浅海砂矿精选提纯方法：浅海砂矿化学与热法提纯方法

先说三个重点

浅海砂矿的精选提纯，物理方法把重矿物分开之后，化学和热法手段解决的是“最后那点杂质”和“矿物改性”的问题。化学法主要是酸浸和浮选，酸浸用来溶掉矿物表面的铁质薄膜和包裹体，浮选在重选磁选搞不定的细粒级和特殊矿物上补一刀。热法主要是焙烧，分氧化焙烧、还原焙烧和氯化焙烧三条路，用来改变矿物的物相和磁性状态，让磁选能把它们分开。物理方法和化学热法不是二选一，而是接力关系——物理法做完大产量分离，化学热法做精细化处理，把物理法分不开的那部分硬骨头啃下来。国内某含铬海滨砂矿采用重选磁选预处理加焙烧干式磁选再处理的成套工艺，将钛精矿中二氧化钛品位从百分之三十三点三提升到百分之四十七点七，三氧化二铬含量从百分之零点三六降至百分之零点零七一，实现了提钛降铬的目标。

物理方法为什么不够用

浅海砂矿经过重选、磁选、电选三段处理后，大部分矿物已经分离成单一精矿产品了。但有些问题物理方法解决不了。

钛铁矿和赤铁矿的磁性区间有重叠。海滨砂矿中的赤铁矿有一部分是磁铁矿氧化蚀变来的，保留了部分磁性，它的磁性范围和钛铁矿的磁性范围刚好叠在一起。磁选机分不清哪个是赤铁矿哪个是钛铁矿，场强调低了钛铁矿收不干净，场强调高了赤铁矿也跟着跑过来，钛精矿的铁就超标了。

锆英石颗粒表面被铁染了。部分锆石表面有铁质薄膜或者含铁粘土充填，让它带上弱磁性，在磁选过程中会跟着磁性产品跑掉，影响锆英石的回收率。

钛铁矿本身有氧化问题。钛铁矿在风化过程中会氧化蚀变，铁元素部分流失，矿物表面的钛含量升高，磁性也跟着减弱。同一批矿石里的钛铁矿，有的磁性强的已经在中磁选被吸走了，磁性弱的那部分还在非磁性产品里混着，和锆英石、金红石搅在一起。

这些物理方法搞不定的问题，就得靠化学和热法来解决。

酸浸，用化学方法洗掉表面杂质

酸浸是浅海砂矿化学提纯最常用的手段，主要用来处理石英砂和锆英石精矿表面的铁质污染。原理很简单，用酸把矿物表面的铁氧化物溶掉，让矿物露出干净表面。

某海相沉积型石英砂的提纯案例很能说明问题。原矿中二氧化硅含量百分之九十五点六八，三氧化二铁含量百分之零点一七，主要杂质是钾长石和白云母，颗粒表面粗糙，有铁质薄膜和流体包裹体。经过擦洗分级加三段磁选后，再用百分之十草酸加百分之四氢氟酸在八十摄氏度常压酸浸八小时，三氧化二铁含量降到万分之六以下，去除率百分之九十六点三，三氧化二铝含量降到万分之二十五，去除率百分之八十八点九，二氧化钛去除率百分之八十一点八。

酸浸在砂矿提纯中的角色不是主力，是收尾。前面擦洗把表面松散的泥洗掉，磁选把单体存在的磁性矿物吸走，剩下那些包裹在矿物表面、磁选吸不走的铁质薄膜，用酸浸来溶掉。酸浸效果好但成本高、废酸处理麻烦，能不用就不用，能少用就少用。

草酸是砂矿酸浸里常用的酸种，对铁氧化物的溶解效果好，而且相对温和，对设备腐蚀比盐酸和硫酸小。氢氟酸用来处理硅酸盐矿物表面的薄膜，但毒性大，使用时要严格控制。

浮选，物理方法分不开时的备用方案

浮选在浅海砂矿精选里用得不多，但在两种情况下必须上。一种是细粒级矿物的回收，重选设备对零点零五毫米以下的细粒重矿物回收率明显下降，摇床和螺旋溜槽收不干净的那部分细粒，浮选能收。另一种是矿物表面性质差异明显的物料，比如重选磁选之后石英砂里还夹着少量长石，两者密度和磁性都接近，靠重选磁选分不开，浮选利用石英和长石表面电位的差异把它们分开。

浮选在砂矿里通常是最后一段。前面重选磁选把主产品都拿走了，浮选处理的是尾矿或者中间产品，回收的是主流程里跑掉的细粒有价值矿物，或者是对主产品纯度有影响的那点残留杂质。浮选的药剂成本、设备投资、操作难度都比重选和磁选高，在砂矿流程里放在最后一段是合理的。

海滨砂矿浮选常用的药剂体系是脂肪酸类捕收剂配合调整剂。钛铁矿浮选用油酸钠做捕收剂，矿浆pH调到四到六之间，钛铁矿表面带正电吸附阴离子捕收剂，石英表面带负电不吸附，实现分离。锆英石浮选用磺酸盐类捕收剂，在弱酸性介质中效果最好。浮选之前要脱泥，细泥会消耗药剂、污染泡沫，脱泥效率要达到百分之八十以上浮选才能正常工作。

浮选的规模一般不大。处理主流程尾矿的浮选车间，处理量通常是主流程的百分之十到二十。设备用机械搅拌式浮选机，粗选扫选加精选的常规配置。浮选精矿合并到主产品中，浮选尾矿排入尾矿系统。

