我国燃煤电厂每年大约产生250 000 m³废弃脱硝催化剂,质量约140 000 t。现有的强酸强碱回收废弃脱硝催化剂中TiO₂,V₂O₅的方法流程长,成本高,对环境污染严重。本文用铝还原废弃脱硝催化剂中的TiO₂和V₂O₅,将Ti和V在炼钢过程中直接合金化,实现了钒钛元素的资源化回收。通过热力学计算研究了直接合金化过程涉及到的渣系选择、合金基体选择、还原剂选择等问题。用最优炉渣成分及配铝量在1600℃进行了热力学平衡实验,弄清了铁液中Ti含量变化情况以及废弃脱硝催化剂直接合金化过程达到平衡所需要的时间。研究了在废弃脱硝催化剂直接合金化依次加入数批炉料的整个还原过程中炉渣成分变化,黏度变化。计算了炉渣在降温过程中的物相变化,找出了炉渣黏度变化与渣中固相物质析出之间的联系。利用Freeman-Carroll法得出了废弃脱硝催化剂直接合金化还原过程的动力学参数。根据热力学计算选定初始渣中CaO含量为16 wt%,CaF₂含量为37 wt%,Na₂O含量为2 wt%,还原剂铝与渣的质量比为0.35;选择工业纯铁为合金基体。根据热力学平衡实验,钢中钛含量可以达到3.1 wt%,为热力学计算值的80%,渣中绝大部分的TiO₂和V₂O₅被还原后进入了铁液中,形成铁钛钒合金,实现了废弃脱硝催化剂中钒钛元素的资源化回收。直接合金化过程大约45 min达到平衡。在废弃脱硝催化剂直接合金化依次加入3批炉料的整个还原过程中炉渣黏度均小于0.3 Pa·s,具有较好的流动性,可以满足合金化过程对炉渣黏度的要求。根据对渣的热力学计算,CaAl₄O₇和CaAl₁₂O₁₉在1400℃左右开始析出。降温过程中固相物质增多直接导致了炉渣黏度升高。每批还原后渣的黏度明显高于还原前,黏度受Al₂O₃含量影响十分明显。通过Freeman-Carroll法得出还原过程的表观活化能E=243.33 KJ/mol,反应级数n=0.13。