铬的有效分离,第一步氧化钠化焙烧时,钒的转浸率均值为88.6%,铬的转浸率均值为1.28%；第二步氧化钠化焙烧时,铬的转浸率在80%以上。