·182 工程科学学报，第38卷，第2期 强磁一浮选工艺、还原焙烧一弱磁选工艺等工艺路 数相对较低，仅为55.63%，但T质量分数较高为 线”，但对于还原磁选工艺处理海砂矿领域尚未见诸 11.41%,且具有高铝、高亚铁、高磷等成分特点，采用 报道. 常规高炉冶炼工艺无法实现海砂矿中铁、钛资源的综 本文采用深度还原一磁选富集工艺处理海砂矿， 合回收利用 着重研究还原温度、还原时间和碳氧比对海砂矿固相 5000 ▲钛磁铁fr,0,hx-FeIi0s 还原和磁选过程的影响，并讨论磁感应强度和磨矿细 4500 ●一钛铁矿FTi) 度对精矿铁品位及铁回收率、尾矿钛品位及钛回收率 4000 ■一钛赤铁矿(eO-FTiO 的作用规律，这不仅可以减轻钢铁厂面对的焦煤日趋 3500 紧张的压力，而且磁选得到的高品位海绵铁可代替废 3000 钢用作电炉炼钢的原料，实现矿粉中铁、钛等有价元素 2500 的有效分离和富集，为高效利用海砂矿提供新的工艺 2000 1500 技术路线 1000 1实验 500 ◆ 20 30 40 50 60 7080 90 1.1实验原料 20) 实验采用的原料主要是海砂矿、石墨粉和少量的 图1海砂矿物相分析结果 有机黏结剂，海砂矿主要化学成分、物相分析和微观形 Fig.1 XRD pattern of the ironsand 貌结果分别见表1、图1和图2. 由图1可见，海砂矿主要物相为钛磁铁矿(TTM, 表1海砂矿化学成分（质量分数） (Fe30,)as-(Fe2Ti0,)as或Fe3-Ti,04,x=0.27± Table 1 Chemical composition of the ironsand % 0.02,磁铁矿和钛铁尖晶石的固溶体)，钛铁矿 TFe FeO Si0,AlO;Cao Mgo Mno P (FeTi0,)和钛赤铁矿(TTH,(Fe,0,）a1-(FeTiO,)ag' 55.6329.604.133.380.603.740.500.03111.41 赤铁矿和钛铁矿的固溶体).图谱衍射峰清晰，噪音峰 少，说明钛磁铁矿、钛铁矿和钛赤铁矿相的结晶情况 由表1可以看出，本实验所用海砂矿TFe质量分 良好 HAM2011 图2海砂矿扫描电镜显微形貌照片 Fig.2 SEM images of the ironsand 从图2中可以看出海砂矿基本为椭圆形颗粒，形1.2研究方法 状规则，大小均匀，粒度较粗，表面光滑，结构致密.镜 将还原剂石墨粉、海砂矿在密闭鼓风干燥箱中于 下可以看到海砂矿基体的表面存在板条状的钛赤铁矿 105℃干燥8h,直至原料中的自由水充分蒸发，然后将 （赤铁矿一钛铁矿固溶体).矿相内部各物相致密交错 海砂矿粉、石墨粉筛至1mm以下，加入1%有机黏结 生长，难以采用传统细磨选矿方式提高品位加以利用， 剂及少量水分混匀，在25MPa的压力下，压制成 因此深度还原一磁选富集是较为适合的利用方式. 中20mm×10mm的圆柱形团块.重新于密闭鼓风干燥工程科学学报，第 38 卷，第 2 期 强磁--浮 选 工 艺、还 原 焙 烧--弱 磁 选 工 艺 等 工 艺 路 线［7］，但对于还原磁选工艺处理海砂矿领域尚未见诸 报道． 本文采用深度还原--磁选富集工艺处理海砂矿， 着重研究还原温度、还原时间和碳氧比对海砂矿固相 还原和磁选过程的影响，并讨论磁感应强度和磨矿细 度对精矿铁品位及铁回收率、尾矿钛品位及钛回收率 的作用规律，这不仅可以减轻钢铁厂面对的焦煤日趋 紧张的压力，而且磁选得到的高品位海绵铁可代替废 钢用作电炉炼钢的原料，实现矿粉中铁、钛等有价元素 的有效分离和富集，为高效利用海砂矿提供新的工艺 技术路线． 1 实验 1. 1 实验原料 实验采用的原料主要是海砂矿、石墨粉和少量的 有机黏结剂，海砂矿主要化学成分、物相分析和微观形 貌结果分别见表 1、图 1 和图 2． 表 1 海砂矿化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the ironsand % TFe FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO P TiO2 55. 63 29. 60 4. 13 3. 38 0. 60 3. 74 0. 50 0. 031 11. 41 由表 1 可以看出，本实验所用海砂矿 TFe 质量分 数相 对 较 低，仅 为 55. 63% ，但 Ti 质量分数较高为 11. 41% ，且具有高铝、高亚铁、高磷等成分特点，采用 常规高炉冶炼工艺无法实现海砂矿中铁、钛资源的综 合回收利用． 图 1 海砂矿物相分析结果 Fig． 1 XＲD pattern of the ironsand 由图 1 可见，海砂矿主要物相为钛磁铁矿( TTM， ( Fe3O4 ) 0. 85--( Fe2 TiO4 ) 0. 15 或 Fe3 － x Tix O4，x = 0. 27 ± 0. 02，磁 铁 矿 和 钛 铁 尖 晶 石 的 固 溶 体) ，钛 铁 矿 ( FeTiO3 ) 和钛赤铁矿( TTH，( Fe2 O3 ) 0. 1--( FeTiO3 ) 0. 9， 赤铁矿和钛铁矿的固溶体) ． 图谱衍射峰清晰，噪音峰 少，说明钛磁铁矿、钛铁矿和钛赤铁矿相的结晶情况 良好． 图 2 海砂矿扫描电镜显微形貌照片 Fig． 2 SEM images of the ironsand 从图 2 中可以看出海砂矿基本为椭圆形颗粒，形 状规则，大小均匀，粒度较粗，表面光滑，结构致密． 镜 下可以看到海砂矿基体的表面存在板条状的钛赤铁矿 ( 赤铁矿--钛铁矿固溶体) ． 矿相内部各物相致密交错 生长，难以采用传统细磨选矿方式提高品位加以利用， 因此深度还原--磁选富集是较为适合的利用方式． 1. 2 研究方法 将还原剂石墨粉、海砂矿在密闭鼓风干燥箱中于 105 ℃干燥 8 h，直至原料中的自由水充分蒸发，然后将 海砂矿粉、石墨粉筛至 1 mm 以下，加入 1% 有机黏结 剂及 少 量 水 分 混 匀，在 25 MPa 的 压 力 下，压 制 成 20 mm × 10 mm 的圆柱形团块． 重新于密闭鼓风干燥 · 281 ·