焙烧，用高温改变矿物本性

焙烧是浅海砂矿热法提纯的核心手段。它的逻辑和化学法不一样，化学法是把杂质溶掉，焙烧是用高温改变矿物的物相，让原本物理性质接近的两种矿物拉开差距，然后再用磁选或浸出把它们分开。

氧化焙烧是最基础的方式。钛铁矿在氧化气氛中加热到八百到九百摄氏度，二价铁被氧化成三价铁，钛铁矿的晶格结构发生变化，磁性从弱磁性变成中等磁性或者强磁性。原本和赤铁矿磁性重叠分不开的钛铁矿，经过氧化焙烧之后两者的磁性差异反而拉大了，再用磁选就能分开。

还原焙烧走另一条路。在还原气氛中加热，添加煤粉或焦炭做还原剂，把钛铁矿中的三价铁还原成二价铁或者金属铁，同时改变矿物的磁性状态。还原焙烧之后用弱磁选就能把钛铁矿吸出来，赤铁矿和其他非磁性矿物留在尾矿里。

氯化焙烧专门对付含铬的钛铁矿。铬和钛在矿物晶格中固溶，磁选分不开。在氯化气氛中加入食盐，加热到九百到一千摄氏度，铬以氯化铬的形式挥发出去，留在矿物里的铬含量大大降低。国内某含铬海滨砂矿的案例很有说服力。原钛铁矿精矿含二氧化钛百分之三十三点三、三氧化二铬百分之零点三六，经过回转窑选择性氧化焙烧，温度控制在一千摄氏度左右，焙烧后再干式磁选分离，二氧化钛品位提升到百分之四十七点七，三氧化二铬含量降到百分之零点零七一。提钛降铬的效果非常明显。

焙烧的设备主要有回转窑和多膛炉。回转窑适合大规模连续生产，物料在窑内翻滚前进，温度均匀，气氛可控。多膛炉适合处理量小、焙烧时间长的物料，炉内多层炉床，物料从上往下逐层翻落，停留时间可调。焙烧的能耗高，一吨精矿的焙烧成本通常在几百到上千块，只在产品价值够高的情况下才用。

焙烧之前的预处理很关键。入窑物料含水率要控制在百分之三以下，粒级要集中，含泥量要低。含泥量高的物料在窑内容易结圈，结圈后回转窑就得停机清理，一停就是两三天。所以焙烧段前面要有烘干和筛分，确保入窑物料质量稳定。

化学热法在精选流程中的位置

化学热法在浅海砂矿精选流程中的位置一般在物理分选之后。物理粗选先把大比例的石英砂甩掉，磁选和电选把主要矿物分开，剩下那些物理方法处理不了的问题，在流程最后用化学或热法来解决。这样化学热法处理的对象是已经富集到一定品位的精矿或中矿，处理量小，成本可控。

流程顺序通常是重选加磁选加电选先走完，产出的钛精矿如果不合格（比如铁超标或者铬超标），进焙烧段做改性和除杂。锆英石精矿如果表面铁染导致颜色发黄，进酸浸段漂白。石英砂精矿如果铁含量还偏高，进酸浸或者浮选进一步提纯。

酸浸和焙烧不是非此即彼的选择。同一个问题有时候两种方法都能解决，但成本和效果不同。钛精矿降铬，酸浸也能溶掉一部分铬，但效率远不如氯化焙烧。石英砂除铁，焙烧也能把铁氧化物变成磁性更强的形态再用磁选除去，但效果和成本都不如酸浸。具体走哪条路，要做对比试验来确定。

化学热法的规模通常比物理法小。一个日处理混合精矿一百吨的精选厂，焙烧段的处理量可能只有十到二十吨，酸浸段的处理量可能只有五到十吨。因为不是所有产品都需要化学热法处理，只有那些品质踩线或者特殊要求的产品才走这一段。

浅海砂矿精选提纯的完整思路

浅海砂矿从原矿到高纯产品的完整提纯思路是分段递进的。物理法做主体，重选抛尾、磁选分组、电选分离，三段完成百分之九十以上的分离任务。化学热法做配角，在物理法分不开或者纯度不够的地方补刀。

重选段用螺旋溜槽和摇床把石英砂和重矿物分开，处理量最大、成本最低，解决的是量大面广的轻重分离。磁选段用三盘磁选机把重矿物按磁性分成三组，解决的是不同矿物之间的分组问题。电选段处理磁选剩下的非磁性产品，靠导电性差异把锆英石和金红石分开。

酸浸段处理磁选电选之后表面有污染的矿物，把铁质薄膜溶掉，提高产品白度和纯度。焙烧段处理物理方法分不开的矿物对，改变物相拉开磁性差距，再用磁选做二次分离。

每段解决一段的问题，前一段没做干净的留给后一段补，后一段的处理量永远比前一段小。这条原则贯穿整个流程——重选处理全部原矿，磁选只处理重选的精矿，电选只处理磁选的非磁性产品，酸浸焙烧只处理某一种精矿。每一级的处理量都在缩小，成本最高的手段用在量最小的地方。

浅海砂矿的精选提纯，物理法和化学热法不是谁替代谁的关系，而是各有各的活。物理法干粗活，量大、成本低、效率高，把绝大多数矿物分好。化学热法干细活，量小、成本高、精度高，把物理法剩下的尾巴收干净。两段配合好了，百分之几的原矿品位能做到百分之九十以上的单一高纯精矿。

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