金红石重砂富集系统：生产高品位钛白粉原料的完整技术路径

金红石是自然界中二氧化钛含量最高的天然矿物，TiO₂含量可达百分之九十以上，是生产高档钛白粉和海绵钛的优质原料。天然金红石精矿的TiO₂品位能做到百分之九十以上，但金红石在自然界很少单独出现，常与钛铁矿、锆英石、独居石和石英伴生。要将金红石从这堆邻居里干净利落地分离出来，单靠一种选矿方法远远不够，需要重选、磁选、电选乃至化学提纯的接力配合。本文从金红石的性质特征出发，完整呈现从原矿到高品位钛白粉原料的富集系统方案。

金红石的性质决定了分选路线

金红石的密度在四点二左右，比石英重得多，但相比钛铁矿四点五和锆英石四点七一又轻了一点。磁性方面，金红石是非磁性到弱磁性，与钛铁矿的强磁性有明显差异，但和锆英石、独居石混在一起难以区分。导电性是金红石的一个突出优势，它是导体矿物，而锆英石基本不导电，这一差异在电选时能被充分放大。

这些性质组合起来，决定了金红石的分离路线：重选负责甩掉石英等轻质脉石，磁选负责拆出钛铁矿，电选负责分开锆英石。对于细粒级或嵌布复杂的矿石，还可能需要浮选或酸洗介入收尾。

重选段：低成本大宗抛尾

重选是金红石分离的第一道工序，任务简单直接，用最低成本把密度低于三的脉石矿物（石英、长石）大量甩掉，让金红石和它的重矿物邻居们富集到较小的体积里。

处理粗粒级金红石砂矿，首选设备是螺旋溜槽。一台直径一米二的螺旋溜槽，单台处理量每小时四到六吨，一组十二台并联就是一条生产线。给矿浓度控制在百分之二十五到三十五，金红石沉在螺旋槽内侧，石英砂漂在外侧，底部用截矿板把重矿物切出来。螺旋粗选的金红石回收率一般在百分之九十到九十三，精矿产率百分之六到十，金红石TiO₂品位可从原矿的百分之一到二富集到百分之六到十。这段抛掉的尾矿占了总量的九成以上。

如果原矿含泥量高，螺旋溜槽前面必须加脱泥设备。水力旋流器或脱泥斗把小于零点零七四毫米的细泥脱掉，否则泥巴糊在螺旋槽面上，金红石也会跟着跑偏。

对于细粒级金红石（零点零七四到零点三毫米），螺旋溜槽回收率会明显下降，此时摇床效果更好。摇床处理量小但分选精度高，能把金红石与锆英石、钛铁矿在床面上拉开距离。一台摇床每小时处理一到两吨，适合处理螺旋产出的粗精矿。

磁选段：把钛铁矿从金红石旁边拽走

混合重矿物进入磁选车间，第一个要解决的是钛铁矿。钛铁矿是强磁性矿物，一千五百高斯的磁场就能把它吸出来，而金红石是非磁性的，弱磁场里不受力。这步用弱磁滚筒，选出的钛精矿TiO₂品位百分之四十八以上，可作为独立产品。

钛铁矿拿走以后，剩下的主要是金红石、锆英石和独居石。独居石是弱磁性矿物，可以用强磁选（一万到一万五千高斯）把它与金红石和锆英石分开。至此，磁选段的磁性矿物基本清除，非磁性产品中金红石和锆英石的混合物进入下一段处理。

静电提纯段：金红石与锆英石的最终分离

金红石和锆英石的密度差距太小，重选无法分开；两者都是非磁性矿物，磁选同样无能为力。但它们的导电性差异足够大，金红石是导体，锆英石是非导体。高压电选机利用这一差异完成最终分离。

电选机在二十到四十五千伏高压电场中工作，导体矿物（金红石）在电极上快速放电后被抛离，非导体矿物（锆英石）吸附在滚筒上被毛刷刷下。电选对给矿质量要求极为苛刻：粒度需集中在零点一到零点三毫米，含水率低于百分之零点五，物料须预热至六十摄氏度以上。这些要求决定了电选必须放在流程末尾，前端的重选和干燥必须为它创造合格的给矿条件。

