海滨钛磁铁矿储量丰富,采选成本低廉,但用常规的选矿方法得到的铁精矿中铁品位低、TiO₂含量高,冶炼难度大,并且钛进入了高炉渣,导致钛资源的浪费。研究表明,内配煤直接还原-磁选工艺可以实现钛磁铁矿中钛、铁的有效分离,但煤中所含的灰分会进入到非磁性产品（即钛产品）中,导致钛产品中的TiO₂品位低,未实现钛的有效富集。因此,本论文采用包埋法直接还原-磁选工艺,即只将海滨钛磁铁矿压成球,煤不与钛磁铁矿混合,而是包埋在球团的周围进行直接还原焙烧,目的是实现铁和钛的同时回收。以铁品位57.29%、TiO₂品位11.42%的印尼某海滨钛磁铁矿弱磁选精矿为试样,系统研究了包埋法直接还原-磁选钛铁分离工艺及机理。考察了添加剂种类及用量、还原剂种类及用量、还原时间和温度等对包埋法直接还原-磁选钛铁分离并分别富集效果的影响。结果表明,无论加入硫酸钠或萤石,还原铁产品铁回收率和钛产品TiO₂品位均较低,不能达到目标要求。还原剂影响钛铁分离效果,烟煤为还原剂得到的还原铁产品和钛产品的各指标较无烟煤和焦炭的好。延长还原时间能够提高还原铁产品中的铁品位和铁回收率,以及钛产品中的TiO₂品位。在最佳工艺条件下,得到了铁品位为90.48%、铁回收率为90.12%、TiO₂含量为0.93%的还原铁产品和TiO₂品位为45.58%、TiO₂回收率为95.35%的钛产品,实现了钛铁分离并分别富集。采用X射线粉晶衍射、扫描电镜、能谱分析和烟气分析等方法进行了机理研究。研究表明,加入添加剂硫酸钠或萤石不仅引入杂质,而且对钛磁铁矿的还原不利。包埋法的还原效果取决于还原剂反应性,气化反应性好的还原剂还原效果更好。原因是反应性好的烟煤,较低温度下能够提供更强的还原气氛,抑制铁橄榄石的生成;而反应性差的无烟煤和焦炭则相反,最终导致铁橄榄石的生成,不仅降低铁回收率,还促进液相产生,不利于还原气体扩散,抑制了还原反应的进行。通过对还原时间和温度的研究,确定了含有Mg类质同象的钛磁铁矿还原历程为Fe₂（Mg,Fe）_0.75Ti_0.25O₄→（Fe,Mg）₂TiO₄→（Fe,Mg）TiO₃→（Fe,Mg）Ti₂O₅→MgTi₂O₅+Ti₃O₅。