钛和锆的需求量与日俱增，特别是在航空航天、汽车、陶瓷、核工业等领域。在锆钛矿中，锆和钛这两种有价元素共存。如何分选成为我们面临的挑战。本文将深入探讨锆钛矿的特性，阐述常规和先进的加工方法，并重点介绍鑫海矿装如何利用创新工艺分选锆钛矿，并以实现回收率与效益倍增。
锆钛矿主要矿物及其特性
锆钛矿的经济价值在于少数几种关键矿物：
钛铁矿 (FeTiO₃)：钛的主要矿石，用于生产二氧化钛 (TiO₂) 颜料(占消费量的90%以上)和金属钛。它具有强磁性。
锆石 (ZrSiO₄)：锆的主要来源，因其耐热和耐腐蚀性而备受重视。它用于陶瓷、铸造砂和锆化学品。锆石无磁性。
金红石 (TiO₂)：一种高品位的钛矿物，钛含量高于钛铁矿，用于生产高端TiO₂颜料和金属钛。
其他有价值的伴生矿物：通常包括独居石(稀土元素的来源，但具有放射性)、白钛石(钛铁矿的蚀变产物)和石榴石。
锆钛矿加工的成功关键在于根据这些矿物独特的物理性质(如密度、磁化率和导电性)对其进行有效分离。
锆钛矿加工方法
锆钛矿的加工通常遵循多阶段的物理分选流程。基本原理流程如下所示，展示了有价矿物的顺序解离和富集过程。
1. 重力分选：关键的第一步
这是锆钛矿加工的基础阶段。由于有价矿物(钛铁矿、锆石、金红石)的密度(4.2-4.8 g/cm³)远高于石英和粘土等常见脉石矿物(2.6-2.7 g/cm³)，重力分选方法非常有效。螺旋溜槽和摇床是该阶段的主力设备，通过将高达90%的给料作为尾矿丢弃，生产出大量的重矿物精矿。
2. 磁选：分离重矿物精矿
重矿物精矿随后通过一系列磁选机进行处理。
弱磁选：去除磁铁矿和其他铁磁性杂质。
强磁选：目标是顺磁性的钛铁矿，将其与非磁性的锆石、金红石以及弱磁性的独居石分离开。
3. 电选：最终提纯
非磁性部分(此时富含锆石和金红石)经过干燥后送入电选机。此过程利用了矿物表面导电性的差异。金红石是良导体，而锆石是不良导体。当矿物通过带电辊筒时，金红石迅速失去电荷而被甩离辊筒，而锆石则保留电荷并被携带得更远，从而实现有效分离。
锆钛矿加工的主要挑战
尽管原理明确，但运营方面临着一些持续存在的挑战：
细粒度：如海南中试报告所强调，锆石和金红石等有价矿物通常比石英脉石细得多。这使回收变得困难，因为细粒矿物可能在脱泥阶段作为矿泥损失，或在重力选矿机上表现不佳。
复杂的矿物学：矿物之间的连生体会阻碍完全解离，产生难以分离的中矿，从而降低最终精矿的品位和回收率。
放射性元素：独居石和钍石等矿物的存在会在流程中引入放射性，需要制定谨慎的处理、加工和处置计划，以满足健康、安全和环境法规。
高粘土含量：原矿可能含有15-25%的粘土，如果未在一开始有效去除，会导致堵塞、矿浆粘度增加以及分选效率降低。
水和能源消耗：传统的工艺流程可能需要大量泵送，且电选需要干燥，导致运营成本高昂。
鑫海在锆钛矿加工方面的创新方法
鑫海矿装以定制化、创新和效率为核心理念，正面应对这些挑战。我们的"矿业全产业链服务(EPC+M+O)"(设计、采购、施工、管理和运营)确保了从概念到生产的无缝衔接。
1. 精准导向的选矿试验
鑫海将选矿试验视为成功的基石，而非例行公事。我们进行详尽的试验以准确表征矿石特性，并在任何资本投入之前模拟整个工艺流程，以确定有效且经济的方案。这是投资成功的关键。
2. 流程优化："五减一加"原则
我们的专业能力体现在项目创新中。在莫桑比克10000t/d项目中，鑫海工程师通过以下方式优化了流程：
五减：取消了在扫选之前不必要的步骤，如再磨和再选循环，简化了布局。
一加：在关键设备前增加了必要的步骤，如除渣装置，以防止堵塞。
这种方法降低了资本和运营成本，同时提高了整体可靠性。
3. 智能化工厂设计，提升效率
鑫海利用3D设计和模块化钢结构，以实现更快的建设和更好的布局优化。莫桑比克项目的一个关键创新是设计工厂以最大限度地利用自然地形，实施自流输送系统。与传统设计相比，这减少了8台砂泵，并降低了500kW的装机功率，从而带来了显著的长期节能效益。
4. 处理复杂情况的专业知识
凭借在莫桑比克管理五个钛锆生产线的经验，鑫海在处理细颗粒、富粘土矿石和放射性矿物方面拥有深厚的运营知识，确保项目不仅技术可靠，而且合规安全。
鑫海实战：项目案例研究
项目：莫桑比克10000t/d钛锆砂矿选矿厂
矿石类型：海滨砂矿，约含90%石英，含有钛铁矿、锆石和金红石。
目标：生产达到指定品位和回收率的钛铁矿和锆石粗精矿。
鑫海解决方案与成果：
流程：筛分与脱泥 → 螺旋重力分选(粗选、精选、扫选)→ 弱磁选(除铁)→ 强磁选(钛铁矿富集)→ 锆石回路(螺旋溜槽+摇床)。
关键创新：优化布局实现自流，大幅减少泵送需求。
成果：工厂持续达到目标：
钛铁矿精矿：TiO₂品位40-42%，回收率超过71%。
锆石精矿：ZrO₂品位31-35%，回收率超过80%。
设备运转率：试运行期间达到95.45%，显示出卓越的可靠性。
最近几年国内新建的锆钛矿精加工项目几乎都是由鑫海提供设计的！鑫海的矿石精加工、吃干榨尽、精细化、流程化、自动化、智能化、绿色矿山等诸多设计理念，已成为行业全球先进水平！如果您有选矿项目，请联系鑫海，获取定制化解决方案。