经过电选的金红石精矿TiO₂品位可达百分之八十五以上，再配合磁选或酸洗，可进一步提升至百分之九十二以上。专利技术显示，采用重选—强磁选—电选组合流程，金红石精矿TiO₂含量可达到百分之九十五以上，磷含量低于百分之零点零二。

前端预处理与后端衔接

金红石重砂富集系统从原矿到最终精矿，除了上述三段核心分选工序，还需要完整的预处理和辅助环节。

洗矿与脱泥是重选前的基础准备。原矿含泥量高，槽式洗矿机或圆筒洗矿机配合高压水冲洗，把黏土打散。筛分设备去除大于二毫米的砾石和植物根茎，这一步能抛掉百分之十到二十的废石。

磨矿与分级控制粒度。金红石硬度六到六点五，磨矿时间要把握好，磨得太粗，金红石和脉石没解离；磨得太细，后续重选回收率下降。经验粒度是零点一到零点五毫米占百分之七十到八十。水力旋流器组完成分级，粗粒返回再磨，细粒进入重选，同时分出零点零三八毫米以下的细泥排入尾矿。

脱水干燥是重选和电选之间的桥梁。重选产出的精矿含水率百分之十五到三十，须经浓缩、过滤、烘干至含水率低于百分之一，电选机才能正常工作。干燥温度控制同样关键，温度过高会氧化矿物表面、改变导电性，温度过低则干燥不彻底。

达到的技术指标与实际案例

江苏东海榴辉岩型金红石矿采用分级—重选—磁选—反浮选—电选创新工艺，实现了金红石、石榴子石、绿辉石、钛铁矿的综合回收，已建成年处理六十万吨矿石的世界最大金红石原料生产基地。

江苏某原生金红石矿（原矿TiO₂品位百分之四点零一）的试验中，采用浮选—磁选联合流程，可获得金红石精矿TiO₂品位百分之八十四点六八、回收率百分之六十五点二七的指标，磁选尾矿为钛铁矿，TiO₂品位百分之四十七点五九。

河南方城金红石矿采用重选—磁选—酸洗—重选—电选联合工艺，获得金红石精矿TiO₂品位百分之九十二点一六、回收率百分之六十五点二六的指标，精矿达到国家标准（YB 837-87）二级品要求。

系统设计的关键原则

金红石重砂富集系统的设计有几个核心逻辑。

第一，重选段必须够狠。螺旋溜槽是成本最低的设备，能在这里抛掉的尾矿绝不留到后面。重选段抛掉百分之九十以上的尾矿，后续磁选和电选才能经济可行。

第二，磁选段的分档要清晰。弱磁吸走钛铁矿，强磁吸走独居石，不可用一台设备做所有工作。场强分档精确，下游电选的给矿才干净。

第三，电选段是整个流程中对给矿质量要求最苛刻的环节。前端重选的品位、脱水的含水率、分级的粒度分布，任何一个环节没做到位，电选机都无法正常工作。

第四，对于天然金红石精矿纯度不足的应用场景，可采用物理选矿与化学选矿结合的两段式路线。茂名华南钛谷项目的思路值得参考：物理选矿段（重选、电选、磁选）产出钛铁精矿，化学选矿段（还原焙烧、锈蚀、酸浸）进一步将钛铁精矿加工为高端富钛材料（人造金红石），年产高端富钛材料四十万吨以上。

金红石重砂富集系统的本质，是用重选解决的量的问题，用磁选解决的磁性的问题，用电选解决的导电性的问题，必要时用化学方法解决的纯度的问题。四段配合，每段只做自己擅长的事，最终从品位百分之一到二的原矿中，产出TiO₂含量百分之九十以上的高品位钛白粉原料。没有哪一段能包打天下，但每一段都不可或缺。