大型密闭直流电弧炉富集熔炼技术具有能耗低、环境污染小、资源利用效率高等优点。针对云南钛铁矿Ca、Mg、Si、Al等杂质含量较高的特点,对密闭直流电弧炉冶炼高钛渣的元素分配及生产过程影响因素进行研究,可以更好的指导生产。目前国内将大型直流电弧炉应用于高钛渣生产,尚属首次,该工作可以丰富国内直流电弧炉冶炼高钛渣的理论研究。本文借助多相、多成分体系中化学平衡计算,采用试验研究和理论计算相结合的方法,研究了钛铁矿还原冶炼高钛渣的生产过程中AIR(无烟煤与钛铁矿质量比)、钛铁矿和还原剂成分、工艺条件对高钛渣、生铁中主要元素分配的影响,也分析了能量输入对生产过程及挂渣层的厚度的影响,并对结果进行了验证。该项目研究对于开发适合于云南钛铁矿特点的直流电弧炉冶炼工艺、生产高品位高钛渣提供理论依据。通过研究,可以看到AIR对高钛渣和铁水中元素的分配行为有重要的影响。随着AIR的增加,高钛渣中TiO2、MgO、CaO、Al2O3、SiO2的质量分数呈增加趋势,而FeO的质量分数呈降低趋势,可调整AIR来实现熔体中氧化物的选择还原。钛铁矿中TiO2、Fe2O3、FeO的含量对高钛渣和铁水中元素的分配行为有重要的影响。随着钛铁矿中TiO2和FeO含量的增加,用于还原FeO和Ti02的C量呈增加趋势,高钛渣中总的Ti02和Ti203百分含量均呈增加趋势,成为微量元素的C量呈增加趋势,而用于还原Fe2O3的C量呈降低趋势,高钛渣中的FeO的含量呈降低趋势。还原剂中C主要是用于还原钛铁矿中的FeO和Ti02。而随钛铁矿中Fe203含量的增加,高钛渣成分的变化趋势刚好相反。通过试验研究,其他成分对钛铁矿中总的TiO2的影响程度由大到小排序为：SiO2>MgO>Al2O3>CaO,对高钛渣中Ti203的影响由大到小排序为：MgO>Al2O3>SiO2>CaO。在钛铁矿的熔炼过程中,电弧弧长决定了渣和铁水的加热情况和能量输入的情况。炉子内部的能量输入将直接影响到IPR(输入功率与入炉钛铁矿加料速率之比)、高钛渣和铁的生产率。输入功率和电流强度增大使电弧长度呈增加趋势,电阻增大。通过控制输入功率的大小、电流强度、电阻、电极位置可有效定量调节电弧的长度,以此来控制炉子内部的能量输入和热平衡。随着输入功率的增加,IPR的值呈增加趋势,所需的无烟煤和钛铁矿的喂料速率相应提高,因此高钛渣和铁的生产率提高。在用直流电弧炉进行钛铁矿熔炼的过程中,挂渣层的厚度决定了工艺的稳定性。直流电弧炉内挂渣层厚度主要与炉内的工艺温度和渣中MgO的含量有关。整个试验过程中L3壳层的温度控制在1700～1750℃范围内,渣中MgO含量控制到小于1.8%时,可有效避免炉壁烧穿。根据温度的测量和炉壁的检验可知：随着工艺温度的增加,渣中MgO含量增加,挂渣层减薄。通过大型工业炉的连续工作、降低高钛渣内衬的特定表面和全部使用MgO砖会使耐火材料的保护更加高效。