胡兵等：印尼典型海砂矿的工艺矿物学及固态还原特性 621· 表3还原煤的工业分析（质量分数） 由固熔体分离作用析出形成的微细钛铁矿片晶而 Table 3 Proximate analysis of reducing coal % 构成布纹状或网格状结构，片晶宽度多在0.02mm Moisture Volatiles Fixed carbon Ash 以下，部分甚至小于0.0005mm而属亚微米级的范 2.64 10.36 75.66 11.34 畴.与钛铁矿连生者也表现出毗连镶嵌的特征，相 互之间的接触界线普遍较为规则平直（如图6所 按照设定的CFe摩尔比将干燥后的海砂矿与 示)，其余部分则与脉石紧密镶嵌构成不同比例的 还原煤充分混匀，称取100g混合料装入带盖的石 连生体 墨坩埚.待马弗炉内达到预设温度，将装好料的坩 埚置入炉内进行还原，保温至实验设定时间快速 取出，并在煤桶中保护冷却至室温后取样分析检 测.采用金属化率评价样品的还原程度，其计算如 下式(1)所示. 7=MFe/TFe×100% (1) 式中：n为金属化率，%；MFe为还原样品金属铁的 100m 含量，%；TFe为还原样品中铁品位，%. 采用Bruker D8-ADVANCE型X射线衍射分 Mass 析仪(XRD)鉴定海砂矿及其还原产物的物相构成 Element fraction/% 及相对含量.采用Leica DM4500P型偏反两用显 10 Fe 60.16 7.50 微镜，结合搭配能谱分析功能的FEI Quanta-200型 0.54 0 27.30 扫描电子显微镜(SEM-EDS)鉴别海砂矿及其还原 g 2.10 Fe 2.36 产物的形貌特征、矿相结构及微区成分等.采用 FEI MLA650型矿物解离分析系统(MLA)研究矿 物嵌布状态及解离、连生关系 0 3 6 8 1012 14 Energy/keV 2研究结果与讨论 图3致密均匀的板状钛磁铁矿扫描电镜及能谱分析图 Fig.3 SEM-EDS images of dense and uniform plate-shaped 2.1海砂矿的工艺矿物学特征 titanomagnetite 采用MLA结合化学物相对海砂矿的矿物组 成进行定量分析，其矿物种类较为简单，金属矿物 BSE 主要是含83.21%的钛磁铁矿、次为6.93%的赤铁 矿和1.93%的钛铁矿.脉石矿物质量分数较高的 是5.61%辉石，其次为斜长石0.51%，其他矿物包 括石英0.12%，磷灰石0.16%、石榴石0.15%及微 量的黑云母、绿泥石、方解石、蒙脱石等（合计约 026%).可见海砂矿样品为纯度较高的钛磁铁矿， 杂质含量低 对主要目的矿物钛磁铁矿的嵌布特征进行系 统研究，由于风化、搬运和磨蚀作用其多为规则的 AC:2000x HV 200KV WD:101mm 粒状，少数呈椭圆状，粒度较均匀（除个别粗者可 至0.45mm左右，一般在0.04~0.3mm之间).钛 磁铁矿最常见的赋存状态如下图3所示，呈现致 密均匀的板状结构，其中Ti、V质量分数分别在 5%和0.6%左右.总体来看，样品中绝大部分钛磁 30μm 铁矿均呈单体粒状（见图3）或铁的富连生体产出， 因4钛磁铁矿(M)与钛铁矿()交错分布扫描电镜图及元素面扫描图 二者合计分布率约占钛磁铁矿总量的95%，偶与 Fig.4 SEM image and map scanning of titanomagnetite (M)and 钛铁矿交生（见图4，图5），部分晶粒内部因包含 ilmenite(Il)cross distribution表 3 还原煤的工业分析（质量分数） Table 3   Proximate analysis of reducing coal % Moisture Volatiles Fixed carbon Ash 2.64 10.36 75.66 11.34 按照设定的 C/Fe 摩尔比将干燥后的海砂矿与 还原煤充分混匀，称取 100 g 混合料装入带盖的石 墨坩埚. 