钛是21世纪最重要的金属之一,因其强耐腐蚀性,高比强度和优异的生物相容性广泛应用于航空、航海、军工、生命科学等领域。我国钛资源储量居全球首位,其中99%以钛铁矿的形式存在,这种矿石会被送入高炉进行冶炼,而其中的钛资源近一半会被带入至含钛高炉渣中。由于钛赋存状态复杂等原因,含钛高炉渣难以直接利用而被堆放处理,造成了大量钛资源的浪费以及环境的压力。熔融氧化物电解是一种以金属氧化物为电解质进行直接电解的方法,但是直接采用含钛高炉渣作为原料进行电解时,二氧化硅会被优先还原。此外,熔融状态下含钛高炉渣结构和钛的赋存状态尚不明确。因此,若能采用熔融含钛高炉渣直接电解获得钛及其合金,不仅对钛金属的提取有指导意义,还可以对攀西地区含钛高炉渣的高效利用提供新的思路。论文测量了熔融含钛高炉渣的半球温度、电导率等物理性质,通过理论计算、实验的方式获得了熔融含钛高炉渣电解过程中可以使用的液态阴极,通过对电解参数的调控及电解后阴极的真空分馏研究,开发了熔融氧化物电解-真空蒸馏处理含钛高炉渣新工艺。论文的主要结果如下:（1）采用共存理论分析和计算了熔融含钛渣内各物质的活度,通过实验研究明确了熔融含钛高炉渣及含CaF2熔融钛渣结构及钛的赋存状态。结果表明,熔融含钛渣内钛主要以TiO2和CaTiO3形式存在,且钛存在TiO44-及5配位和6配位结构。含钛渣物理性质测量结果表明含CaF2熔融钛渣相较于熔融含钛高炉渣具有更好的流动性与导电性,分子动力学模拟结果显示加入CaF2后熔体中钛扩散速率更快,钛与氧配位数从4.83下降至4.05。共存理论计算结果显示,熔融含钛渣中,碱度对SiO2活度影响更大,碱度增加,SiO2的活度较TiO2下降更为明显,这表明使用碱度较大的含钛渣进行电解更有利于钛的沉积。（2）通过对常见低熔点金属基础物理性质的评估,以及Ti4+和Si4+分别与1400℃液态锡、铋、铅、锑和铜金属结合能的计算,确认了液态锡、铋、锑和铜与Ti4+有较强的结合能力。之后,通过电解试验,证明液态锡、铋、锑和铜阴极可以实现钛的去极化沉积,但是液态铋阴极还会造成硅的沉积,因此选择了锡、锑和铜作为熔融含钛渣电解的液态阴极。与此同时,采用电动势法测量了锡钛、锑钛、锡硅和锑钙合金中钛、硅和钙的活度,结果显示1500℃时,钛在锡钛合金（含钛1wt%）中的活度（8.00 × 10-6）远小于硅在锡硅合金（含硅0.5wt%）中的活度（9.64 × 10-4）,而1400℃时,钙在锑钙合金（含钙1wt%）中的活度极低（2.00 × 10-9）,远小于钛在锑钛合金（含钛0.5wt%）中的活度（6.50 × 10-6）。（3）利用Nernst方程计算了 1500℃时Ti4+和Si4+在液态锡阴极中的沉积电位及1400℃时Ti4+和Ca2+在液态锑阴极中的沉积电位,发现采用这两种液态阴极可以实现Ti4+较大的正向电位偏移,从而使钛发生去极化沉积。通过对液态锡、锑和铜阴极在熔融含钛渣电解的实验研究,探究了电解参数对于钛金属沉积的影响,结果表明液态锡和锑阴极拥有更好的钛去极化沉积能力,液态锑阴极还可以实现金属钙的去极化沉积,且当电解质中TiO2含量在11wt%左右,电解电流密度小于0.1 Acm-2时,采用液态锡和锑阴极可以分别实现～10%和～64%的阴极电流效率。（4）探究了铱在熔融含钛高炉渣和含CaF2熔融钛渣电解过程的阳极行为,结果表明,电解过程中铱阳极会在界面处生成稳定的Ir02阻止进一步的腐蚀,但是IrO2易于与CaO反应生成CaIrO3、Ca2IrO4和Ca4IrO6从而腐蚀阳极,因此铱阳极在碱度较小的渣中具有更强的耐腐蚀性。计算了铱阳极在熔融含钛高炉渣和含CaF2熔融钛渣中化学腐蚀和电化学腐蚀速率,其化学腐蚀速率分别约为 0.07 mmh-1（0.11 gh-1）和 0.14 mmh-1（0.22 gh-1）,电化学腐蚀速率（阳极电流密度1.5Acm-2）分别约为0.13 mm h-1（0.20 gh-1）和0.17 mmh-1（0.26 gh-1）。与此同时,对电解后的阴极进行真空分馏研究,确定了合适的蒸馏参数。通过对铱阳极、液态锑阴极体系下熔融含钛高炉渣电解参数的调控,开发了新型熔融氧化物电解-真空蒸馏工艺,采用该工艺处理含钛高炉渣可以获得钛及副产品氧气和钙。