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海濱砂礦經(jīng)重選富集后，通常得到含有鋯英砂、鈦鐵礦、金紅石和獨(dú)居石的混合重砂。這四種礦物的比重接近（4.2～5.5），單純依靠重選無法實(shí)現(xiàn)相互分離。但它們在磁性和導(dǎo)電性上存在明顯差異，這為磁選與電選的聯(lián)合分離提供了理論依據(jù)。一套成熟的分離方案，能夠?qū)⒒旌现厣爸械乃姆N有用礦物逐一提取為合格精礦，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。
分離方案的設(shè)計(jì)完全建立在礦物固有物理性質(zhì)的基礎(chǔ)上。
鈦鐵礦（FeTiO?）具有中等至強(qiáng)磁性，比磁化系數(shù)約為20～60×10?? cm3/g，同時(shí)呈現(xiàn)半導(dǎo)體導(dǎo)電性，比重4.7～5.0。獨(dú)居石（(Ce,La)PO?）屬于中等磁性礦物，比磁化系數(shù)約20～35×10?? cm3/g，但屬于非導(dǎo)體，比重4.9～5.5。鋯英石（ZrSiO?）為弱磁性礦物，比磁化系數(shù)僅0.2～0.5×10?? cm3/g，也是非導(dǎo)體，比重4.6～4.7。金紅石（TiO?）磁性更弱，比磁化系數(shù)約5～15×10?? cm3/g，但它是良好的導(dǎo)體，比重4.2～4.3。
這些數(shù)據(jù)表明：鈦鐵礦的磁性最強(qiáng)，獨(dú)居石次之，鋯英石和金紅石均為弱磁性；而金紅石的導(dǎo)電性遠(yuǎn)優(yōu)于其他三種。因此，分離策略可以概括為“先磁選分級(jí)，再電選提純”。
典型的分離流程從干燥和篩分開始。混合重砂含水率通常在5%～10%之間，首先送入回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，在200～220℃的溫度下將水分降至0.3%以下。干燥后的物料經(jīng)過直線振動(dòng)篩，篩除+0.5mm的粗粒連生體和-0.074mm的細(xì)粉，得到粒度均勻的0.074～0.5mm級(jí)別，進(jìn)入后續(xù)磁電選別。
隨后采用三段磁選：第一段為弱磁選，場強(qiáng)0.2～0.3T，專門分離強(qiáng)磁性的鈦鐵礦；第二段為中磁選，場強(qiáng)0.6～0.8T，分離獨(dú)居石；第三段為強(qiáng)磁選，場強(qiáng)1.3～1.5T，提取鋯英石。強(qiáng)磁選的非磁性產(chǎn)品主要是金紅石，再通過高壓電選進(jìn)一步提純。電選機(jī)電壓設(shè)定在22～25kV，輥筒溫度控制在75～80℃，金紅石作為導(dǎo)體被分離出來，非導(dǎo)體部分（少量鋯英石尾礦）可返回強(qiáng)磁選再處理。
干燥作業(yè)不僅要去除水分，還要注意控制出料溫度在85～95℃之間。溫度過高會(huì)導(dǎo)致礦物表面氧化，影響后續(xù)電選效果；溫度過低則水分殘留，磁選時(shí)礦粉容易粘附磁筒。干燥后的礦粉應(yīng)通過密閉管道輸送，避免二次吸濕。
弱磁選段推薦使用永磁輥式磁選機(jī)或濕式永磁筒式磁選機(jī)，場強(qiáng)設(shè)定在0.2～0.3T。在這個(gè)場強(qiáng)范圍內(nèi)，鈦鐵礦被有效吸附，而其他三種礦物均不被吸附。如果給料中鈦鐵礦含量較高，可以設(shè)置兩段弱磁選，確保磁性產(chǎn)品中盡量少夾帶鋯英石。
中磁選段一般采用電磁感應(yīng)輥式磁選機(jī)，場強(qiáng)提升至0.6～0.8T。獨(dú)居石在該場強(qiáng)下被吸附，而鋯英石和金紅石仍為非磁性產(chǎn)品。需要特別注意的是，獨(dú)居石具有放射性，作業(yè)區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)粉塵收集和防護(hù)。