待马弗炉内达到预设温度，将装好料的坩 埚置入炉内进行还原，保温至实验设定时间快速 取出，并在煤桶中保护冷却至室温后取样分析检 测. 采用金属化率评价样品的还原程度，其计算如 下式（1）所示. η = MFe/TFe×100% （1） 式中：η 为金属化率，%；MFe 为还原样品金属铁的 含量，%；TFe 为还原样品中铁品位，%. 采用 Bruker D8-ADVANCE 型 X 射线衍射分 析仪（XRD）鉴定海砂矿及其还原产物的物相构成 及相对含量. 采用 Leica DM 4500P 型偏反两用显 微镜，结合搭配能谱分析功能的 FEI Quanta-200 型 扫描电子显微镜（SEM-EDS）鉴别海砂矿及其还原 产物的形貌特征、矿相结构及微区成分等. 采用 FEI MLA650 型矿物解离分析系统（MLA）研究矿 物嵌布状态及解离、连生关系. 2    研究结果与讨论 2.1    海砂矿的工艺矿物学特征 采用 MLA 结合化学物相对海砂矿的矿物组 成进行定量分析，其矿物种类较为简单，金属矿物 主要是含 83.21% 的钛磁铁矿、次为 6.93% 的赤铁 矿和 1.93% 的钛铁矿. 脉石矿物质量分数较高的 是 5.61% 辉石，其次为斜长石 0.51%，其他矿物包 括石英 0.12%，磷灰石 0.16%、石榴石 0.15% 及微 量的黑云母、绿泥石、方解石、蒙脱石等（合计约 0.26%）. 可见海砂矿样品为纯度较高的钛磁铁矿， 杂质含量低. 对主要目的矿物钛磁铁矿的嵌布特征进行系 统研究，由于风化、搬运和磨蚀作用其多为规则的 粒状，少数呈椭圆状，粒度较均匀（除个别粗者可 至 0.45 mm 左右，一般在 0.04～0.3 mm 之间）. 钛 磁铁矿最常见的赋存状态如下图 3 所示，呈现致 密均匀的板状结构，其中 Ti、V 质量分数分别在 5% 和 0.6% 左右. 总体来看，样品中绝大部分钛磁 铁矿均呈单体粒状（见图 3）或铁的富连生体产出， 二者合计分布率约占钛磁铁矿总量的 95%，偶与 钛铁矿交生（见图 4，图 5），部分晶粒内部因包含 由固熔体分离作用析出形成的微细钛铁矿片晶而 构成布纹状或网格状结构，片晶宽度多在 0.02 mm 以下，部分甚至小于 0.0005 mm 而属亚微米级的范 畴. 与钛铁矿连生者也表现出毗连镶嵌的特征，相 互之间的接触界线普遍较为规则平直（如图 6 所 示），其余部分则与脉石紧密镶嵌构成不同比例的 连生体. 100 μm H M 0 0 2 Ca Ca Ti Ti V V Fe Fe Si Al Mg Fe V O 4 6 8 Energy/keV Intensity Element Mass fraction/% Fe 60.16 Ti 7.50 V 0.54 O 27.30 Mg 2.10 Al 2.36 10 12 14 5 10 图 3    致密均匀的板状钛磁铁矿扫描电镜及能谱分析图 Fig.3     SEM-EDS  images  of  dense  and  uniform  plate-shaped titanomagnetite BSE M Il Ti 30 μm Fe 30 μm 30 μm 图 4    钛磁铁矿（M）与钛铁矿（Il）交错分布扫描电镜图及元素面扫描图 Fig.4     SEM  image  and  map  scanning  of  titanomagnetite  (M)  and ilmenite (Il) cross distribution 胡    兵等： 印尼典型海砂矿的工艺矿物学及固态还原特性 · 621 ·