我国钒钛磁铁矿、稀土铁矿目前主要采取高炉一转炉流程进行使用,Ti、V、RE分别集中在含钛高炉渣(Ti02=22%-29%)、钒渣(V203=12%-21%)、稀土渣(RE2O3=12%-18%)中。由于炉渣中富Ti、V、RE相“分散”且“细小”,使其选矿回收技术难度大,分离难度较高。本论文基于“选择性富集-选择性长大-选择性分离”的技术路线,以钛渣中钙钛矿、钒渣中含钒尖晶石、稀土渣中铈磷灰石为富集相,通过调整炉渣成分,同时控制合理的热处理工艺,促使炉渣中的Ti向钙钛矿(CaTiO3),V向含钒尖晶石[(Mn,Fe)(V,Cr)2O4],RE向铈磷灰石((Ca3Ce2[(Si,P)O4]3F))相富集并长大,随后将富集相充分结晶的熔渣在超重力场中进行分离。在“选择性富集-选择性长大-选择性分离”的技术路线中,“选择性富集-选择性长大”是该工艺路线顺利实施的前提,所以本论文在前人研究基础上探索了五元钛渣(CSTAM)熔体冷却过程中物相结晶规律,获得了钙钛矿的结晶量和颗粒尺寸同时达到最大值的温度区间。由于“选择性分离”技术目前仍然是传统的选矿方法(重选、浮选或磁选),均是一次资源处理方法的简单移植,难以实现炉渣中细小、分散的富集相有效分离。所以本论文首次利用超重力分离技术对五元钛渣(CSTAM)熔体中钙钛矿相在等温与非等温条件下进行了富集,均得到分层的试样。通过光学显微镜观察发现分层试样中钙钛矿相沿超重力方向呈现粒度梯度分布,该现象可以由Stokes方程进行解释。最后对分层的试样进行XRD与XRF分析,获得试样的矿相组成及钛的回收率。由于超重力富集后精矿中Ti02的品位仍偏低,为了提高精矿中Ti02的品位,分别对一次富集精矿及五元渣(CSTAM)熔体在等温条件下进行了超重力分离,分离后精矿中Ti02品位为50%左右,钛的回收率高达80%以上。虽然五元钛渣(CSTAM)为攀钢现场含钛高炉渣的主要成分,然而攀钢现场含钛高炉渣成分复杂且不稳定,所以本论文在五元钛渣(CSTAM)熔体中钙钛矿相超重力富集与分离研究基础上进一步对现场钛渣熔体中钙钛矿相进行了超重力富集与分离,分离后精矿中Ti02品位为46.36%,钛的回收率高达78.17%。超重力环境下熔体中固相颗粒迁移速度可以由式Vr=d2△ρ/18nω2r进行计算,从式中可以看出,熔体中固相颗粒迁移速度与粘度成反比,即熔渣粘度的改变会影响熔渣中富集相的分离效果。所以本论文以有价元素富集相选择性析出与长大的最佳温度区间内粘度差异较大的两种冶后熔渣(转炉提钒渣与高炉稀土渣)为研究对象,分别在超重力场中分离熔渣中的有价元素富集相,结果表明：在精矿中有价元素富集相品位及有价元素回收率同时达到最大值的前提下,粘度较大的转炉提钒熔渣中含钒尖晶石相分离过程中对应的重力系数G=1050,而粘度较小的稀土熔渣中铈磷灰石相分离过程中对应的重力系数G=500。基于超重力技术在分离钛渣熔体中钙钛矿相、钒渣熔体中含钒尖晶石相以及稀土熔渣中铈磷灰石相研究,以共生/伴生复杂铁矿熔渣分离为例,本论文提出了熔渣中有价组分超重力分离的工艺技术路线,并对超重力分离工艺装置进行了概念设计和原理验证。