刘依然等：海砂矿旷深度还原一磁选分离实验研究 ·185 96 100 +一金属化常 793 比1.1为最优还原参数. 。一精矿铁品位 94 98 2.4磁感应强度的影响 。一铁回收率 92 保持碳氧摩尔比1.1，还原温度1300℃，还原时间 92 91 30min,磨矿细度-0.074mm质量分数86.34%，分别 94 90 选取磁感应强度25、50、75、100和125mT,研究不同磁 感应强度变化对磁选过程的影响，实验结果见图10 89 0.9 1.0 12 90 98 碳氧摩尔比 96 94 92 图8碳氧比对金属化率、精矿品位和回收率的影响 92 Fig.8 Effect of carbon ratio on the metallization,iron grade and iron 90 90 recovery of the ironsand 88 ·一精矿铁品位 ◆一尾矿钛品位 g 60 59.0 89.0 585 88.5 59 58.0 88.0 58 一。一铁回收率 57.5 574 。一钛回收率 57.0 87.5号 87.0 56.5 20 40 60 80100 120 56.0 86.5 磁感应强度mT 55.5 图10磁感应强度对磁选效果的影响 55.0 ·尾矿钛品位 85.5 Fig.10 Effect of magnetic density on the magnetic separation of the 54.5 。一钛回收率 85.0 ironsand 54.0 84.5 0.9 1.0 1.1 1.2 13 碳氧摩尔比 从图10可以看出，精矿铁品位随着磁感应强度的 图9碳氧比对钛富集的影响 增大先增加后减小，但整体变化幅度不大，对应尾矿钛 Fig.9 Effect of carbon ratio on the enrichment of Ti 品位呈现相反的变化规律.当深度还原产物的金属化 率超过90%时，在较低的磁感应强度中就能够将金属 由图8可知，改变碳氧摩尔比对精矿铁品位影响 铁与尾矿有效分开.铁的回收率随磁感应强度的增大 不大，均能达到92%以上，而对铁回收率影响较大.当 而增大.还原产物磨后磁选，金属铁会夹杂着脉石进 碳氧摩尔比低于1.1时，产物金属化率随着碳氧比的 入到精矿中，随着磁感应强度增大，FeTi,0,等弱磁性 增大而增加.碳氧比越大，能够较长时间内保证压块 矿物以及包裹着少量金属铁的脉石颗粒也将向精矿中 内部的还原气氛，加速深度还原反应和促使铁氧化物 转移，从而降低钛的回收率0。考虑精矿品位和回 充分还原.因此，适当提高碳氧摩尔比有利于提高深 收率，选定50mT为最佳磁感应强度 度还原效果，进而提高精矿铁品位和铁回收率.但当 2.5磨矿细度的影响 碳氧摩尔比超过1.1时，压块内部残碳量过高，未反应 实验选取参数为碳氧摩尔比1.1，还原温度 的石墨粉对铁相的扩散聚集长大起阻碍作用，使铁的 1300℃，还原时间30min,磁感应强度50mT.选取不 氧化物还原不完全，造成渣相、金属相难以分离，更多 同的磨矿时间，使细磨后物料的磨矿细度 的脉石矿物进入磁性产品，从而造成精矿铁品位和回 (-0.074mm质量分数)依次为50.25%、75.45%、 收率的降低.同时，压块表面极易产生裂纹使得表面 86.34%和94.49%，分别在磁选管中进行选别，实验 壳状结构遭到破坏，导致固态还原生成的C0从压块 结果见图11. 表面逸出，不利于CO的内扩散，降低压块内部还原性 从图11可以看出，随着磨矿细度的提高，精矿铁 气氛，恶化铁氧化物还原动力学条件，进而降低还原产 品位显著升高，当-0.074mm质量分数超过86.34% 物的金属化率 时，铁品位提高幅度变缓，几乎保持稳定.这主要是因 由图9所示，碳氧摩尔比低于1.1时，尾矿钛品位 为在该粒度条件下，还原产物中铁晶粒与其他脉石矿物 和钛回收率均呈现上升趋势。在一定范围内，增加碳 解离相对完全，使得精矿的金属铁品位和铁回收率均有 氧比，还原加强，金属化率增加，促进铁相颗粒聚集长 所提高.进一步增加磨矿细度，由于铁已基本达到单体 大，有利于Fe、Ti分离，因而磁选后尾矿钛品位和钛回 解离，铁品位增加趋于缓慢，且物料粒度过细，在磁选过 收率均有所提高.当碳氧摩尔比超过1.1时，未反应 程中容易流失，导致铁的回收率略有降低.