从重矿物砂中高效回收钛铁矿的工艺

核心结论速览：

钛铁矿是海滨重砂矿中占比最大的矿物，通常占重砂总量的百分之五十到八十，是重砂选厂的产量担当

重选粗选抛尾加磁选精选提纯是回收钛铁矿的标准技术路线，螺旋溜槽负责大宗抛尾，摇床完成精细分选，磁选实现钛铁矿与其它矿物的分离

磁选是钛铁矿回收的核心环节，中场强磁选（六千到八千高斯）可将钛铁矿从混合重砂中有效分离，钛精矿TiO₂品位可达百分之四十八到五十二

分级入选、阶段选别是提升回收率的关键策略，粗粒和细粒采用不同设备与参数，可避免宽粒级物料对分选效果的干扰

钛铁矿在重砂中的赋存特征与回收价值

钛铁矿是重矿物砂矿中最主要的钛矿物，化学式为FeTiO₃，比重四点五到五点零，属于强磁性矿物，导电性中等。在海滨砂矿和河流重砂中，钛铁矿通常是占比最大的有用矿物，可达重砂总量的百分之五十到八十，是重砂选厂产量最大、产值最稳定的产品。

从重矿物砂中回收钛铁矿之所以高效可行，根本原因在于三个矿物学特征。钛铁矿在砂矿中已基本完成单体解离，不需要像岩矿那样经过破碎和磨矿才能将有用矿物从脉石中释放出来。钛铁矿与石英等脉石矿物之间存在显著的密度差（钛铁矿四点五到五点零，石英二点六五），利用重力即可高效分离。钛铁矿具有强磁性，与锆英石、金红石等非磁性矿物可通过磁选精准分离，这是实现钛铁矿与其它重矿物分组的关键手段。

原矿中钛铁矿含量通常为百分之一到五，经重选粗选后，混合重砂中钛铁矿占比可达百分之五十到八十。在此基础上再经磁选提纯，可获得TiO₂品位百分之四十八到五十二的钛精矿，直接供应钛白粉和海绵钛生产。

重选段：以最低成本完成大宗抛尾和预富集

重选是从重矿物砂中回收钛铁矿的第一道工序，核心任务是以最低成本丢弃占原矿百分之九十以上的石英尾矿，同时将钛铁矿与其它重矿物一起富集到混合重砂中。重选段通常采用螺旋溜槽作为粗选主力，摇床作为精选补充。

螺旋溜槽承担重选段的大宗抛尾任务。矿浆从螺旋槽上部给入后，在沿槽面呈螺旋状向下流动的过程中，高密度的钛铁矿在离心力和重力作用下沉到槽底内缘，低密度的石英等脉石浮在表面被水流带向外缘。通过末端分矿器将内缘精矿和外缘尾矿分别截取，一段螺旋粗选即可把原矿中百分之一到三的钛铁矿富集到混合重砂品位百分之六十到八十，同时抛除百分之八十到九十的尾矿。

螺旋溜槽在粗选段通常采用一粗一扫配置。粗选螺旋产出粗精矿，扫选螺旋处理粗选尾矿回收流失的重矿物，扫选精矿返回粗选给矿。以处理量每小时一百吨原矿的选厂为例，粗选段需配置二十四到三十二台螺旋溜槽，扫选段需十二到十六台。

摇床在重选段中承担精选任务。当螺旋粗精矿中仍含有较多残留轻矿物时，摇床通过高精度分带将钛铁矿品位进一步提升。在带有来复条的倾斜床面上，矿粒在重力、横向水流冲力和床面往复运动共同作用下按比重和粒度呈扇形分带，钛铁矿向精矿端聚集，石英等轻矿物向尾矿端排出。摇床的富集比可达十五到三十倍，一段摇床可将混合重砂中钛铁矿含量从百分之六十提升到百分之八十以上。

实际生产中，粗选段的配置根据原矿性质灵活调整。广西苍梧钛矿采用跳汰机和摇床的组合处理粗粒级物料。东胜钛矿采用螺旋选矿机和磁选机配合的重磁流程，获得合格钛铁精矿。韩国Jumundo海滨砂矿的研究表明，采用螺旋选矿机和摇床进行重选富集，可获得含钛铁矿百分之九十三的螺旋精矿产品。

分级与干燥：跨越湿法和干法的门槛

螺旋溜槽和摇床产出的混合重砂是矿浆形态，含水率通常在百分之二十到四十。而接下来的干式磁选对水分极其敏感，含水率必须低于百分之一，否则钛铁矿表面水膜会干扰磁性响应，分选精度大幅下降。

