钛砂选矿工艺流程及技术优化

钛砂选矿工艺流程及技术优化

钛砂矿是提取钛（TiO₂）的重要原料，主要矿物包括钛铁矿（FeTiO₃）、金红石（TiO₂），常伴生锆英石、独居石等有价矿物。由于钛砂矿通常具有矿物解离度高、粒度均匀的特点，适合采用物理选矿方法富集。本文将系统介绍钛砂选矿的工艺流程、关键技术及优化方向。

1. 钛砂矿的选矿方法概述

钛砂矿的选矿工艺主要基于矿物的密度、磁性、导电性及表面化学性质的差异，通常采用以下联合流程：

• 重选（螺旋溜槽、摇床）——粗选富集

• 磁选（干式/湿式磁选机）——分离钛铁矿

• 电选（高压电选机）——分选金红石

• 浮选（针对微细粒级）——提高精矿品位

此外，根据矿石特性，可能涉及酸洗、焙烧等化学处理方法，以提高最终产品的TiO₂含量。

2. 钛砂选矿工艺流程详解

2.1 预处理阶段

钛砂矿通常含有大量泥沙和细粒级矿物，需先进行预处理以提高后续分选效率：

• 筛分分级：采用高频振动筛（0.2~0.8mm）去除细泥（-0.075mm），减少矿泥对重选的影响。

• 水力分级：利用螺旋分级机或水力旋流器，按0.1~0.5mm粒度分级，确保重选入料均匀。

2.2 粗选阶段（重选富集）

钛铁矿（密度4.7~5.2 g/cm³）和金红石（密度4.2~4.3 g/cm³）与脉石矿物（石英、长石等，密度2.6~2.8 g/cm³）存在明显密度差异，因此重选是钛砂矿富集的核心方法。

• 螺旋溜槽：处理量大（8~12 t/h），回收率可达75%以上，适合粗粒级（0.1~0.5mm）分选。

• 摇床：用于精选，进一步提高钛精矿品位，尤其适用于细粒级（0.074~0.2mm）。

• 跳汰机：适用于较粗颗粒（+0.2mm），通过脉动水流分离高密度矿物。

2.3 精选阶段（磁选+电选）

• 磁选：钛铁矿具有弱磁性（比磁化系数~3.5×10⁻⁷ m³/kg），可采用中强磁场磁选机（0.6~1.2T）分离，而金红石无磁性，需采用其他方法分选。

• 电选：利用矿物导电性差异（金红石导电性优于钛铁矿），采用高压电选机（20~40kV）分选，尤其适用于海滨砂矿中的金红石回收。

2.4 深度提纯（浮选+酸洗）

• 浮选：针对微细粒级（-0.074mm），采用油酸钠作捕收剂，在pH=6~7条件下浮选钛矿物，提高回收率。

• 酸洗：采用15%~20%盐酸浸出钛精矿，去除表面铁质污染，使TiO₂品位提升至≥90%。

3. 关键设备选型

4. 技术经济指标

• 钛精矿品位：钛铁矿（TiO₂≥48%）、金红石（TiO₂≥90%）

• 回收率：海滨砂矿75%~85%，风化壳型矿60%~70%

• 能耗：8~12 kWh/t原矿（全流程）

5. 工艺优化方向

1. 光电分选（XRT）：用于预选抛废，提高入选品位。

2. 流态化焙烧：将钛铁矿转化为人造金红石（TiO₂≥92%）。

3. 短流程工艺：集成重-磁-电联合机组，减少中间环节。

4. 尾矿综合利用：回收锆英石、独居石等伴生矿物。

6. 环保与可持续发展

• 尾矿干排：采用浓密-压滤工艺，回水率>85%。

• 放射性矿物处理：独居石等矿物单独分选并安全处置。

• 酸洗废水处理：中和沉淀（pH 6~9达标排放）。

结论

钛砂选矿的核心是“重选-磁选-电选”联合工艺，未来发展方向包括智能化分选、短流程优化及伴生资源回收。不同矿区需根据矿石特性调整工艺参数，以实现最佳经济效益。