本发明公开了一种转底炉还原-燃气熔炼炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法，首先将钒钛磁铁矿、还原煤及粘结剂混匀后压成球团，干燥后装入转底炉内加热到1150～1350℃，还原30～40分钟；得到的高温金属化球团直接送入用煤气作燃料的蓄热式燃气熔分炉进行熔化分离，控制燃气熔分炉温度在1500-1620℃，得到含钒铁水和钛渣；钛渣用于生产钛白粉的原料，或经过浮选工艺生产富钛料；含钒铁水进入转炉中吹氧得到钒渣和半钢，除去钒渣后半钢继续冶炼成钢水。采用低热值的煤制气作为蓄热式燃气炉熔分的原动力，使煤制气工序与熔分工序相结合，可使用低热值的高炉煤气、煤制天然气，燃气炉熔分得到的含钒铁水碳含量非常低，纯净度高。