钛是一种战略资源，含钛材料在国防和国民经济的各个部门都有广泛应用。其中，金属钛及其合金在航空、航天和航海等方面有着重要用途；钛白粉主要应用在化工、纺织和医疗等领域。储量丰富的钛铁矿是金属钛或钛白粉生产的主要原料，但其品位低，必须先经过富集处理为品位较高的富钛料。可见，富钛料的制备已成为钛工业生产过程的重要环节。目前，工业上主要通过电炉法制取富钛料，但存在冶炼能耗高、工艺落后和冶炼难度大等问题。因此，开展高效低耗的电炉法制备富钛料的基础研究，对钛工业的发展具有重大意义。基于此，通过研究攀枝花钛精矿的碳热还原行为，寻找一种能强化钛精矿还原的方法，或者一种能去除钛精矿中非铁杂质的新工艺，无疑是实现钛精矿电炉法高效低耗的制备富钛料所亟需的。　　本文围绕攀枝花钛精矿品位低，含钙、镁氧化物杂质高的特点，针对钛精矿碳热还原行为及钛与铁的强化分离进行了理论计算和实验研究。　　采用XRD、热分析和SEM等分析手段对钛精矿和取自生产的钛渣性质进行了研究。钛精矿的主要物相为：钛铁矿、磁铁矿和镁钛矿；通过DSC曲线可知，当温度低于1140℃时，钛精矿吸收的热量比较缓慢；工业生产钛渣主要物相为：TiO2和假板钛矿型(Fe, Mg)xTiyO5(x+y=3)，其开始熔化温度约为1510℃，熔化终了温度约为1650℃。　　运用Fact Sage对钛精矿碳热还原及钛渣对不同耐材的侵蚀作用进行了理论计算。结果表明：温度越高越有利于钛精矿的还原，但为了防止高熔点TiC的生成，理论上温度应低于1350℃，适宜的配碳量为12％。添加剂硅铁在钛精矿强化还原过程中的作用为还原剂和发热剂；硼砂和碳酸钠的作用机理基本一致：易形成低熔点物质，有利于气体的扩散，从而有利于钛精矿的还原。钛渣对耐材侵蚀作用的计算表明，耐材抗渣侵蚀性能由好到坏的次序是：SiC浇注料→镁砖→镁碳砖→刚玉。　　对钛精矿的固态还原和液态熔分进行了实验研究，结果表明：钛精矿还原后金属化率随着配碳量的增加而增加，但配碳量高于12%时，其金属化率变化不大，在84%左右；在熔分过程中，渣铁分离效果较好的配碳量为12%-14%，钛渣品位随着熔分时间的增加而提高。添加硅铁后，钛精矿还原后的金属化率显著提高，金属相颗粒的平均粒度也随着硅铁的增加而增加，且 Si与 Ca的结合实现了硅钙的富集。添加剂硅铁在固态还原过程的作用为：还原剂、形核剂和发热剂；在熔分过程中的作用为：作为还原剂进一步深度还原 FeO，从而提高钛渣品位。还原后形成的SiO2能扩大钛渣的液相区域，从而缩短熔分时间，降低冶炼周期。　　运用热分析方法对钛精矿还原过程TG-DSC结果进行了研究，结果表明：添加硅铁后，钛精矿还原过程中的失重量减少，最大失重速率及其对应的温度降低；添加剂硼砂和碳酸钠会使钛精矿还原过程中的失重量增加，最大失重速率增大，最大失重速率对应的温度降低。三种添加剂均可降低钛精矿还原达到最大失重速率时的温度，且随着添加量的增加而降低。　　通过Fact Sage对钛精矿真空还原进行了理论计算，结果表明：当温度为1550℃，配碳量为12%，压力低于1000Pa时，气相中便开始产生Mg、SiO和Mn蒸气；当配碳量为12%，压力为100Pa，温度高于1300℃时，气相中开始产生Mg、SiO和 Mn蒸气；当温度达到1750℃时，整个体系内各物质含量趋于一稳定值，钛渣TiO2品位可达94%。　　根据钛精矿真空还原的理论计算结果，对钛精矿真空熔分进行了实验研究。结果表明：熔分后钛渣的主要物相为TiO2、Ti2O3和TiO。与工业生产钛渣物相相比，其最大区别是没有假板钛矿相；当还原温度过高时，会产生合金Fe2Ti。升高温度和延长还原时间均能促进硅和镁的挥发。其中，镁的挥发率可达99%，硅的挥发率可达86%。实验最优条件是：还原温度为1550℃，还原时间为45 min。在此条件下，可得钛渣TiO2品位高达93%（CaO+MgO<0.5%）。