从重砂到钛精矿：钛铁重砂重力+磁选分离整线方案

钛铁矿是海滨重砂矿中储量最大的矿物，也是中国钛资源的重要来源之一。中国的钛资源储量中，钛铁矿占总储量的98%，金红石仅占2%。而在海滨砂矿中，钛铁矿常常与锆英石、独居石、金红石、锡石等重矿物混杂在一起。把它们彼此分开，是整条选线的核心任务。

钛铁重砂的选别有一个基本共识：重选做粗选，磁选做精选。重选用密度差把重矿物整体富集，磁选用磁性差把钛铁矿从重矿物混合物中分离出来。这个逻辑简单，但整线方案的细节——设备怎么配、流程怎么走、参数怎么设——决定了最终精矿的品位和回收率。

本文完整拆解一条钛铁重砂重力+磁选分离整线方案，从原矿到产品，每一段设备的选型逻辑和设计要点。

钛铁矿的“脾气”：选前必须摸清的三件事

设计整线方案之前，有参数必须搞清楚。同一个叫“钛铁矿”的矿物，不同产地、不同矿型的性质差异会直接影响流程配置。

磁性是分选的核心依据。钛铁矿属于强磁性矿物，比磁化系数约为250-300×10⁻⁶ cm³/g。锆英石和石英是非磁性矿物，独居石和磷钇矿是弱磁性矿物。这个明显的磁性差异，就是磁选能够把钛铁矿从重砂中分离出来的基础。

TiO₂品位决定产品等级。海滨砂矿原矿中钛铁矿含量通常在1-5%，TiO₂品位约45-55%。经过重选富集后，粗精矿中钛铁矿含量可达70-90%，再经磁选提纯，最终精矿TiO₂品位需达到48%以上（钛铁矿精矿的工业标准）。部分高品位矿源可直接产出TiO₂ 52-55%的精矿。

矿物表面状态影响分选效果。海滨砂矿的钛铁矿颗粒表面常有一层风化形成的铁质薄膜，这层膜会增加矿物的导电性，但也会影响磁选的灵敏度。如果原矿风化程度较高，整线方案中需要考虑擦洗或弱酸处理环节。

整线流程设计：从原矿到钛精矿的完整路径

一条典型的钛铁重砂重力+磁选分离整线，通常分为四个阶段：预先处理、重选粗选、重选精选、磁选分离。以下按流程顺序逐一拆解。

阶段一：预先处理——筛分、擦洗、脱泥

原矿砂从采场运抵选厂后，首先进入预先处理段。

筛分：采用滚筒筛或振动筛，筛孔2-5mm，除去大块卵石、贝壳和植物根茎。沙堤砂矿中的粗杂物含量不高，但这个环节不能省略——一旦粗颗粒进入螺旋溜槽，会堵塞分料管和截取器。

擦洗：这是海滨钛铁重砂流程中常被忽视但至关重要的环节。钛铁矿表面若有铁质薄膜或黏土包覆，会降低矿物表面的磁导率，影响后续磁选的分离精度。采用双轴擦洗机，擦洗浓度65-75%，时间8-12分钟。擦洗后的矿浆进入水力旋流器。

脱泥：水力旋流器组的任务是将-200目（0.074mm）的细泥和悬浮物脱除。溢流排入尾矿，底流（0.074-0.5mm）进入重选段。脱泥效率直接影响重选的分选效果——细泥含量过高时，螺旋溜槽的矿浆黏度上升，重矿物沉降速度下降，分带清晰度明显变差。

阶段二：重选粗选——螺旋溜槽承担主体富集任务

脱泥后的矿浆进入重选粗选段。这是整条线中处理量最大、设备数量最多的环节。

螺旋溜槽是粗选段的主力设备。矿浆沿螺旋槽向下流动时，钛铁矿（比重4.5-5.0）趋向槽底内缘，石英和长石（比重2.6-2.7）被推向槽底外缘。经过5-6圈螺旋运动后，矿物在槽底完成径向分带。截取器在末端将内缘的重矿物带（精矿）和外缘的轻矿物带（尾矿）分开。

