·184 工程科学学报，第38卷，第2期 还原气氛C0体积分数降低，对海砂矿的还原和金 氧化物含量逐渐降低，钛品位不断增加而钛回收率先 属化率的提高产生阻碍作用，且对提高精矿铁品位和 降低后升高.延长还原时间对钛品位和钛回收率没有 铁回收率的效果较小 显著影响.综合考虑还原和磁选效果，确定适宜的还 0. 原时间为30min. ·一尾矿钛品位 一。一钛回收率 固态石墨粉作还原剂还原铁钛氧化物时，海砂矿 固态碳热还原过程遵循逐级转变的原则，在加热还原 过程中会发生铁钛氧化物由高价至低价的转变.图7 % 87 为不同还原时间的产物扫描电镜图.从图中可以看 出，在还原初期，由于存在高温扩散和生成低熔点化合 物，颗粒周围生成的细小金属铁颗粒弥散分散在渣相 中，金属化率较低.此时海砂矿颗粒分为4个不同的 相区域（见图7(）)：亮白色区域是金属铁相；浅灰色 40 20 2530 35 区域是结构重排的海砂矿基体—钛磁铁矿相 还原时间/min (TTM):暗灰色是海砂矿原矿中杂质一高硅渣相，内 图6还原时间对钛富集的影响 部也含有少量铁元素：深灰色的区域是高钛伴生相. Fig.6 Effect of reduction time on the enrichment of Ti 颗粒之外的深黑色区域是还原剂石墨粉.增加还原 从图6可以看出，随还原时间的延长钛回收率先 时间（见图7(b)和(c)),铁相面积明显增加，但仍然 降低后不断增加，而尾矿钛品位不断增加至30min后 被周围的渣相包围隔离，铁相扩散聚集效果较差.随 略有下降，在还原时间为30min时尾矿钛品位和钛回 着还原时间的进一步增加（见图7(d)和(e)),越来 收率分别为57.94%和87.22%.还原时间较短，海砂 越多的渣相从碳粒熔损后留下的孔隙或颗粒间涌 矿还原不充分，还原产物中磁性物质较少，磁选时部分 出，铁相逐渐与渣分离，在海砂矿内部逐渐聚集相连 铁元素选入尾矿使得尾矿钛品位较低，但钛回收率较 形成较大的铁颗粒，从而有利于高效实现渣铁磁选 高.海砂矿随还原时间延长而进一步还原，尾矿中铁 分离 图7不同时间的还原产物显微形貌.(a)15min:(b)20min;(c)25min;(d)30min:(e)35min Fig.7 Microstructures of products after different reduction time:(a)15 min;(b)20 min:(c)25 min:(d)30 min:(e)35 min 2.3碳氧比的影响 30min,磨矿细度-0.074mm质量分数86.34%，磁感 为了确定碳氧比对海砂矿深度还原一磁选富集过 应强度50mT,分别选取不同碳氧比进行深度还原，实 程的影响，实验选取还原温度1300℃，还原时间 验结果见图8和图9.工程科学学报，第 38 卷，第 2 期 还原气氛 CO 体积分数降低［7--8］，对海砂矿的还原和金 属化率的提高产生阻碍作用，且对提高精矿铁品位和 铁回收率的效果较小． 图 6 还原时间对钛富集的影响 Fig． 6 Effect of reduction time on the enrichment of Ti 从图 6 可以看出，随还原时间的延长钛回收率先 降低后不断增加，而尾矿钛品位不断增加至 30 min 后 略有下降，在还原时间为 30 min 时尾矿钛品位和钛回 收率分别为 57. 94% 和 87. 22% ． 还原时间较短，海砂 矿还原不充分，还原产物中磁性物质较少，磁选时部分 铁元素选入尾矿使得尾矿钛品位较低，但钛回收率较 高． 海砂矿随还原时间延长而进一步还原，尾矿中铁 氧化物含量逐渐降低，钛品位不断增加而钛回收率先 降低后升高． 延长还原时间对钛品位和钛回收率没有 显著影响． 综合考虑还原和磁选效果，确定适宜的还 原时间为 30 min． 固态石墨粉作还原剂还原铁钛氧化物时，海砂矿 固态碳热还原过程遵循逐级转变的原则，在加热还原 过程中会发生铁钛氧化物由高价至低价的转变． 图 7 为不同还原时间的产物扫描电镜图． 从图中可以看 出，在还原初期，由于存在高温扩散和生成低熔点化合 物，颗粒周围生成的细小金属铁颗粒弥散分散在渣相 中，金属化率较低． 此时海砂矿颗粒分为 4 个不同的 相区域( 见图 7( a) ) : 亮白色区域是金属铁相; 浅灰色 区域 是 结 构 重 排 的 海 砂 矿 基 体———钛 磁 铁 矿 相 ( TTM) ; 暗灰色是海砂矿原矿中杂质———高硅渣相，内 部也含有少量铁元素; 深灰色的区域是高钛伴生相． 颗粒之外的深黑色区域是还原剂石墨粉． 增加还原 时间( 见图 7( b) 和( c) ) ，铁相面积明显增加，但仍然 被周围的渣相包围隔离，铁相扩散聚集效果较差． 随 着还原时间的进一步增加( 见图 7 ( d) 和( e) ) ，越来 越多的渣相从碳粒熔损后留下的孔隙或颗粒间涌 出，铁相逐渐与渣分离，在海砂矿内部逐渐聚集相连 形成较大的铁颗粒，从而有利于高效实现渣铁磁选 分离． 图 7 不同时间的还原产物显微形貌． ( a) 15 min; ( b) 20 min; ( c) 25 min; ( d) 30 min; ( e) 35 min Fig． 7 Microstructures of products after different reduction time: ( a) 15 min; ( b) 20 min; ( c) 25 min; ( d) 30 min; ( e) 35 min 2. 3 碳氧比的影响 为了确定碳氧比对海砂矿深度还原--磁选富集过 程的 影 响，实 验 选 取 还 原 温 度 1300 ℃，还 原 时 间 30 min，磨矿细度 － 0. 074 mm 质量分数 86. 34% ，磁感 应强度 50 mT，分别选取不同碳氧比进行深度还原，实 验结果见图 8 和图 9． · 481 ·