我国钒钛磁铁矿资源丰富,目前主要以高炉冶炼为主,难以实现其综合利用。本文以承德钒钛磁铁矿为原料,采用固相还原-磁选分离工艺,并通过热力学理论分析、化学分析、物相分析和扫描电镜分析,系统地研究了钒钛磁铁矿固相还原行为及其过程强化的理论基础,同时对还原产物进行磁选理论分析,优化了工艺参数,为我国钒钛磁铁矿资源综合利用的新工艺和新技术提供理论依据,得出以下结论：(1)钒钛磁铁矿固相还原实验受配碳量、还原温度、还原时间、成形压力等综合影响。在成形压力为50MPa、C/O为1.2、还原温度1350℃、还原温度60min的条件下,还原效果最佳,金属化率达到91.04%；(2)热压和微波加热均能强化钒钛磁铁矿还原过程,并且随温度升高效果越显著,在1350℃时金属化率达到了最大值,分别为90.53%和91.91%。另外,采用微波加热可以使得还原后的样品结构致密,气孔较少,还原产物中晶粒粗大且分布均匀,嵌布紧密程度降低,相互之间夹杂的现象减少；(3)加入添加剂可提高FeO的活性,降低还原的难度,强化了Fe2+→Fe的还原过程,有利于铁晶粒的形成与长大,使得还原产物的金属化率提升明显,提升的最高幅度达到近30%。不同温度下分别添加CaF2、Fe2O、Na2CO3和硼系添加剂(硼砂、硼酐、硼酸、硼泥)还原效果明显,其中Na2CO3、Fe2O3在1100℃和1150℃对还原有阻碍作用,硼系添加剂在1350℃对还原有抑制作用,而CaF2在本实验条件下均对还原有促进作用。各添加剂的最佳用量不尽相同,其中CaF2、硼砂、硼酐、硼泥和Na2CO3的最佳用量为3%,Fe203的最佳用量为5%,硼酸的最佳用量为7%；(4)水淬冷却能在还原后样品表面形成一层致密的Fe304保护膜,避免还原出来的金属铁再氧化,有效地提高了还原产物的金属化率。对空白(不加添加剂)样尤为显著,能提高10%以上,尤其在1200～1300℃提高的幅度达到了16-20%,在1300℃保温30min的金属化率为96.82%；而添加CaF2的样品在还原结束后采用水淬冷却也能提高6.34-11.30%,在1300℃的金属化率能达到97.75%；(5)还原产物经磁选后铁的回收率随磁场强度的增强基本呈先增大后降低的趋势,最佳磁场强度为160kA/m,铁回收率均达到92%以上,其中在1350℃采用自然冷却的铁回收率达到最大值98.12%,采用水淬冷却的铁回收率为98.74%；(6)温度对磁选产物中各元素的分布规律影响显著,随温度升高,磁性物品位、金属铁含量和Ti在非磁性物比例逐渐增大,而V在磁性物中的比例先降低后增大。当采用自然冷却时,在1350℃除V外,各元素分布规律达到最佳,其中磁性物品位为91.75%、Fe含量为83.67%、非磁性物中Ti的比例为81.97%,V在磁性物中的比例在1200达到最小值55.56%。当采用水淬冷却时,数据变为1300℃磁性物品位92.04%、Fe含量87.89%、Ti的比例79.37%,V在磁性物中的比例在1150℃达到最小值56.71%;(7)自然冷却时,磁性物物相主要含铁物质,非磁性物主要为脉石相。采用水淬冷却后,磁选产物物相减少了,其中磁性物中Fe203和Fe304消失,非磁性物主要由TiO2、 MgAl2O4、Fe0.5Mg0.5Ti2O5、CaTiO3和V203组成；(8)随着还原产物磨矿粒度减小,磁性物品位在逐渐提高,铁回收率先增大后降低,当磨矿粒度为58～751μm时,铁回收率达到了最大值97.78%。钒钛磁铁矿固相还原-磁选分离工艺具有综合利用程度高,流程短,不需要焦炭,污染少等优点,适用于处理加工我国钒钛磁铁矿资源,可推广应用。