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我国钛资源丰富,占世界第一位,但是我国钛资源的利用率却很低。自20世纪60年代开始,我国投入了大量的人力物力财力研究攀枝花含钛高炉渣的综合利用,尽管取得了一些科研成果,但是仍然难以实现攀枝花含钛高炉渣的大规模综合利用。同时,目前的大量研究主要集中于应用研究,基础理论研究缺乏。因此,本论文选择碳化还原法提取攀枝花含钛高炉渣中的TiC,设计工艺流程,完成攀枝花含钛高炉渣中有价元素的综合回收利用。同时,通过粘度测定和拉曼光谱分析法从性质和结构两方面解释了铝还原过程中渣-金分离困难的原因：通过改变碳颗粒粒度以及使用气体分析仪进行了碳化还原过程中TiC的形成过程的研究以及碳化过程中的动力学分析：通过粘度测定研究了碳化还原过程中TiC固体颗粒的形成对高炉渣粘度的影响。取得的研究成果如下：1、在原有的研究基础上,提出新的工艺流程并加以验证。主要步骤包括：预处理、配料、碳化还原、水冷、酸浸、碱浸。利用扫描电镜,X射线衍射等技术手段研究碳化还原过程,研究发现：当还原温度高于1773K后,还原产物中的MgAl2O4相消失,主相为TiC；含钛高炉渣的还原速率随着温度的升高而增大,随着碳比的增大而增大(碳比不大于1.0);TiC有可能是在Fe表面形核,与Fe紧密结合在一起。进行酸浸和碱浸实验,研究发现：在同一浓度下,酸浸失重率随着温度的增加而增大;在同一温度下,酸浸失重率随着HCI浓度的增大而增大,但是高于25%以后失重率增大幅度变小：酸浸反应的控速环节是界面化学反应,得到反应的表观活化能为23～32 kJ/mol;碱浸浓度越高,温度越高,浸出时间越短。碱浸反应的控速环节是界面化学反应,得到反应的表观活化能为40～51 kJ/mol。2、通过改变碳颗粒粒度以及使用气体分析仪进行了碳化还原过程中TiC的形成过程的研究以及碳化过程中的动力学分析,研究发现：采用两种不同粒度的碳颗粒(0.05～0.055mm和0.15～,0.166mm,在相同的条件下对含钛高炉渣进行还原,得到的TiC的粒度大致相同。也就是说,碳颗粒的形貌对TiC并没有遗传性。碳热还原反应的控速环节是界面化学反应,得到反应的表观活化能为69.16kJ/mol。3、通过粘度测定和拉曼光谱分析法从性质和结构两方面解释了铝还原过程中渣-金分离困难的原因,研究发现：在铝热还原过程中,CaO-MgO-Al2O3-SiO2-TiO2体系的粘度随着Al2O3/TiO2的增大而增大；拉曼光谱分析表明,TiO2含量在3～17 mol%范围内,TiO2主要以[TiO4]的形式存在于体系中,含有少量的[TiO6]八面体结构单元；随着Al2O3不断替代TiO2,一方面,体系中[TiO4]单体结构不断减少,另一方面,由于碱性氧化物CaO进行电荷补偿,使更多的Al2O3进入SiO2网络结构,从而导致体系聚合度的增大。因此,随着铝还原反应的进行,Al2O3/TiO2比率不断增加,体系的粘度会增加。因此,渣-金分离变得困难。4、研究非均相熔体的性质—碳化物TiC对熔渣粘度的影响规律,研究发现：对于相同体积分数的TiC添加,TiC的粒径越小,粘度越大；无论有无TiC固体颗粒的熔体,粘度与温度的关系总是遵循Arrhenius定律；熔体粘度随着TiC含量的增加而增加,随着转速的增加而减少,表现为剪切变薄熔体。同时,温度对于含TiC的非均相熔体的相对粘度几乎没有影响。通过与模型计算粘度的比较,TiC固体颗粒对粘度的影响远远大于根据描述非均相熔体粘度的Einstein-Roscoe方程计算的粘度。如果使Einstein-Roscoe方程的参数随转速和TiC的粒径变化,可以取得不错的计算结果。