強(qiáng)磁選段是獲得高品位鋯英石的關(guān)鍵。采用立環(huán)高梯度磁選機(jī)，背景場強(qiáng)達(dá)到1.3～1.5T。由于場強(qiáng)較高，部分弱磁性的鋯英石被吸附，而金紅石和石英等基本不被吸附。強(qiáng)磁選機(jī)的介質(zhì)板間隙建議為1.5～2mm，同時(shí)要保證沖洗水壓不低于0.4MPa，防止介質(zhì)堵塞。
電選段使用的雙輥高壓電選機(jī)，利用金紅石的良導(dǎo)體特性將其與鋯英石分離。電選前物料必須保持干燥（水分＜0.3%）且溫度在75～80℃。高壓電源的電壓穩(wěn)定性和輥筒表面的清潔度直接影響分選效果，每班需檢查毛刷磨損情況并及時(shí)更換。
以下設(shè)備配置適用于日處理混合重砂10～20噸的中型分離系統(tǒng)。
回轉(zhuǎn)干燥機(jī)：Φ1.5m×12m，配備燃燒器和溫控系統(tǒng)，用于干燥作業(yè)。
直線振動(dòng)篩：ZS-1230型，雙層篩網(wǎng)，上層篩孔0.5mm，下層篩孔0.074mm。
永磁輥式磁選機(jī)：場強(qiáng)0.2～0.3T，處理能力2～4t/h，用于弱磁選。
電磁感應(yīng)輥式磁選機(jī)：場強(qiáng)0.6～0.8T，處理能力1.5～3t/h，用于中磁選。
立環(huán)高梯度磁選機(jī)：背景場強(qiáng)1.3～1.5T，處理能力1～2t/h，用于強(qiáng)磁選。
雙輥高壓電選機(jī)：電壓22～25kV，輥筒長度800～1000mm，用于金紅石提純。
脈沖布袋除塵器：風(fēng)量15000～20000m3/h，覆蓋干燥、篩分、磁選和電選所有產(chǎn)塵點(diǎn)。
皮帶輸送機(jī)及螺旋輸送機(jī)：若干臺(tái)，用于密閉轉(zhuǎn)運(yùn)物料。
整套設(shè)備投資約120～160萬元（不含土建），可根據(jù)實(shí)際處理量調(diào)整設(shè)備規(guī)格。
為保證分離指標(biāo)，各項(xiàng)參數(shù)必須嚴(yán)格監(jiān)控。
入料水分（干燥后）：≤0.3%，超過此值會(huì)降低磁選和電選效率。
干燥溫度：200～220℃，出料溫度85～95℃。
入料粒度范圍：0.074～0.5mm，超出該范圍需返回篩分。
弱磁選場強(qiáng)：0.2～0.3T，鈦鐵礦回收率可達(dá)85%以上。
中磁選場強(qiáng)：0.6～0.8T，獨(dú)居石回收率約75%～80%。
強(qiáng)磁選場強(qiáng)：1.3～1.5T，鋯英石回收率約80%～85%。
電選電壓：22～25kV，金紅石精礦品位可達(dá)85%～92%。
電選輥筒溫度：75～80℃，確保礦粒表面干燥且導(dǎo)電性差異明顯。
操作人員每班至少檢測一次入料水分、各段場強(qiáng)和電選電壓，并根據(jù)在線分析儀反饋的產(chǎn)品品位及時(shí)微調(diào)參數(shù)。
莫桑比克楠普拉省的沿海鋯鈦砂礦是世界上典型的海濱重砂礦床，長期以來為我國提供穩(wěn)定的鋯鈦原料供應(yīng)。該礦采用重選預(yù)富集后，對(duì)混合重砂實(shí)施上述磁選與電選聯(lián)合分離工藝。生產(chǎn)實(shí)踐中，鈦鐵礦精礦的產(chǎn)率約占混合重砂的77%，TiO?品位達(dá)到52%以上，回收率接近80%。鋯英石精礦產(chǎn)率約8.5%，ZrO?品位穩(wěn)定在64%～65%之間，回收率約78%。金紅石精礦產(chǎn)率約4%，TiO?品位可達(dá)到88%～90%。獨(dú)居石精礦產(chǎn)率約0.5%，REO含量超過60%，回收率約79%。
