先说三个重点
锆矿选厂的标准工艺流程按顺序为:洗矿→筛分→重选→磁选→电选,每一个环节都有自己的任务边界
洗矿和筛分负责前处理,把杂质和粗粒挡在门外;重选负责粗选富集;磁选和电选负责最终的精准分离
五个环节通过返回物料形成闭路循环,不是简单的串联,而是相互关联的回路
锆矿选厂从原矿到最终精矿,要过五关:洗矿、筛分、重选、磁选、电选。每一关都有自己的设备和任务,上一关没做好,下一关就跟着倒霉。把这五个环节串起来,辅以适当的返回回路,就构成了完整的选矿流程。下面按顺序把每个环节讲清楚。
原矿从采场拉进来,第一件事是洗矿。
锆矿原矿含泥量差别很大。海滨砂矿相对干净,但也会有少量黏土和细泥;风化壳型锆矿含泥量高,表面还裹着铁质薄膜和黏土;冲积砂矿里往往夹杂着大量砾石、卵石和矿泥。不先把这些泥洗掉,后面的筛分筛不干净,重选设备的槽面会被泥糊住,分选效果直接掉一大截。
洗矿用的设备主要是滚筒洗矿机或槽式洗矿机。原矿进入洗矿机后,在旋转或搅动作用下,黏土和细泥被水冲散,随溢流排出。洗矿水的用量一般是每吨原矿1到3吨,具体看含泥量高低。
海南文昌某石英砂尾矿的回收项目,原矿含泥量约8%到10%,经过洗矿后含泥量降到2%以下,为后续筛分和重选创造了条件。

洗过的矿石进入筛分环节。
筛分的任务是两件事:一是把粗粒杂物(如砾石、卵石、树根等)挡在外面,避免它们进入选别系统造成堵塞或磨损;二是把物料按粒度分级,不同粒级的物料用不同的设备和参数去处理,效率更高。
筛分设备主要有振动筛和滚筒筛两种。振动筛效率高、分级精度好,适合固定式选厂;滚筒筛结构简单、故障率低,更适合移动式设备。筛分点的设置要看矿石的粒度分布,通常在0.5毫米、0.3毫米或0.1毫米处切开。筛上的粗粒直接抛尾或另行处理,筛下的细粒进入重选系统。
筛分环节容易被忽视的一个细节是:筛分本身就是一种富集手段。海南文昌某石英砂尾矿中,锆钛矿物主要分布在-0.15+0.063mm粒级,通过筛分就能把目标矿物所在的粒级单独切出来,大大减轻了后续重选的负担。
重选是整个流程的核心环节,负责把锆英石、金红石、钛铁矿等重矿物从大量石英等轻矿物中富集出来。
重选段的主力设备是螺旋溜槽和摇床。螺旋溜槽处理量大、不耗电,放在粗选段,负责大量抛尾。原矿调浆后进入螺旋溜槽,比重大的矿物沉向内缘,比重小的石英等轻矿物被推到外缘,实现分离。粗选出来的粗精矿再进摇床做精选,进一步富集。
重选段通常配置两到三段作业。一段螺旋溜槽做粗选,二段螺旋溜槽做扫选,摇床做精选。这种配置的目标是:在保证回收率的前提下,把粗精矿的ZrO₂品位做到40%到50%,为后续磁选电选提供合格原料。
莫桑比克某海滨砂矿的重选段采用螺旋溜槽一粗一扫加摇床精选的配置,重矿物综合回收率做到了90%以上,粗精矿ZrO₂品位达到45%左右。

重选出来的粗精矿,经过烘干后进入磁选段。磁选的任务是把钛铁矿等有磁性矿物分离出来。
锆英石是非磁性矿物,金红石也是非磁性矿物。钛铁矿有中等磁性,独居石有弱磁性。利用磁性差异,磁选机可以把这些矿物一刀一刀切走。磁选通常分梯次进行:弱磁选(场强4000高斯左右)先拔钛铁矿等强磁性矿物,强磁选(场强10000到12000高斯)再拔独居石等弱磁性矿物。
经过磁选后,磁性部分分别产出钛精矿和独居石精矿。非磁性部分主要是锆英石和金红石的混合物,进入下一道电选环节。
磁选段的操作要点是:磁场强度要跟矿物特性匹配,过高会把非磁性矿物夹带进去,过低则磁性矿物拔不干净。同时,给矿的含水率必须控制在0.5%以下,否则颗粒之间的摩擦和吸附会干扰磁选效果。
电选是整个流程的收尾环节,负责把锆英石和金红石彻底分开。
电选的原理是利用两者的导电性差异。在高压电场中,金红石作为导体迅速放电后被甩出,锆英石作为非导体吸附在滚筒上被刷下来。电选通常配置多段作业:圆筒电选粗选加精选、筛板电选或弧板电选做扫选,确保金红石被彻底分离出去。
经过电选后,非导体产品就是最终锆英砂精矿(ZrO₂品位65%以上),导体产品就是金红石精矿(TiO₂品位85%到90%)。
电选段对入料要求最严格。水分必须低于0.5%,物料温度控制在95到110℃,粒度范围要均匀。某专利对比实验显示,烘干出料温度只有65℃时,电选产品只能到三级品;温度提到95到110℃,就能拿到一级品。
洗矿、筛分、重选、磁选、电选这五个环节不是简单的串联,而是通过返回物料形成闭路循环。
原矿先洗后筛,筛下物进重选。重选的尾矿进扫选再选一次,扫选精矿返回重选。重选精矿烘干后进磁选,磁选的磁性部分就是钛精矿和独居石精矿,非磁性部分进电选。电选的中矿返回再选,确保金红石和锆英石彻底分开。
整条流程产出四种产品:锆英砂精矿、金红石精矿、钛精矿、独居石精矿。尾矿主要是石英砂,经检测合格后可作为建筑材料外售。

洗矿和筛分之间的衔接要控制好水量。洗矿水太多,筛分效率会下降;水量太少,泥洗不干净。一般洗矿浓度控制在20%到25%比较合适。
筛分和重选之间要注意粒级匹配。筛下物进入重选前,最好再用旋流器或脱泥斗做一次分级脱泥,把-0.02mm的矿泥去掉,减少对重选槽面的干扰。
重选和磁选之间的关键是烘干。粗精矿含水率必须降到0.5%以下才能进磁选,否则磁选效果大打折扣。烘干温度控制在95到110℃,过低产品等级上不去,过高可能造成矿物表面氧化。
磁选和电选之间几乎没有独立衔接,磁选非磁性产品直接进电选。但要注意的是,磁选段必须把钛铁矿和独居石拔干净,否则残留的磁性矿物进入电选后会干扰分选。
锆矿选厂的洗矿、筛分、重选、磁选、电选五个环节,每个都有明确的边界,上一关干不好,下一关就跟着倒霉。洗矿和筛分把脏东西和粗粒挡在外面,重选把大部分重矿物收上来,磁选把有磁性的拔掉,电选把锆英石和金红石最后分开。每个环节有自己的责任边界,合在一起就是一条完整的生产线。