（一）钒钛烧结矿的化学成分
钒钛烧结矿除含TiO2和V2O5外，其他化学成分与普通烧结矿相比也有较大差异，根据TiO2含量高低，钒钛烧结矿可分为高钛型(攀钢)、中钛型(承钢)和低钛型(马钢)。
与普通烧结矿的化学成分相比，钒钛烧结矿具有“三低”、“三高”的特点。即烧结矿含铁低、FeO和SiO2含量低,TiO2、MgO、Al2O3含量高。
（二）钒钛烧结矿的矿物组成
钒钛烧结矿的物相组成主要有：钛赤铁矿、钛磁铁矿、铁酸钙、钛榴石、钙钛矿、钛辉石、玻璃质等。
1.钒钛烧结矿的矿物特点
钛赤铁矿是烧结矿中的主要含铁物相，一般可占烧结矿总量的40%～50%,是赤铁矿-钛铁矿固熔体，属六方晶系，反射光下呈灰白色，强非均质性，不透明，反射率25%,以Fe2O3为晶格，除Ti外，还固溶Mg、Al、Mn等元素。钒钛烧结矿中的钛赤铁矿以粒状、斑状结构为主，少数呈他型和自型柱状。通常出现在孔洞周围或钛磁铁矿晶粒周围形成包边或花边结构。钛赤铁矿的大量存在及其连晶作用，使烧结矿具有良好的还原性和机械强度。
钛磁铁矿不同于普通烧结矿的磁性矿物，是磁铁矿-钛铁晶石固溶体，是烧结矿中的主要含铁矿物，其含量在25%～35%之间，是以Fe3O4为晶格的固熔体，其固溶有Ti、Mg、Mn、V、Al的氧化物。在反光下呈灰白色带褐色色调、均质性、反射率为18%～22%,内反射不透明、强磁性、表面可被盐酸腐蚀、呈暗褐色。主要呈自形粒状和不规则他形柱状形式。也有从硅酸盐相中析出的自形、半自形八面体(多边形断面)及细小树枝状骸晶，部分钛磁铁矿常被赤铁矿色边。
铁酸钙主要存在于熔剂性钒钛烧结矿中，并随烧结碱度增加而增加，一般占烧结矿总量的3%～20%,在反光下为灰色带蓝色色调，非均质性，反射率为16%。主要呈板粒状和针状，多与钛磁铁矿形成熔蚀结构和柱状交织结构。在残余石灰颗粒边缘形成大量的铁酸钙晶体。它具有好的还原性和高的抗压强度。
钛榴石在钒钛烧结矿中属硅酸盐相，一般占烧结矿总量的3%～15%,在熔剂性钒钛烧结矿中常可见到。主要呈粒状、浑圆状和树枝状集合体，个别区域钛榴石连成片。反射光下呈灰色，无内反色，反射率低(12%～13%).透射光下呈黄色、黄褐色，无解理，无双晶纹，属晚结晶的硅酸盐物相，对烧结矿起一定的粘结作用。从化学成分看，钒钛烧结矿中的钛榴石与天然钛榴石接近。
钙钛矿是熔剂性钒钛烧结矿主要含钛矿物，一般占烧结矿总量的2%～10%,属甲等轴晶系，反光下为灰白色，反射率为15%～16%,略低于钛磁铁矿固溶体，均质到非均质，内反射色为黄褐色，在透射光下，呈褐、黄、紫、红棕等多种颜色。干涉色一级，有时呈现异常干涉色。钙钛矿在烧结矿中主要呈粒状、纺锤状、骨架状、树枝集合体，分散于渣相或钛赤铁矿褐钛磁铁矿之间。其熔点很高(1970℃),结晶能力强，是晶出最早的物相。硬度高于钛磁铁矿。
钛辉石属斜方晶系，多呈短柱状，有时块状集合体存在，充填于钙钛矿、钛磁铁矿、钛赤铁矿之间，是钒钛烧结矿硅酸盐粘结相之一。在反射光下为深灰色，反射率稍高于玻璃相，透光下呈黄绿～浅红紫色，有效多色性。[next]
2.影响钒钛烧结矿矿物组成的因素
