钒钛磁铁矿作为一种铁、钒、钛等多元素共生的复合矿，具有很高的综合利用价值，现有直接还原技术因效率低、成本高尚难与传统利用方式相竞争，因此发展先进高效的直接还原技术成为实现钒钛磁铁矿高效综合利用的关键。流化床直接还原工艺可直接使用粉矿，在较低温度、较短时间内获得较高的金属转化率，是最为高效的铁矿直接还原反应器。为此，本项目主要针对攀枝花钒钛磁铁矿流化床还原新工艺进行了研究。　　首先，研究钒钛磁铁矿流态化直接还原“历程”，考察还原温度、反应时间对还原试样金属化率的影响规律。其次，结合高温粘结失流现象，揭示粉矿还原过程粘结机理，探讨防止粘结失流适宜添加剂的选取。同时，根据气流速度、还原气氛以及粉体粒径对金属化率的影响规律，综合考察各种防止失流并提高金属化率技术措施的应用效果，从工艺上确认钒钛磁铁矿原料条件下提高金属化率含量需要解决的关键技术问题。另外，设计满足直接还原铁熔分的适宜液相体系，研究钒钛渣特性，提出渣铁有效分离的实验方案。　　上述工作的研究结果表明:　　①钒钛磁铁矿全粒径焙烧时还原温度达到800℃，流态化还原过程中粉矿开始粘结，适当添加抑制剂能有效防止失流。金属化率随温度升高提高，且还原温度低于850℃对金属化率影响明显。延长反应时间金属化率提高，但反应时间超过60min后，时间对金属化率的影响减弱。　　②考察了MgO、CaO以及焦粉对防止钒钛磁铁矿失流的影响规律，发现添加MgO防失流效果最好，焦粉次之，CaO效果最差。本试验条件下，可以通过添加2％MgO或10％焦粉有效防止流态化过程中粘结失流，而添加CaO试剂含量达10％时，在反应进行49min发生失流，此时金属化率达85％。　　③添加2％MgO的情况下，随着气流速度的增加，粉矿金属化率提高，然而气流速度大于0.08m·s-1后，气流速度对金属化率的影响强度较之小于0.08m·s-1变弱。850℃下，流化线速度为0.10 m·s-1，90min内，金属化率达到92.08％。　　④添加微量N2，降低还原气势，流化床直接还原过程中金属化率略有降低，选用恩德炉煤气和高炉煤气做还原气后，还原动力学条件变差，金属化率较之纯H2气氛的金属化率明显降低。分粒级还原后，80～150μm粒径的金属化率最高，80μm以下的颗粒流化过程中添加惰性物质未能消除失流现象，且原始粒径流态化直接还原的金属化率高于80～150μm粒径的金属化率，因此本试验条件下不建议采取分粒级流态化还原。　　⑤结合上述小试试验研究结果，提出的扩大试验研究方案为:采用内径80mm的鼓泡流化床，添加2％MgO作为抑制剂，设定还原温度800℃，反应时间1.5h，氢气气氛下气流速度1m3·h-1。　　⑥直接还原后还原铁熔分结果表明，熔分温度为1650℃时渣铁分离效果最好，添加助熔剂降低熔点，添加CaO调整R=1.2或外配CaF2=2％均能在1550℃时实现渣铁分离。渣中固熔体主要以M3O5、 M3O4的形式存在，主要物质为MgTi2O5、Mg2TiO4(Fe2TiO4)以及FeTiO3，温度较低时Ti倾向与Ca结合形成固熔体，而熔分温度较高时Ti则倾向与Mg、 Fe结合，固熔体中的Si不与Ti结合形成固熔体。　　⑦熔分渣随着碱度的增加，熔化温度降低，生成液相的温度区间变大，熔分渣对温度的敏感性变小，操作过程中可控性强。基于渣铁离子结构理论，以降低渣的粘度为前提，兼顾其熔融性，高碱度渣有利于促进渣铁有效分离。