钒钛磁铁矿高炉流程冶炼过程中,钛组分大部分进入渣中难以提取和利用,造成钛资源的巨大浪费。本文以攀钢含钛高炉渣为基础,合成五元高钛高炉渣,通过添加B₂O₃改性剂使高钛高炉渣中钛组分形成一定量的黑钛石相而富集,采用热力学计算和实验研究相结合,对五元高钛高炉渣中钛组分的分布特点、改性高钛高炉渣中富钛相的析出特性、晶体特性以及高温结晶行为进行了研究。热力学计算结果表明,五元高钛渣中钛组分主要分布于钙钛矿和金红石相中。钙钛矿（CaTiO₃）、镁铝尖晶石（MgAl₂O₄）、斜辉石（CaMgSi₂O₆等）和金红石（TiO₂）是五元高钛高炉渣降温结晶过程中析出的主要物相。渣中镁铝含量同时增加时,渣中少部分的钛组分由钙钛矿向金红石转移,且钙钛矿的结晶温度下降。熔渣二元碱度增加时,钛组分由金红石向钙钛矿转移。改性剂B₂O₃加入能促使渣中的钛组分由钙钛矿向黑钛石相转移,1320℃时,熔渣中B₂O₃含量由0增加到4%,黑钛石的析出量由0增加8.3%,且粒度分布更加均匀。Mg固溶进黑钛石中,使晶体中Ti-O键的共价性增强。因而渣中的（Mg+Al）含量的适当增加,有利于形成更多的（Mg,Al）_xTi_（3-x）O₅型黑钛石并结晶析出。晶体的电子结构分析结果表明,相比于Ti₃O₅,Mg固溶进Ti₃O₅后形成的（Mg,Al）_xTi_（3-x）O₅（0<x≤1）晶体中,晶体的能带整体向正方向移动,即费米能级向负方向移动。Ti₃O₅、MgTi₂O₅和CaTiO₃的态密度分析结果表明,三个晶体的费米能级附近的价带都是由O的p轨道和Ti的d轨道贡献,Al₂TiO₅费米能级附近的价带除O的p轨道和Ti的d轨道贡献外,还有Al的s轨道和p轨道贡献。改性高钛渣结晶行为研究表明,呈雪花状的钙钛矿晶体的生长路径为:首先析出一个钙钛矿晶粒,然后另两颗晶粒在该晶粒周围生成并与其组成一个三角形。新析出的晶粒以该三角形为核心并延三角形的三边延长线生长,最终呈雪花状形貌。黑钛石晶体的生长路径为:以其最初出现的矩形晶体为核心,新生晶相沿矩形的横向和纵向向外生长,最终呈带条状形貌。钙钛矿和黑钛石共同存在时,两相竞争生长,钙钛矿晶体的生长受形核控制,黑钛石晶体的生长受扩散环节的控制。