烧结矿的矿物组成，随着烧结原料、烧结工艺条件等的变化有所区别。
(1)碱度的影响。不同碱度对钒钛烧结矿矿物组成的影响见图.自然碱度钒钛烧结矿主要矿物为钛磁铁矿、钛赤铁矿、铁橄榄石和玻璃隐晶质，钛赤铁矿和钛磁铁矿多为自形或半自形粗晶、晶体紧密结合为连晶，是自然碱度钒钛烧结矿的主要连结方式。其次是橄榄石和玻璃质，将连晶粘结，形成细孔均匀的海绵状结构，气孔一般为1～2mm.烧结矿结构致密、强度好、转鼓指数高、成品率高。但因大量磁铁矿被氧化，需要较长时间，故垂直烧结速度低。
碱度1.0～2.0的熔剂性钒钛烧结矿，其主要矿物为钛磁铁矿、钛赤铁矿、钙铁橄榄石、钛榴石、钙钛矿、铁酸钙、钛辉石和玻璃质。
碱度大于3.0的烧结矿，钛赤铁矿固熔体减少而钛磁铁矿固溶体增加，烧结矿外观发黑、光泽暗、铁酸钙明显增加。
(2)燃料用量对矿物组成影响。钒钛烧结矿的矿物组成随燃料用量的增减而变化，当燃料用量偏低时，烧结矿中钛赤铁矿含量高而玻璃质少，粘结相不足，烧结矿强度差。随着燃料增加，还原气氛增强，烧结温度升高，烧结矿中钛磁铁矿和浮氏体明显增加，硅酸盐粘结相和铁酸钙增加，但钛赤铁矿大量减少，减弱钛赤铁矿连晶作用。当燃料超过一定量时，烧结矿中钛赤铁矿进一步降低，铁酸钙含量也低，而钙钛矿含量显著增加，此时硅酸相无甚变化。因此，提高含碳量对提高钒钛烧结矿强度并不利。
(3)TiO2含量对矿物组成的影响。随着烧结矿中TiO2含量的增加，钙钛矿量增加，铁酸钙量减少，同时钛辉石增加，玻璃质减少。[next]
（三）钒钛烧结矿的冶金性能
1.钒钛烧结矿的转鼓强度
钒钛烧结矿的转鼓强度一般较普通烧结矿低。其原因主要是:(1)烧结矿中SiO2含量低，形成的硅酸盐粘结相少;(2)由于TiO2含量较高，烧结过程中与CaO易形成性脆的钙钛矿;(3)烧结液相量少，粘结能力差。另外，由于矿物特性所决定，此种烧结矿还具有耐磨不耐摔的特点。
增加配碳量虽可改善钒钛矿的转鼓强度，但当配碳量超过一定配比时，强度反而下降。配碳量的增加可促使烧结液相量增多，有利于转鼓强度的提高，但同时由于配碳量的增加导致还原气氛加强，铁酸盐减少，钙钛矿量增加，因此，应控制适当的配碳。
2.烧结矿贮存性能
钒钛烧结矿有较好的贮存性能，其贮存自然粉化率比普通烧结矿低得多。原因在于烧结矿冷却过程中，当温度下降到675℃时普通烧结矿中的正硅酸钙(2CaO•SiO2)发生相变(由β-2CaO•SiO2向γ-2CaO转变），体积发生急剧膨胀(增加10%),引起烧结矿粉化；而钒钛烧结矿在烧结过程中无2CaO•SiO2生成，因烧结矿中SiO2含量低，即使烧结碱度达1.70,其CaO含量也仅为9.5%～9.1%,且部分CaO与TiO2形成钙钛矿(CaO•TiO2),故游离CaO极少。
3.钒钛烧结矿的还原性能
钒钛烧结矿由于氧化度高、FeO含量低，其还原性能较普通烧结矿好。影响钒钛烧结矿还原性的因素主要有碱度、FeO含量等。
(1)碱度的影响。碱度对钒钛烧结矿还原性的影响规律与普通烧结矿相似，随烧结矿碱度的提高，还原度明显上升。
