我国的钒钛磁铁矿资源十分丰富,已发现的钒钛磁铁矿资源中,仅攀西地区的钒钛磁铁矿探明储量高达98.49亿吨,约占我国钒钛磁铁矿总储量的95%。因此,如何实现钒钛磁铁矿资源的高效合理利用,对于促进我国国民经济发展具有重要意义。本研究是以攀钢钒钛磁铁矿为研究对象,以煤为还原剂,通过造球,利用直接还原的方法将球团还原为金属化球团,之后通过高温熔融分离的方法得到铁和高钛渣。本文运用热力学、动力学研究方法,结合X-射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜等现代微观测试技术,利用ICP、XRF等现代化检测手段,对钒钛磁铁矿的还原-熔分机理和反应条件进行了研究,可得结论如下：(1)钒钛磁铁矿还原反应的热力学计算研究表明,在1300 K-1600 K范围内,铁的氧化物可以被固体C完全还原为金属铁且仅能被CO还原为低价氧化物,而钛的氧化物仅能被固体C还原为低价氧化物且不能被CO还原。因此,控制还原反应在此温度范围内,可以实现铁、钛的完全分离。(2)初步探讨了钒钛磁铁矿含碳球团直接还原过程中的动力学模型,通过计算确定了其还原过程中的限制性环节并计算此环节的反应活化能。(3)直接还原试验考察了C/O、还原温度和还原时间对球团金属化率的影响,并探索了还原气氛下球团C/O为0.8的直接还原试验,得出以下结论：①相同温度时间条件下,较高的C/O更容易获得较高的金属化率；②相同时间条件下,提高温度有利于提高球团的金属化率；③反应初期,随时间的延长球团的金属化率会提高,之后随反应气氛及配碳量的不同,球团的金属化率水平表现不同。(4)在高温熔分试验阶段考察了反应气氛、熔分温度和恒温时间以及渗碳对熔分效果的影响,得出以下结论：①在前期探索试验阶段,惰性气体保护条件下,随着熔分温度的升高,熔分试样中铁连晶逐渐长大；②在还原性气氛及充分渗碳的条件下,可以实现渣铁的有效分离；③通过用扫描电镜观察并分析其熔分产物中的元素分布可以知道,金属样中大部分为金属铁相,并含有一定量的残碳及硫的夹杂；渣中的主要物相为Ti的氧化物及镁钛矿相和Si、Al、Mg的复合氧化物相并伴有少量铁及铁的低价氧化物相；④在还原性气氛并避免渗碳的条件下,验证了通过改善熔渣成分以及适当延长熔分时间可以实现渣和铁的分离。