四川攀西地区的钒钛磁铁矿资源储量丰富,是铁、钛资源的重要来源,但其中的铁、钛紧密共生,高炉法和非高炉法产生的钛产品都存在含钛品位低,难以利用的问题。目前有研究发现在钒钛磁铁矿精矿的还原过程中添加适量含镁化合物可以生成钛酸镁,但生成的钛酸镁中铁、铝含量较高,难以利用。值得注意的是,钙和钛也可以结合生成钛酸钙,钛酸钙也是一种重要的功能材料,用途广泛。为此,本研究提出了钒钛磁铁矿精矿直接还原回收铁同步生成钛酸钙的新工艺,旨在为攀西地区钛的利用提供新的途径。以TFe品位56.80%,TiO2品位12.75%的钒钛磁铁矿精矿为研究对象,分别以包埋法和内配法为焙烧方式,系统的研究了不同还原条件对钒钛磁铁矿精矿直接还原过程钛酸钙的生成及铁还原的影响。结果表明,钒钛磁铁矿精矿直接还原回收铁同步生成钛酸钙是可行的,包埋法或内配法焙烧都可以生成钛酸钙,但内配法效果优于包埋法,内配法所需的还原剂用量更低,焙烧时间更短,生成的钛酸钙颗粒粒度更粗,磁选分离可以得到的产品指标更好。内配法直接还原生成钛酸钙的最佳条件为,CaCO3用量18%,石墨用量11%,萤石用量1%,焙烧温度1400℃,焙烧时间120min,经两段磨矿-两段磁选后可以得到产率23.95%,铁含量3.72%,钛酸钙含量75%的钛酸钙产品和铁品位95.61%,铁回收率92.83%,TiO2含量0.83%的还原铁产品。以钛铁矿为试样,结合热力学计算、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)查明了钛酸钙生成和铁还原的机理,揭示了还原气氛、含钙化合物种类与钛酸钙生成及铁还原的关系。发现钒钛磁铁矿精矿直接还原生成金属铁和钛酸钙都是分步进行的,首先是CaCO3分解产生CaO,随后是磁铁矿还原生成部分金属铁,同时破坏磁铁矿与钛铁矿的包裹结构,暴露出钛铁矿,然后钛铁矿与CaO反应生成钛酸钙和FeO,FeO再被还原成金属铁。同时发现还原气氛不会影响钛酸钙的生成,但会影响钛酸钙的纯度及粒度。而且CaCO3和CaSO4对钛酸钙生成的影响机理在两种焙烧方法中基本相同:都是CaCO3或CaSO4中的Ca2+取代钛铁矿中的Fe2+,生成钛酸钙。但CaCO3和CaSO4对铁还原的影响不同,CaCO3会改变钛铁矿的还原历程,由钛铁矿的还原变成了 FeO的还原,在生成钛酸钙的同时使铁的还原变得更容易,而CaSO4中的硫在还原气氛下会与铁反应生成FeS,减少金属铁的生成。