单台BL-600螺旋溜槽的处理量约4-6吨/小时（干矿量）。以处理量30吨/小时的原矿为例，需要16-24台螺旋溜槽并联布置。粗选段通常采用“一粗一扫”的配置：第一组螺旋（粗选）产出粗精矿和尾矿，尾矿进入第二组螺旋（扫选）再次回收，扫选精矿返回粗选给矿，扫选尾矿最终排弃。

螺旋溜槽粗精矿产率一般为原矿量的3-8%（取决于原矿重矿物含量），精矿中重矿物含量可达75-90%。尾矿中钛铁矿含量控制在0.1-0.3%以下，钛铁矿回收率可达85-92%。

阶段三：重选精选——摇床完成精细分带

粗精矿进入摇床进行精选。摇床在钛铁重砂流程中的作用不仅仅是提高品位，还承担着把钛铁矿与其它重矿物初步分离的任务。

摇床床面做不对称往复运动，结合横向水流的冲刷作用，不同密度的矿物在床面上沿对角线展开。钛铁矿（比重4.5-5.0）、锆英石（比重4.6-4.7）、独居石（比重4.9-5.5）和石英（比重2.6-2.7）在床面上形成多个平行的矿物带。

操作工通过调节截取挡板位置，可以同时产出多个产品流：高比重带（钛铁矿+锆英石+独居石）、中比重带（混合中矿）、低比重带（尾矿）。其中高比重带进入磁选段，中矿返回摇床或进入单独的中矿处理系统。

摇床的给矿粒度需控制在0.04-0.5mm，给矿浓度15-25%。单台6-S摇床的处理量约0.5-1.5吨/小时，精选段通常配置4-8台摇床。

阶段四：磁选分离——把钛铁矿从重矿物堆里“拽”出来

摇床精矿中混合着钛铁矿（强磁性）、独居石（弱磁性）、锆英石（非磁性）和少量石英。磁选的任务就是把它们按磁性差异逐一分开。磁选段的设计通常包含三个层级。

第一层：强磁选分离钛铁矿

采用筒式磁选机，场强0.15-0.25T。钛铁矿在这种场强下被吸附到筒面，随筒旋转至无磁区后落入精矿槽；非磁性的锆英石和石英直接通过，进入下一段。经过这一级磁选，钛铁矿精矿的TiO₂品位可达48-52%，回收率85-92%。

第二层：中磁选回收弱磁性矿物

第一级磁选的尾矿中，仍可能含有弱磁性的独居石和磷钇矿。采用场强0.4-0.6T的中磁选机，把这些弱磁性矿物分离出来，作为稀土矿产品单独收集。这个环节对于多金属回收的经济性很重要——独居石和磷钇矿虽然产量不大（通常只有钛铁矿产量的1-5%），但价格远高于钛铁矿，能显著提升整条线的综合收益。

第三层：高梯度磁选提纯锆英石

中磁选的尾矿主要是锆英石+石英。如果需要进一步提纯锆英石，可采用高梯度磁选机（场强1.0-1.5T），除去锆英石中微量的含铁杂质，将ZrO₂品位从55-60%提升至65%以上。

产品脱水与尾矿排放

磁选产出的钛铁矿精矿（湿式磁选）进入浓缩机脱水，底流经陶瓷过滤机过滤至含水8-12%，装袋入库。独居石精矿和锆英石精矿分别进入各自的脱水包装系统。尾矿（主要为石英砂）经管道输送至尾矿库或回填采空区。

整线方案的技术参数

以下是一条处理量30吨/小时钛铁重砂重力+磁选分离整线方案的典型技术参数。

整线设计的几个关键决策点

重选段采用“一粗一扫”还是“一粗一精一扫”。一粗一扫配置简单、投资低，但粗精矿品位相对较低，后续磁选段的负荷较重。一粗一精一扫的流程更长、设备更多，但重选精矿品位更高，磁选段的处理量更小、分选效率更高。对于原矿品位较低（<1.5%）的项目，建议采用一粗一精一扫。对于原矿品位较高（>2.5%）的项目，一粗一扫足够。

