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红格钒钛磁铁矿除了富含丰富的铁资源之外,还伴生有钒、钛、铬等珍贵的战略资源。但目前的高炉冶炼方法综合利用率较低,造成了严重的资源浪费和环境污染。因此,我们需要找到一个高效、清洁的冶炼方法来解决这些问题。因此,本文从红格钒钛磁铁矿气基竖炉直接还原-熔分工艺出发,系统的研究了还原温度、还原气氛对红格钒钛磁铁矿还原过程的影响,并对其还原动力学进行计算;熔分过程中,主要考察熔分温度、熔分时间和二元碱度对渣铁分离效果和金属收得率的影响。主要结论如下:(1)还原温度升高,还原速率和终点还原度增大,球团的还原膨胀增加;还原气氛从DPCG变化到HYL-Ⅲ时,还原速率和终点还原度增大,球团的还原膨胀降低。在整个还原过程中,球团的还原膨胀呈现先增大再减小最后稳定的趋势。(2)当还原温度为90℃时,还原气氛对还原后球团的物相组成和形貌的影响较小,而在1050℃时,还原气氛中H2的比例增加时,金属铁相的面积逐渐增大。整个还原过程中,随着还原时间的增加,球团中的大孔洞变成细小的孔隙,铁晶须不断聚集长大,球团内部孔隙减少,金属铁相逐渐聚集连接成片,还原结束,渣相与铁相分为比较明显的两个区域。(3)红格钒钛磁铁矿氧化球团在还原过程中,初期主要受界面化学反应控制,随着还原的进一步进行,内扩散阻力所占的比例增大,到还原后期,主要受内扩散和界面化学反应共同控制。化学反应速率常数与温度的关系为:DPCG:前期:k=1.23exp(-52480/8.314T)后期:k=0.17exp(-32850/8.314T)WCSG:前期:k=2.12exp(-56770/8.314T)后期:k=0.21exp(-33260/8.314T)Midrex:前期:k=4.32exp(-61480/8.314T)后期:k=0.35exp(-37160/8.314T)HYL-Ⅲ:前期:k=5.53exp(-62150/8.314T)后期:k=0.48exp(-39570/8.314T)(4)还原后球团熔分过程中,铁钒铬的收得率以及渣中TiO2的含量随温度的增加先增加后减少,随时间的增加先增加后平缓,而随二元碱度的增加铁钒铬的收得率先增加后平缓,但渣中TiO2的含量则先增加后减少。最佳的熔分条件为:熔分温度为1580℃,熔分时间为30 min,二元碱度为0.6,在此条件下,铁、钒、铬的收得率分别为97.91%,96.71%和97.8%,TiO2的收得率和含量为89.82%和39.78%。