锆英砂、金红石、钛铁矿、独居石分离联合工艺

先说三个重点

• 四种矿物的分离核心逻辑：钛铁矿有磁性，独居石有磁性，金红石导电，锆英石既不导电也没磁性，利用这三把刀先后下刀

• 标准流程是先重选富集，再磁选分段拔磁性矿物，最后电选完成非磁性矿物的分离

• 分离顺序一旦搞错，后续分选边界会变得模糊，产品品位很难拉上去

锆英砂、金红石、钛铁矿、独居石这四种矿物经常共生于海滨砂矿中。把它们一个一个分开，拿到各自的合格精矿，是锆钛选厂最核心的任务。这四种矿物在密度、磁性、导电性上各有差异，用联合工艺逐层剥离，每切一刀带走一种矿物，剩下的就是目标产品。

四种矿物的物理性质差异

在说工艺之前，先把这四种矿物的核心物理性质搞清楚。下表汇总了它们在磁性和导电性上的关键差异：

钛铁矿的密度跟锆英石接近，重选分不开它们，但钛铁矿有强磁性，磁选一刀就切走了。独居石密度最高，但它最值钱的特性是有弱磁性，可以在强磁选阶段被分离出来。金红石和锆英石都没磁性，但金红石导电，锆英石不导电，电选是它们最后分开的手段。

所以整个工艺的剥离顺序是：先用重选把轻矿物（石英等）抛掉，再用磁选把钛铁矿和独居石依次拔掉，最后用电选把金红石和锆英石分开。

重选预富集：第一步把脉石抛掉

原矿中90%以上是石英等轻矿物，直接进磁选不现实，必须先通过重选大量抛尾。螺旋溜槽是粗选的主力，比重大的重矿物（锆英石、金红石、钛铁矿、独居石）被富集，石英等轻矿物被甩到尾矿中。粗精矿再进摇床做精选，把重矿物之间的互含降到最低，为后续磁电选创造条件。

在国外某海滨砂矿的试验中，重选预富集得到的混合粗精矿，四种重矿物总回收率达到了90%以上，为后续分离提供了合格的入料。

磁选分段：钛铁矿先走，独居石后走

磁选是整个分离流程中最关键的一刀，因为四种矿物中只有钛铁矿和独居石有磁性，而且两者的磁性强度不同，可以分梯次切除。

中磁选拔钛铁矿。 磁场强度设置在4000到6000高斯，钛铁矿和磁铁矿这类强磁性矿物被吸走，产出的就是钛精矿。这一步处理量大、成本低，先把好摘的果子摘了。

强磁选拔独居石。 磁场强度提升到10000到12000高斯，把弱磁性的独居石从非磁性物料中分离出来。独居石是稀土磷酸盐矿物，价值高，单独回收能显著提高项目的综合效益。

经过这两段磁选，磁性部分分别产出钛精矿和独居石精矿。非磁性部分只剩下锆英石和金红石的混合物，进入下一道工序。

莫桑比克某锆钛矿采用这一配置，中磁选场强6000Gs，强磁选场强10000Gs，分别产出钛精矿和独居石精矿，非磁性产品中锆英石和金红石的品位大幅提升。

电选：最后把锆英石和金红石分开

磁选后的非磁性物料进入电选段。锆英石是非导体，金红石是导体，两者在高压电场中走向完全不同的两条路。金红石在电晕电场中充电后迅速放电，在离心力作用下被甩出，落入导体产品槽；锆英石电荷留得住，吸附在辊筒上被刷下来。

电选通常配置多段作业。国外某海滨砂矿采用圆筒电选粗选加精选、筛板电选和弧板电选做扫选，一级锆英石精矿ZrO₂品位达到66.40%，金红石精矿TiO₂品位达到85%到90%。

典型全流程配置

综合国内外多个成功案例，四种矿物的分离联合工艺完整流程大致如下：

原矿准备段：原矿经筛分除杂、洗矿脱泥后，调浆进入重选段。

重选段：螺旋溜槽一粗一扫，产出混合重矿物粗精矿，粗精矿进摇床精选，得到重矿物混合精矿。尾矿主要为石英，直接排走。

磁选段：混合精矿烘干后，先过中磁选（场强4000-6000Gs），磁性产品为钛精矿；非磁性产品进强磁选（场强10000-12000Gs），磁性产品为独居石精矿。非磁性产品进入电选段。

电选段：磁选后的非磁性产品进高压电选机，经粗选、精选、扫选多段作业，产出金红石精矿和锆英砂精矿。

如果入料中四种矿物的含量差异很大，流程细节需要做相应调整。钛铁矿含量高时，中磁选需要更强的抛尾能力，可能需要两段中磁选串联。独居石含量低时，强磁选可以适当降低场强，减少设备台数。金红石含量高时，电选的精选段要做多几次，把品位拉上去。

实际案例数据

这套联合工艺在实际生产中已经得到充分验证，以下三组数据来自不同矿区的生产实践：

莫桑比克某海滨砂矿采用重选-磁选-电选联合流程，一级锆英石精矿ZrO₂品位65.56%，回收率41.86%；三级锆英石精矿ZrO₂品位64.65%，回收率34.22%；两级综合回收率达到76.08%。金红石精矿TiO₂品位85%以上。

国内某锆钛选厂处理的原料含ZrO₂ 0.74%、TiO₂ 7.55%，采用重选-磁选-电选流程，获得锆英砂精矿ZrO₂品位60%到65%，回收率77.71%；金红石精矿TiO₂品位85%到90%；钛精矿TiO₂品位46%到48%。

国外某细粒级海滨砂矿采用湿式平环强磁选预选，再经电选-磁选-重选精选稀土矿物，干法磁选-电选锆英石，电选-磁选金红石的分段处理，锆、钛、稀土综合回收率分别达到了97.08%、76.86%、88.13%。

几个需要特别注意的操作细节

烘干温度直接影响电选效果。粗精矿烘干后出料温度控制在95到110℃时，后续电选能拿到一级品；但如果出料温度只有65℃，最终产品等级会掉到三级，回收率也差十几个百分点。

先磁后电的顺序不能乱。钛铁矿有磁性，如果先过电选，钛铁矿作为导体会和金红石一起被甩出，后续分离难度增加。先用磁选把钛铁矿和独居石拔干净，再用电选处理锆英石和金红石，这是经过验证的最优顺序。

分级对磁选和电选的影响很大。不同粒级的矿物在磁场和电场中的受力状态不同，粗细混在一起会互相干扰。条件允许时，在磁选和电选前用振动筛或水力旋流器做一次分级，不同粒级用不同参数处理，效果会更好。

锆英砂、金红石、钛铁矿、独居石这四种矿物的分离，靠的是磁性和导电性这两把刀，按照钛铁矿→独居石→金红石→锆英石的顺序一层一层切下去，每刀都有自己的场强和参数。一刀切错了，后面的边界就糊了，品位也拉不上去。这也是为什么海滨砂矿几十年如一日用这套工艺的原因——不加水之外的任何东西，就能把四种产品都做出来。