磁选采用湿式还是干式。湿式磁选直接处理重选产出的矿浆，不需要干燥环节，流程简单、能耗低，但分选精度略低于干式磁选。干式磁选需要先将精矿脱水、干燥，流程更长、能耗更高，但分选精度高、产品品位更高。海滨钛铁重砂选厂的主流选择是湿式强磁选+干式中磁选的组合方案——湿式磁选承担主要的钛铁矿分离任务，干式磁选用于后续产品的进一步提纯。

回收锆英石和独居石是否值得单独设线。如果原矿中锆英石含量>0.3%、独居石含量>0.05%，单独回收的经济性较好。如果含量更低，可以将磁选尾矿作为混合重矿物出售，省去后续的精选设备投资。这个决策需要做详细的经济测算——多设一条精选线意味着增加100-150万投资和额外的运营成本，必须有对应的收益支撑。

一个容易踩的坑：磁选前的物料准备

磁选段的效率，很大程度上取决于磁选机前的物料状态。以下几个问题在现场常见：

浓度不稳定。湿式磁选机对给矿浓度敏感。浓度过高（>40%）时矿浆流动性差，矿物难以被有效吸附；浓度过低（<15%）时处理量下降、跑尾增加。应在磁选机前设置缓冲搅拌桶，配合浓度计和自动补水阀，稳定给矿浓度。

粒度不均匀。磁选机的分选效果与粒度相关。粗粒（>0.5mm）和细粒（<0.03mm）在同一磁场中的行为不同，混合给矿会导致粗粒带走过量尾矿或细粒被水流冲走。如有条件，建议在磁选前设置分级旋流器，将物料分成粗细两个粒级分别磁选。

矿物表面不干净。如果前段擦洗不彻底，矿物表面的铁膜和黏土会降低有效磁化率，导致部分钛铁矿进入尾矿。应对措施是在擦洗段增加搅拌强度和停留时间，或在擦洗后增加一次脱泥旋流器。

行业内的实际案例

海南某海滨钛铁重砂选厂，原矿含钛铁矿2.1%、锆英石0.4%、独居石0.08%。该厂采用螺旋溜槽粗选—摇床精选—湿式强磁选—干式中磁选—高梯度磁选整线方案。建成投产后，实际处理量稳定在28-32吨/小时，钛精矿TiO₂品位49.2%，回收率88.5%；锆英石精矿ZrO₂品位65.8%，回收率82%；独居石精矿回收率约70%。从投产数据看，整线方案的设计指标与实际运行指标吻合度较好。

一种常见的流程变体

对于原矿品位低、但钛铁矿嵌布粒度极细的海滨砂矿，螺旋溜槽粗选后直接上磁选的方案可能回收率不足（细粒钛铁矿在螺旋溜槽中损失较大）。此时可在螺旋溜槽和摇床之间增加离心选矿机，专门回收-0.1mm的微细粒钛铁矿。离心机利用离心力场强化细粒重矿物的沉降，对5-74μm粒级的钛铁矿回收率可达70-85%。

但这个变体不是免费的。增加离心选矿机意味着增加额外的设备投资、电耗和操作复杂度。只有在原矿中-0.1mm粒级占比超过25%时才值得考虑。

回到根本

钛铁重砂的分离整线方案，本质上是在做两件事：用重力把重的聚起来，用磁性把铁的挑出来。螺旋溜槽和摇床解决的是“富集”问题——把占原矿97%以上的轻矿物扔掉，让钛铁矿从1%富集到80%以上。磁选解决的是“分离”问题——把钛铁矿从一堆重矿物中单独挑出来，让它达到工业品级。

整条线的设计难度不在于单一设备，在于设备之间的衔接和参数的匹配。擦洗的效果影响磁选，摇床的分带影响磁选的给矿质量，磁选的浓度和粒度又决定精矿品位——每一个环节的误差都会向下游传递。一台好的整线方案，是把这些环节的容错空间都考虑进去，让操作工在合理的范围内调整，不至于一处波动就全线瘫痪。这就是工艺设计和设备堆砌的区别。