海砂矿是一种含钛磁铁矿,广泛分布于东南亚、新西兰和澳大利亚等沿海国家,它的储量丰富、铁含量比较稳定、并且开采成本较低,是一种潜在的铁矿石利用资源,近年来逐渐受到人们的关注。目前,除了新西兰北海岸的砂矿利用煤基还原得到部分利用外,其它的均未得到大规模的使用。气基还原相对煤基来说是一种较为清洁的还原方法,它能够避免煤中灰分进入海绵铁中,另外也能避免由于碳的过还原产生氮／碳化钛,从而减轻后续熔分过程的压力。目前关于这方面的研究较少,并且不是很充分,因此,很有必要对气基还原海砂矿作详细地研究,以期为海砂矿的有效利用提供理论依据。针对印尼海砂矿成球性能差的特点,本文采取用有机和无机粘结剂混合造球的方法,通过对粘结剂用量、造球水分、造球压力等影响球团性能因素的分析,得出造球工艺的最佳参数为：有机粘结剂用量为0.5%、膨润土用量为1%、造球水分为10%、矿粉粒度为100-150目、造球压力为10Mpa。有机粘结剂的加入放宽了对矿粉粒度的要求,同时也降低了膨润土的用量。球团焙烧实验研究表明,在950℃温度下保持30min,球团能够得到了很好的氧化,球团在1220℃下焙烧20min,能够获得较为理想的性能指标。纯氢气(H2)和纯一氧化碳(CO)还原海砂球团矿的实验表明,在800℃和850℃的还原温度下,还原产物的最终物相是FeTi03,不会出现钛氧化物；在900℃及以上温度还原时,物相中会出现钛氧化物。动力学研究表明,CO还原海砂球团矿前期受化学反应控制,接着是由化学反应和内扩散混合控制；H2还原海砂球团矿的反应限制性环节根据温度不同而有差异,800℃和850℃条件下是由两个阶段组成,反应前期是由化学反应控制,后期是由化学反应和内扩散混合控制；900～1000℃下,反应是由三个阶段组成,即前期化学反应控制,中期由化学反应和内扩散共同控制,后期由内扩散控制；研究表明,球团矿在一氧化碳还原时出现的膨胀现象主要是发生在Fe203向Fe304转变的过程。一氧化碳和氢气混合气还原实验表明,还原气中H2比例由0增大至H2：CO=1：1时,反应速率快速增加；继续增大至纯H2时,反应速率增加缓慢。总体上还原速率随温度的升高而加快。不同比例的H2和CO的混合气还原动力学限制性环节基本一致,即反应前期受化学反应控制,然后向化学反应和内扩散混合控制过渡,最后由内扩散控制。