钒钛磁铁矿是我国重要的战略资源。南非钒钛矿属于高钒、高钛型钒钛磁铁矿，是一种含铁、钒、钛、铬的复合矿产资源，具有重要的综合利用价值。南非Higveld公司钒产量占世界的40％。目前，我国某公司正在收购Higveld，若收购成功将显著提升我国在钒冶炼行业的话语权。南非Higveld利用流程为顺流式回转窑直接还原-电炉冶炼工艺，但顺流式回转窑直接还原存在还原速度慢、金属化率低等问题，严重影响熔分工序的生产，造成有价组元利用率低。如果对现有的工艺加以优化和改进，不仅可以提高钢铁企业的经济效益，缓解我国矿产资源的缺乏的现状，而且对该工艺的完善和产业化应用具有重要的现实意义。
　　本文提出钒钛矿块矿逆流式回转窑直接还原-电热熔分工艺。首先，在实验室条件下，进行钒钛矿块矿回转窑直接还原工艺参数实验研究，阐明还原过程物相迁移规律。其次，对钒钛矿还原产物渣金组元分配常数及其影响因素进行理论分析，获得影响钒、铬、硅和钛分配常数的关键参数。最后，进行钒钛矿还原产物熔分实验研究，获得适宜的熔分工艺参数。通过上述研究，得出以下结论:
　　(1)通过回转窑直接还原实验得出，还原温度和还原时间是回转窑直接还原最重要的工艺参数，并且适宜的工艺参数为还原温度1150℃，还原时间4h，配碳比1.2、钒钛矿粒度8～12mm和煤粉粒度＜8mm，在此条件下，还原产物的金属化率达到88.61％，且还原产物表面未出现熔化现象，满足生产工艺要求;直接还原过程中的相变历程为Fe3O4→FeO→Fe，Fe9TiO15→Fe2.75Ti0.25O4→Fe2.5Ti0.5O4→FeTiO3→Fe，钒、铬铁氧化物均被还原为氧化物或碳化物。
　　(2)基于聚集电子相-瓦格纳模型，对含TiO2约为60％的渣系和铁水间元素分配进行热力学计算，结果表明:温度和渣中FeO含量是影响钒、铬、硅和钛分配常数的关键参数，且温度、碱度和MgO含量的增大有利于渣中各元素进入铁水;但渣中FeO含量的增加，不利于渣中元素还原进入铁水。根据渣铁间钒、铬的分配比与渣中FeO含量拟合结果表明:渣中FeO含量低于4％有利于钒、铬进入铁水。
　　(3)采用Factsage7.0热力学软件对熔分过程进行热力学计算，并结合五元相图分析得知，碱度、MgO含量和渣中FeO含量的增加均会降低渣的熔化温度和粘度，其理想熔分参数:碱度为0.5～0.6、MgO/SiO2为1.5～1.8、渣中FeO含量为4％。
　　(4)低碱度条件下，钒钛矿还原产物熔分参数为:熔分温度1600℃，碱度0.6，配碳比1.6，熔分时间100min。此条件下得到的实验结果为:Fe、V、Cr在熔分铁中的回收率为97.08％、75.57％、98.64％，渣中TiO2的回收率为99.76％。若此条件下，熔分过程没有坩埚侵蚀，渣中TiO2的品位为57.11％。
　　(5)高碱度条件下，钒钛矿还原产物熔分参数为:熔分温度1600℃，碱度1.0，配碳比1.6，熔分时间100min。此条件下得到的实验结果为:Fe、V、Cr在熔分铁中的回收率为99.74％、92.53％、99.10％，渣中TiO2的回收率为99.71％。若此条件下，熔分过程没有坩埚侵蚀，渣中TiO2的品位为55.06％。