钛铁合金在储氢合金、磁性材料等功能材料的制备及钢铁工业中具有广阔的应用前景。然而,目前钛铁合金的生产存在着原料要求苛刻、工艺复杂、设备要求高等缺点,导致其生产成本居高不下。FFC法做为一种新的制备钛铁合金的电化学还原技术,由于具有制备流程短、劳动力需求量低以及环境友好等优点,受到国内外学者的广泛关注。本文采用FFC工艺,以钛铁矿为原料在等摩尔的CaCl2-NaCl熔盐中进行电解还原,直接将钛铁矿转化为钛铁合金。研究了烧结温度、电解时间、槽电压、电解温度以及CaO加入量对电解过程及产物的影响。结果表明:在400~11000C的烧结温度范围内,钛铁矿阴极的孔隙率随着烧结温度的升高而减小。当烧结温度过低时,制备得到的钛铁矿阴极强度很低,这将导致电解过程中经过熔盐浸泡的阴极片从钼棒上脱落成粉并堆积在反应器底部,使钛铁矿不能被还原。当烧结温度过高时,阴极孔隙率很低,会造成阴极片内部与熔盐的接触不好,从而阻碍熔盐中离子迁移并导致钛铁矿还原不完全。研究发现,阴极片的最佳烧结温度为800~900℃。电解时间是影响钛铁矿还原的一个重要因素。当电解温度为800℃,槽电压为3.2V时,电解钛铁矿1h后其产物主要是CaTiO3和金属Fe,同时还有部分未被还原的FeTiO3;电解4h后,主要物相是CaTiO3、Fe2Ti及Fe-Ti-O,而FeTiO3已完全消失,但是并没有目标产物FeTi生成。在后续的电解过程中,主要发生CaTiO3的还原以及Fe-Ti-O的脱氧。在整个电解过程中,电流先快速下降然后逐渐趋于稳定。随着电解时间的延长,电解产物颗粒逐渐长大并变得均匀,颗粒与颗粒之间连接为条状,产物孔隙变大,成为蜂窝结构。随着槽电压从2.7V增加到3.2V,电解过程的电流不断增加。较高的槽电压有利于提高钛铁矿还原的速率并在较短的时间内获得更纯的产物。电解产物形貌由团聚的较大、不规则的颗粒转变为规则而平整的细小颗粒,电解电压越大,产物颗粒尺寸越小。当电解温度从600℃升高到1000℃时,电解过程的电流逐渐增大。在1000℃下,电解8h的产物主要为FeTi,但是在800~900℃下,需电解18h其电解产物才为FeTi。电解产物的颗粒尺寸随着电解温度的升高而逐渐增大。CaO的加入量对电解过程及产物有着重要的影响。研究发现,电流会随着CaO的加入量增多而增大。最优的CaO加入量为1%(占熔盐的摩尔百分数),在此加入量下,能够有效提高钛铁矿的还原速度,加快中间产物的还原。相反,当加入的CaO量过多时,将会抑制中间产物CaTiO3的还原。以广西钦州钛精矿为原料,采用自行设计的几种电解装置分别电解片状、球团以及粉状钛精矿。结果表明,在CaCl2熔盐中钛精矿的还原速率要远快于在等摩尔的CaCl2-NaCl熔盐中的;当电解时间为20h时,在CaCl2熔盐中片状钛精矿能够被完全还原得到纯的FeTi;当阴极片体积过大时,会造成块体内部无法被还原,导致产物不纯;当采用球团型钛精矿为阴极时,球团直径对电解过程具有显著影响;当采用钛精矿粉直接作为阴极时,由于粉末与阴极集流体接触不好,导致电解效果不好。