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钒钛磁铁矿是一种多种有价金属复合共生,多矿相交错共存,综合利用价值高,利用潜力大的复杂矿种,其中的铁、钒、钛储量丰富,是重要的战略资源。现行钒钛磁铁矿冶炼工艺中普遍存在工艺流程长短、经济效益高低、环境负荷大小与资源利用率高低的矛盾问题。为了有效利用南非某矿区钒钛磁铁矿中的有价金属,特别是其中储量丰富的钒元素,采用钠化-还原-熔分耦合工艺将钒钛磁铁矿铁的还原、钒的氧化钠化以及体系的熔分在一个步骤中完成,同时实现了熔渣中钒向水溶性钒酸盐的转化,后续工艺中通过水浸提钒,就能够实现钒与钛的有效分离。为此本论文进行了钒钛磁铁矿钠化-还原-熔分耦合过程的热力学可行性分析,并依此为基础进行系列实验并通过响应曲面法优化实验,探究耦合过程中配煤量、配碱量、还原熔分温度以及时间的作用规律,通过系统研究主要取得了以下成果:（1）热力学分析表明,钒氧化物与Na2CO3氧化钠化生成易溶于水的钒酸盐的反应以及铁氧化物还原生成金属铁的反应在一定冶炼温度下能够自发进行。V3+化合物被氧化为V5+化合物后能够被固体碳还原,因此在冶炼过程中,配煤量、温度以及时间所决定的还原效率对钒元素的分配有重要影响。（2）通过单因素变量实验得出,提高还原熔分温度能够促进体系的还原熔分程度,但是不利于钒元素在熔渣中的富集。配煤量为25%以及40%条件下钒元素在渣中的富集程度相对较高。提高配碱量对体系还原熔分有促进作用,伴随配碱量的提高,钠化浸出指数也随之上升。（3）通过响应曲面法优化实验,建立了钠化浸出指数的数学模型,模型P值远小于0.01,说明模型高度显著,具有统计学意义,同时得出各因素对钒钠化浸出指数的影响显著性从大到小依次是配碱量>还原熔分温度>配煤量。（4）对模型最优值求解,得到钒元素钠化浸出指数处于最大相应水平时的最优参数为:配煤量25.00%,配碱量58.29%,还原熔分温度为1251℃时,钠化浸出指数响应值为:90.19%。结合实际条件,在最优解条件下进行熔分实验,并在液固比5:1,浸出温度90℃,磁力搅拌器以300r/min的转速持续搅拌2h的条件下进行浸出,得到钒元素钠化浸出指数为87.17%,与预计值误差为3.37%。同时该水平组合下,铁回收率平均为86.21%,而钛元素则均富集于渣中,达到了铁、钒以及钛元素有效分离的目的。