(2)FeO含量的影响。钒钛烧结矿中FeO主要以钛磁铁矿和钙铁橄榄石形式存在，其还原性较差，但与普通烧结矿相比，其含量较低，相比之下还原性仍较好。随着FeO含量的增加，钒钛烧结矿还原度呈直线下降，因此，钒钛磁铁精矿烧结时，应控制适宜的FeO含量，在保证钒钛烧结矿强度的条件下，使之具有良好的还原性。
(3)TiO2含量的影响。随钒钛矿中TiO2含量的增加，烧结矿的还原度下降。一般认为由于TiO2含量的增加，势必会导致烧结矿中含铁物相(如钛赤铁矿、铁酸钙盐等)减少，而脉石矿物(如钙钛矿、钛辉石等)增加，而不利于还原气体的扩散。
4.钒钛烧结矿的低温还原粉化性能
通常认为，烧结矿低温(400～500℃)还原粉化的产生，主要是由于赤铁矿还原为磁铁矿的过程中，晶形的转变所致。钛赤铁矿有各种晶型，如粒状、斑状、树枝状、叶片状、骸晶状等。对于不同晶型，其还原粉化性能不同，其中以骸晶状菱形钛赤铁矿还原粉化最为严重。
钒钛烧结矿的低温还原粉化率RDI-3.15比普通烧结矿高得多。攀钢烧结矿的RDI-3.15一般大于55%～60%,且当普通烧结矿中加入部分钒钛物料时，烧结矿的还原粉化率也会明显上升。
钒钛烧结矿低温还原粉化率高的原因是:(1)烧结矿中含有大量的钛赤铁矿(40%～50%),其中约50%以骸晶状菱形赤铁矿存在，另外还有部分钛赤铁矿以网格状占据于钛铁矿的位置上。还原时，由于晶型转变而引起膨胀粉化。(2)烧结矿中SiO2含量低，起粘结作用的硅酸盐相少，加之不起粘结作用的钙钛矿的存在，它不仅本身性脆，而且还妨碍钛赤铁矿和钛磁铁矿间的连晶作用，抗膨胀粉化的能力降低.(3)钒钛烧结矿的物相组成较普通烧结矿的物相组成复杂，其不同的热膨胀性引起的内应力，在低温还原阶段会导致大量微裂纹的形成，从而也降低了烧结矿强度。
尽管钒钛烧结矿低温还原粉化现象较为严重，但实际生产中，尚未因烧结矿的低温还原粉化率高而引起高炉上部块状带透气恶化而成为限制冶炼强化的环节。对小高炉冶炼钒钛烧结矿的解剖调查，所测得的烧结矿粒度组成也未发现异常。
提高烧结矿中FeO含量，可以减少再生赤铁矿的数量，降低低温还原粉化率，但FeO过高会引起烧结矿还原性的恶化。为此，攀钢在成品烧结矿上喷洒卤化物水溶液，使烧结矿低温还原粉化现象得到大幅度改善。
5.钒钛烧结矿的软熔滴落性能
烧结矿的矿物组成决定了其软熔滴落性能，由于钒钛烧结矿高熔点矿物多，致使其软化温度高，同时又因高熔点矿物熔点差别大，因而其熔滴温度区间宽，且滴落过程中渣铁分离差，渣中带铁多。影响钒钛烧结矿软熔滴落性能的主要因素有烧结矿的碱度、TiO2含量等。
碱度对钒钛烧结矿软熔滴落性能的影响研究。随碱度提高，烧结矿软化开始温度(Ta)、软化终了温度(Ts)(熔化开始温度)、开始熔滴温度(Tm)上升，软化温度区间(ΔTs-a)和熔滴温度区间(Tc)变窄，压差陡升，温度(TΔp)上升，最高压差(ΔPmax)减小，熔滴带厚度(H)变薄。
TiO2含量对钒钛烧结矿软熔滴落性能的影响的的研究。随烧结矿中TiO2含量增加，开始滴落温度下降，压差陡升温度降低，最高压差减小，软熔温度区间变宽，滴落时间延长。
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