干燥前先进行筛分分级。混合重砂经高频振动筛分成正零点二毫米、零点一到零点二毫米、零点零七四到零点一毫米和负零点零七四毫米四个粒级。零点一到零点三毫米是磁选效率最高的粒级范围，不同粒级分别进入后续磁选系统采用针对性参数。

回转烘干机是主流干燥设备，筒体直径一点二到二点零米，热风温度控制在一百五十到二百摄氏度，出料温度六十到八十摄氏度。干燥温度必须严格控制，温度过高会导致钛铁矿表面氧化，颜色变暗，影响产品外观。

磁选段：钛铁矿与其它矿物的精准分离

磁选是从混合重砂中回收钛铁矿的核心环节。不同矿物具有不同的磁性强弱，通过控制磁场强度可将它们依次分开。

磁选通常按场强由低到高分三级进行。弱磁选（场强一千到二千高斯）先分离强磁性的磁铁矿。磁铁矿在重砂中价值较低，通常作为尾矿抛弃，含量高时也可作为副产品回收。

中场强磁选（场强六千到八千高斯）是提取钛铁矿的关键工序。钛铁矿属于强磁性矿物，在此场强下绝大部分被吸附。经中场强磁选得到的钛精矿TiO₂品位通常可达百分之四十八到五十二，是重砂选厂产量最大的产品。磁选后剩余的非磁性产品主要为锆英石、金红石和独居石，进入后续强磁选和电选段进一步分离。

强磁选（场强一万到一万五千高斯）用于回收弱磁性的独居石、金红石和白钛石。强磁选后仍残余的非磁性产品主要为锆英石和磷钇矿。

广西钛铁矿选矿的发展历程充分验证了磁选的核心地位。从1950年代土法板沟重选只能获得TiO₂百分之三十五到四十七的粗精矿，到机械选厂引入磁选后，钛精矿品位提升至百分之四十八以上。1980年代建设的国营选厂普遍采用磁选、电选或电磁重联合工艺，实现了钛铁矿与锆英石、独居石等伴生矿物的综合回收。

全粒级回收与流程优化策略

钛铁矿在全粒级均有分布，粗粒和细粒的分选行为差异显著。混在一起选，大颗粒和小颗粒在磁选机中受到的磁力不同，分选效果很差。分级入选是提升综合回收率的关键策略。

对于风化型钛铁矿床，原矿嵌布粒度不均且部分较细，需要采用更复杂的流程结构。云南弥勒某风化型难选钛铁矿含TiO₂百分之六点三三，采用分级入选加粗粒再磨加弱磁除铁加重选选钛加细粒弱磁选铁加强磁选钛抛尾加重选选钛的联合工艺，最终获得TiO₂品位百分之四十七点四零、回收率百分之五十三点四五的钛精矿。

内陆含黏土钛铁砂矿的选矿需要额外增加擦洗脱泥环节。国内某内陆含黏土钛铁砂矿采用擦洗脱泥加重选加磨矿加磁选加重选的联合流程，获得TiO₂品位百分之四十六点五零的钛铁矿精矿，同时回收了钛磁铁矿精矿。

低品位钛铁矿的综合回收需要优化流程中的中矿返回和再选环节。某低品位钛铁矿采用弱磁选回收铁，再对弱磁选尾矿进行一粗一精强磁选加摇床重选的联合流程，获得TiO₂品位百分之四十点八一、钛回收率百分之十八点四七的钛精矿。虽然回收率偏低，但该流程实现了铁和钛的综合回收。

综合回收与产品提纯

钛铁矿回收过程中，磁选和电选的尾矿中仍含有锆英石、独居石、金红石等有用矿物。成功的重砂选厂应实现多产品综合回收，综合效益比单一矿物选厂高百分之三十到五十。

广西多个选厂的实践表明，毛精矿经电磁选后，非导体和尾矿再进入摇床，可产出锆英石、独居石、金红石中矿，再经磁选和浮选分离获得各单一精矿。北海选厂自1967年起综合回收钛铁矿中的锆英石、独居石、金红石、黄金和锡石，实现了资源的充分利用。

当钛精矿中磷含量超标时（超过百分之零点零四），需增加除磷工序。酸浸除磷法采用稀硫酸浸泡六到二十四小时，除磷效率可达百分之八十，可将磷从百分之零点零四到零点零五降至百分之零点零二到零点零二五。

结论

从重矿物砂中高效回收钛铁矿的工艺以重选抛尾加磁选提纯为核心技术路线。螺旋溜槽和摇床在重选段完成大宗抛尾和预富集，将低品位原矿中的钛铁矿与石英等轻矿物分离。干式磁选在精选段完成最终提纯，利用钛铁矿的强磁性将其与锆英石、金红石等非磁性矿物精准分离。分级入选、阶段选别的流程设计保证粗粒和细粒各自采用最优参数，综合回收率显著提升。

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