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滨海重砂矿从开采到精矿的完整处理流程为移动粗选加固定精选两段式结构,粗选段随采场移动完成大宗尾矿抛除,精选段在固定厂区完成多产品精细分离
原矿中重矿物含量通常仅百分之一到五,粗选段可抛除九成以上尾矿,使混合重砂品位提升至百分之六十到八十五
精选段采用干燥、分级、磁选(弱磁、中磁、强磁)、电选四段式干法流程,分别产出钛铁矿、锆英石、金红石、独居石等单一精矿
埃及某海滨砂矿采用分级重选磁选联合流程,获得ZrO₂品位百分之六十五点五八、回收率百分之九十一点零五的锆英石精矿
滨海矿体呈条带状沿海岸线分布,移动粗选加固定精选是降低运输成本、实现经济开发的关键设计
滨海重砂矿贴着海岸线分布,呈条带状延绵几十公里。这类矿床规模大、埋藏浅、适合露天开采,但原矿品位极低,重矿物总含量通常只有百分之一到五。这意味着每处理一百吨原矿,有九十五到九十九吨是石英砂,真正有价值的只有一到五吨。
如果把所有物料都拉到固定选厂处理,运输成本和设备投资都无法承受。因此,滨海重砂矿的处理流程采用移动粗选加固定精选的两段式结构。粗选跟着矿走,把大量尾矿就地甩掉。精选在固定厂区完成,把混合重砂拆分成单一精矿产品。
滨海砂矿的开采方式取决于矿体位置和水位条件。矿体在潮间带或浅水区的,通常采用挖泥船或水力开采。矿体在潮上带或岸滩的,采用推土机、装载机等机械开采。
开采出来的原矿直接送入移动粗选装置。这是整个流程的关键设计,粗选设备装在履带式行走平台或浮船上,跟着采场向前推进,实现采到哪儿选到哪儿。
海南乌场海滨砂矿在八十年代就验证了这条技术路线。矿区矿体长两万米,平均宽度两百三十米,采用斗轮挖掘机采挖,通过移动皮带机送到移动选矿装置就地粗选。移动选矿平台宽五米、长八米,搭载圆锥选矿机和螺旋溜槽,处理量接近每小时一百吨,粗精矿供固定精选厂使用。
移动粗选的核心流程是:原矿进入造浆斗加水调浆,经筛分隔渣后进入圆锥选矿机或螺旋溜槽组进行粗选,产出混合重砂粗精矿。螺旋溜槽是这个环节的绝对主力,单台处理量一点五到二点五吨干矿量每小时,不耗电、无运动部件,几十台并联运行可轻松达到百吨级以上处理量。
粗选段的配置通常采用一粗一扫或一粗一扫一精。粗选螺旋产出粗精矿,扫选螺旋回收尾矿中流失的重矿物。粗选粗精矿中重矿物总含量可达百分之六十到八十五,同时抛除百分之九十到九十五的脉石尾矿。重矿物综合回收率在百分之七十五到八十五区间。
移动粗选产出的粗精矿积累到一定量后,运往固定精选厂。由于粗选段已经抛除了九成以上的尾矿,运输的物料量只有原矿的百分之五到十五,运输成本大幅降低。
粗精矿进入精选厂后,第一步是脱水烘干。粗精矿含水率通常在百分之二十到四十,而后续干式磁选和电选对物料含水率要求极其严格,必须低于百分之零点五。回转烘干机是标准配置,热风温度控制在一百五十到二百摄氏度,出料水分每三十分钟检测一次。
烘干后的物料进入分级环节。高频振动筛将物料按粒级分开,典型配置为三层筛网,分成正零点二毫米、零点一到零点二毫米、零点零七四到零点一毫米、负零点零七四毫米四个粒级。分级之后各粒级分别进入独立的磁选和电选系统,因为不同粒级的矿物在电场和磁场中的行为差异很大,混在一起选效果不好。
精选厂的核心分选工序是磁选。按磁场强度从低到高分三段进行,利用矿物磁性的差异把不同矿物逐级分离。
弱磁选是第一段。磁场强度一千到两千高斯,主要分离强磁性的磁铁矿。磁铁矿含量虽不高,但必须先去,否则会污染后续所有产品。
中磁选是第二段。磁场强度五千到八千高斯,分离中等磁性的钛铁矿。钛铁矿是滨海砂矿中占比最大的矿物,通常占粗精矿总量的百分之五十到八十。埃及某海滨砂矿采用分级重选弱磁中磁强磁联合流程,获得TiO₂品位百分之五十二点六八、回收率百分之八十八点三二的钛铁矿精矿。
强磁选是第三段。磁场强度一万二千到一万五千高斯,分离弱磁性的独居石和磷钇矿。强磁选精矿为独居石精矿产品,非磁性部分主要是锆英石和金红石,进入电选段。

磁选之后,锆英石和金红石仍混在一起。两者比重相近、磁性相同,磁选已无能为力。但两者的导电性差异显著,金红石是导体矿物,锆英石是非导体矿物。
高压电选机利用这个差异完成最终分离。工作电压二十到四十千伏,金红石因接触电阻小、电荷快速传走,在电场力作用下被抛离落入导体产品端。锆英石因电荷难以传走,被吸附在转鼓上,随转动到后方被毛刷刷下,落入非导体产品端。经过一到两段电选,可获得TiO₂品位百分之九十五以上的金红石精矿和ZrO₂品位百分之六十五以上的锆英石精矿。
埃及某海滨砂矿的实践中,锆英石精矿ZrO₂品位达到百分之六十五点五八,回收率达到百分之九十一点零五。莫桑比克某项目采用螺旋溜槽粗选、弱磁加高梯度强磁两段磁选、螺旋加摇床选锆的流程,钛精矿TiO₂品位百分之四十到四十二、回收率百分之八十五以上,锆精矿ZrO₂品位百分之三十五到四十、回收率百分之八十以上。

滨海重砂矿从开采到精矿的完整流程可以归纳为七个环节:
开采:根据矿体位置选择水力开采或机械开采,原矿就地送入粗选系统
移动粗选:螺旋溜槽或圆锥选矿机进行重选预富集,产出的粗精矿运往精选厂,尾矿就地回填
烘干:粗精矿经回转烘干机干燥,含水率降至百分之零点五以下
分级:高频振动筛按粒级分级,各粒级进入独立的分选系统
磁选:弱磁除磁铁矿,中磁收钛铁矿,强磁收独居石,非磁性部分为锆英石和金红石混合物
电选:利用导电性差异将金红石和锆英石分离,获得各自的单一精矿
产品包装与尾矿处置:各精矿产品分别包装入库,尾矿回填采空区或资源化利用
这个流程看起来环节多,但每一步都有明确的分工。重选解决富集,磁选解决分类,电选解决提纯。三者顺序不能颠倒,参数不能马虎,才能把一种低品位原矿拆分成多种合格的精矿产品。
关于本文:文中数据来源于公开文献与行业实践,具体品位、回收率和工艺参数需以实际矿石性质和试验结果为准。