尾矿钛品位 的残碳在压块中的分布会对铁相的扩散聚集起阻碍作 与铁回收率呈现的趋势相同，精矿铁回收率与尾矿钛品 用，降低尾矿钛品位和钛回收率.因此，选择碳氧摩尔 位最高值相符.磨矿细度确定为-0.074mm质量分数刘依然等: 海砂矿深度还原--磁选分离实验研究 图 8 碳氧比对金属化率、精矿品位和回收率的影响 Fig． 8 Effect of carbon ratio on the metallization，iron grade and iron recovery of the ironsand 图 9 碳氧比对钛富集的影响 Fig． 9 Effect of carbon ratio on the enrichment of Ti 由图 8 可知，改变碳氧摩尔比对精矿铁品位影响 不大，均能达到 92% 以上，而对铁回收率影响较大． 当 碳氧摩尔比低于 1. 1 时，产物金属化率随着碳氧比的 增大而增加． 碳氧比越大，能够较长时间内保证压块 内部的还原气氛，加速深度还原反应和促使铁氧化物 充分还原． 因此，适当提高碳氧摩尔比有利于提高深 度还原效果，进而提高精矿铁品位和铁回收率． 但当 碳氧摩尔比超过 1. 1 时，压块内部残碳量过高，未反应 的石墨粉对铁相的扩散聚集长大起阻碍作用，使铁的 氧化物还原不完全，造成渣相、金属相难以分离，更多 的脉石矿物进入磁性产品，从而造成精矿铁品位和回 收率的降低． 同时，压块表面极易产生裂纹使得表面 壳状结构遭到破坏，导致固态还原生成的 CO 从压块 表面逸出，不利于 CO 的内扩散，降低压块内部还原性 气氛，恶化铁氧化物还原动力学条件，进而降低还原产 物的金属化率． 由图 9 所示，碳氧摩尔比低于 1. 1 时，尾矿钛品位 和钛回收率均呈现上升趋势． 在一定范围内，增加碳 氧比，还原加强，金属化率增加，促进铁相颗粒聚集长 大，有利于 Fe、Ti 分离，因而磁选后尾矿钛品位和钛回 收率均有所提高． 当碳氧摩尔比超过 1. 1 时，未反应 的残碳在压块中的分布会对铁相的扩散聚集起阻碍作 用，降低尾矿钛品位和钛回收率． 因此，选择碳氧摩尔 比 1. 1 为最优还原参数． 2. 4 磁感应强度的影响 保持碳氧摩尔比 1. 1，还原温度 1300 ℃，还原时间 30 min，磨矿细度 － 0. 074 mm 质量分数 86. 34% ，分别 选取磁感应强度 25、50、75、100 和 125 mT，研究不同磁 感应强度变化对磁选过程的影响，实验结果见图 10． 图 10 磁感应强度对磁选效果的影响 Fig． 10 Effect of magnetic density on the magnetic separation of the ironsand 从图 10 可以看出，精矿铁品位随着磁感应强度的 增大先增加后减小，但整体变化幅度不大，对应尾矿钛 品位呈现相反的变化规律． 当深度还原产物的金属化 率超过 90% 时，在较低的磁感应强度中就能够将金属 铁与尾矿有效分开． 铁的回收率随磁感应强度的增大 而增大． 还原产物磨后磁选，金属铁会夹杂着脉石进 入到精矿中，随着磁感应强度增大，FeTi2 O4 等弱磁性 矿物以及包裹着少量金属铁的脉石颗粒也将向精矿中 转移，从而降低钛的回收率［9--10］． 考虑精矿品位和回 收率，选定 50 mT 为最佳磁感应强度． 2. 5 磨矿细度的影响 实验选取参数为碳氧摩尔比 1. 1，还 原 温 度 1300 ℃，还原时间 30 min，磁感应强度 50 mT． 选取不 同 的 磨 矿 时 间，使 细 磨 后 物 料 的 磨 矿 细 度 ( － 0. 074 mm质量 分 数) 依 次 为 50. 25% 、75. 45% 、 86. 34% 和 94. 49% ，分别在磁选管中进行选别，实验 结果见图 11． 从图 11 可以看出，随着磨矿细度的提高，精矿铁 品位显著升高，当 － 0. 074 mm 质量分数超过 86. 34% 时，铁品位提高幅度变缓，几乎保持稳定． 这主要是因 为在该粒度条件下，还原产物中铁晶粒与其他脉石矿物 解离相对完全，使得精矿的金属铁品位和铁回收率均有 所提高． 进一步增加磨矿细度，由于铁已基本达到单体 解离，铁品位增加趋于缓慢，且物料粒度过细，在磁选过 程中容易流失，导致铁的回收率略有降低． 尾矿钛品位 与铁回收率呈现的趋势相同，精矿铁回收率与尾矿钛品 位最高值相符． 磨矿细度确定为 － 0. 074 mm 质量分数 · 581 ·