攀钢高炉渣中含TiO₂21%～25%,年排放量300多万吨,这些钛是非常可观的战略资源和宝贵的财富。但由于高炉渣中钛元素分布分散,且矿物连生现象比较普遍,使得钛难以回收利用。另外,含钛高炉渣钙、镁含量高,难以直接进行氯化操作提钛。为此,本研究选择高温碳化、低温氯化工艺途径,先将炉渣中钛的氧化物在较高温下还原为碳化钛或低价钛的氧化物,再在较低温度下将其氯化,以TiCl₄形式回收钛。热力学分析表明,在1600℃条件下,TiO₂、Ti₃O₅、Ti₂O₃碳化反应的ΔG⁰值都为较大负值;600℃条件下,TiC、CaO、MgO的氯化反应ΔG⁰值也都小于零,这些反应的可行性得到了确认。以热力学为依据,首先进行了不同温度下含钛高炉渣的碳化实验研究,分析了反应产物物相和微观形貌。确认在1600℃下碳化,可使TiO₂及其低价氧化物转化为碳化钛,得到碳化渣。然后研究了碳化渣在不同工艺条件下的氯化过程、反应动力学及克服物料氯化粘结的措施。通过改善工艺参数,较好的解决了氯化粘结问题,氯化操作能够顺利进行。对含钛高炉渣氯化粘结机理进行了研究。结果表明,渣中钙、镁的氧化物未碳化,仍以氧化物形式存在,两者在氯化过程中易被氯化,所形成的氯化钙、氯化镁在617℃时便形成低熔点共晶物,会使氯化渣粘结,阻碍氯化反应的进行。为了避免粘结,经过大量实验表明,在碳化渣中加入适量磷酸后,在500℃条件下预处理2h,将钙、镁等组分转变为较稳定的磷酸盐,有利于氯化反应顺畅进行。研究结果表明,高温碳化、低温氯化反应过程中碳化阶段相对稳定,所以对氯化率的影响主要在氯化阶段。较佳工艺条件为:碳化阶段碳过量5%,碳化温度1600℃,保温时间为3h;氯化阶段为温度600℃、物料粒度200目、氯气流速70.88ml/min、反应时间50min,氯化率可达86.47%。在使用磷酸作为添加剂氯化的同时,还讨论了加氧氯化的方法。通过对加氧氯化、加氧氯化残渣水洗后二次氯化以及水洗加碳二次氯化后氯化率可达77.66%。