直接提钒是本课题组针对于辽西高钒钛低铁型钒钛磁铁精矿，提出的一种具有知识产权的提钒工艺，即不经过转炉炼钢钒渣提钒过程而采用精矿直接生产钒制品的工艺。直接提钒焙烧竖炉是本课题组针对于现有回转窑内物料填充率低，原料适应性差等缺点，借鉴钢铁领域球团竖炉，提出的一种竖式焙烧设备;其具有体积小、初始投资低、运行便利等优点。从热工角度而言，焙烧竖炉是一种典型的气固逆流竖式颗粒床层，属移动床层范畴;竖炉内进行着钒钛磁铁矿球团与空气的氧化焙烧反应，且伴随有化学反应热。根据炉窑3类变量关系，焙烧竖炉的结构和操作参数影响着炉内的气体流动与气固传热过程，进而影响着球团的焙烧质量与产量。基于此，本文针对于课题组前期数值计算模型化学反应热未与球团温度耦合、黏性和惯性力项阻力系数可靠性较低等不足，建立了耦合化学反应热与球团温度、引入修订黏性和惯性力项系数的数值计算模型。同时，设计并建立了焙烧面积为1m2的中试竖炉，藉此开展了系列气固传热实验，验证了数值计算模型，摸索了部分气固传热规律。　　本文的主要研究内容、结论与创新如下:　　(1)自行搭建了实验台，开展了气流通过球团矿层上阻力特性实验，结果表明:在颗粒表观流速0.1～0.7m/s生产可调范围内，球团矿粘性和惯性力项系数分别为2.443×105及1281.8;颗粒表观流速、空隙率大小及分布是影响球团矿层阻力最主要的因素;控制粉矿率是减小矿层阻力的最有利措施。　　(2)建立了竖炉内3维稳态气固传热数值计算模型。模型的主要创新在于:通过UDF描述了球团矿的下移速度，实现了3维区域稳态计算，且基于局部非热力学平衡模型;采用通过实验得出的粘性力项及惯性力项系数，克服了采用Ergun等通用公式的不足;重新编辑化学反应源项，将化学反应内热源与球团温度耦合。本模型为通用模型，可用于后续的规模化生产竖炉。　　(3)以A企业中试炉为例，通过数值计算，结合实验研究，可知:影响竖炉气固传热的最主要因素是焙烧风量和冷却风量，即上、下部气固水当量比。在生产可调范围内，随着焙烧风量的增加，预热段、焙烧段及均热段球团矿温度均有明显提升，冷却段球团矿温度变化不明显;且上部气固水当量比每增加5％，预热段球团矿温度平均升高23K，焙烧均热段球团矿温度平均升高15.4K。当冷却风量小于350m3/h时，随着冷却风量的增加，中试竖炉内球团矿温度呈上升趋势。且下部气固水当量比每增加5％，球团矿温度平均上升43.4K。当冷却风量大于350m3/h时，随着冷却风量的增加，中试竖炉内球团矿温度呈下降趋势。且下部气固水当量比每增加5％，球团矿温度平均下降24.1K。　　(4)以焙烧时间4小时、焙烧温度900～1150℃为判定依据，可知:目前，A企业中试竖炉的极限利用系数为1.3t/m2·h，此时，焙烧风量446m3/h、冷却风量350m3/h（折合上下部气固水当量比分别为1.06和0.41）;当利用系数为1.2t/m2·h时，适宜的操作参数为焙烧风量428m3/h、冷却风量350m3/h(折合上下部气固水当量比分别为1.08和0.45);当利用系数为1.0t/m2·h时，适宜的操作参数为焙烧风量357m3/h、冷却风量350m3/h(折合上下部气固水当量比分别为1.05和0.53)。