該案例充分證明，針對(duì)四種物性差異明顯的重礦物，采用弱磁—中磁—強(qiáng)磁—高壓電選的聯(lián)合流程，能夠?qū)崿F(xiàn)綜合回收，且各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足工業(yè)要求。
在實(shí)際操作中，有時(shí)會(huì)遇到鋯英石精礦中仍含有少量獨(dú)居石，導(dǎo)致產(chǎn)品放射性超標(biāo)。此時(shí)可在強(qiáng)磁選后增加一段浮選作業(yè)，在堿性介質(zhì)（pH=8～9）中使用油酸鈉作捕收劑、硅酸鈉作抑制劑，硅酸鈉能有效抑制鋯英石，而獨(dú)居石可浮出，從而進(jìn)一步提純。
電選機(jī)分選效果突然變差，往往與入料水分或溫度有關(guān)。應(yīng)檢查干燥機(jī)出口溫度是否正常，物料在輸送過程中是否吸潮。雨季時(shí)，車間內(nèi)相對(duì)濕度可能超過70%，需要開啟除濕設(shè)備或空調(diào)，將環(huán)境濕度控制在50%以下。
如果鈦鐵礦精礦中夾帶較多的鋯英石，說明弱磁選場強(qiáng)偏高或給料層過厚。可適當(dāng)降低場強(qiáng)至0.2T左右，并調(diào)整給料斗的開度，確保物料呈單層均勻分布。
強(qiáng)磁選機(jī)介質(zhì)板經(jīng)常堵塞，多因入料中含細(xì)泥或沖洗水壓力不足。應(yīng)強(qiáng)化篩分作業(yè)，確保給料粒度大于0.074mm，同時(shí)提高沖洗水壓至0.5MPa，每班停機(jī)后對(duì)介質(zhì)板進(jìn)行高壓沖洗，每周拆出介質(zhì)板用超聲波清洗。
本套分離方案具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn)。它充分發(fā)揮磁選和電選各自的優(yōu)勢，根據(jù)磁性由強(qiáng)到弱分段作業(yè)，避免了一次高場強(qiáng)磁選造成的機(jī)械夾帶。高壓電選段采用加熱輥筒和密閉電極，保證了導(dǎo)電性差異的分選精度。整條生產(chǎn)線采用干法作業(yè)，配合完善的除塵系統(tǒng)，對(duì)環(huán)境友好。
該方案適用于海濱砂礦經(jīng)重選富集后得到的混合重砂，也適用于類似成分的古海濱砂礦或河流沖積砂礦。處理粒度的最佳范圍為0.074～0.5mm，對(duì)于更細(xì)粒級(jí)的物料（-0.074mm），可考慮采用濕式高梯度磁選作為替代，但電選段仍需脫水干燥。
以日處理混合重砂15噸的項(xiàng)目為例，建設(shè)一條完整的分離生產(chǎn)線，設(shè)備及安裝投資約180～220萬元（含土建及配套設(shè)施）。按照典型產(chǎn)率計(jì)算，每日可產(chǎn)出鈦鐵礦約11.6噸、鋯英石約1.3噸、金紅石約0.6噸、獨(dú)居石約0.08噸。按當(dāng)前市場均價(jià)估算，日產(chǎn)值約8～10萬元，年運(yùn)行300天，年產(chǎn)值約2400～3000萬元。扣除電力、人工、介質(zhì)、燃料及折舊等運(yùn)營成本（約800～1000萬元/年），年凈利潤可達(dá)1600～2000萬元。投資回收期通常為3～5個(gè)月，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。
鋯英砂、鈦鐵礦、金紅石和獨(dú)居石的分離并非難事，關(guān)鍵在于準(zhǔn)確掌握四種礦物的磁性差異和導(dǎo)電性差異，并合理配置磁選與電選段。弱磁選除鈦、中磁選除獨(dú)居石、強(qiáng)磁選提鋯、電選提金紅石——這條清晰的工藝路線已經(jīng)過多年生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，可靠且高效。對(duì)于擁有海濱重砂資源的投資者，采用此方案可以同時(shí)獲得四種合格產(chǎn)品，將資源價(jià)值最大化，是綜合利用的最佳選擇。
