본 발명은 (a) 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; (b) 상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하는 단계; (c) 자력선별을 통하여 환원된 철을 분리하는 단계; 및 (d) 잔류물을 에어레이션(aeration)하고 산침출(acid-leaching)하여, 잔류물 내 철을 제거하여 이산화티타늄을 회수하는 단계를 포함하는 일메나이트를 이용한 이산화티타늄 제련방법에 관한 것이다. 따라서 상기 적니와 일메나이트 정광을 혼합하고 가열하여 환원하는 경우 일메나이트가 함유하는 철과 이산화티타늄뿐만 아니라 적니가 함유하는 철과 이산화티타늄을 함께 모두 분리 회수할 수 있어서 철과 이산화티타늄 회수 효율을 크게 증가시킬 수 있다.