生产优质钛铁矿精矿的加工厂设计

核心结论速览：

优质钛铁矿精矿加工厂的设计核心是“重选预富集加磁选提纯加浮选精选”的联合工艺流程，根据原矿性质选择湿式或干式路线

加工厂设计须统筹破碎磨矿、重选抛尾、磁选提纯、浮选精选、脱水干燥和尾矿处理六大系统

钛铁矿精矿产品质量执行分级标准，一级品二氧化钛品位不低于百分之五十二，二级品不低于百分之五十

加工厂设计需重点关注物料平衡计算、水量平衡设计和环保设施配置，确保选厂长期稳定运行达标达产

钛铁矿精矿质量标准与产品定位

钛铁矿精矿是生产钛白粉和海绵钛的核心原料，其品质直接决定下游加工的经济性和产品质量。我国钛铁精矿砂矿产品按二氧化钛品位和杂质含量分为三个品级。一级品二氧化钛不小于百分之五十二，氧化钙加氧化镁不大于百分之零点五，磷不大于百分之零点零三。二级品二氧化钛不小于百分之五十，氧化钙加氧化镁不大于百分之零点六，磷不大于百分之零点零四。三级品二氧化钛不小于百分之五十，氧化钙加氧化镁不大于百分之一点零，磷不大于百分之零点零五。

加工厂设计的产品目标通常设定为一级品或二级品标准。国内某海滨砂矿选矿项目年处理原矿十万吨，产出的钛铁精矿二氧化钛品位百分之五十到五十二，符合二级品标准。大型项目如江苏某矿业年处理五十万吨海滨砂精矿，年产精选钛铁矿精矿约二十七万吨。中核钛白哈密项目年产钛精矿六十万吨，二氧化钛品位百分之四十七。

产品定位决定了加工厂的流程结构。若目标为一级品，须在磁选和浮选段增加精选次数。若目标为二级品，可采用较短的流程结构，降低投资和运营成本。

加工厂总体设计原则

生产优质钛铁矿精矿的加工厂设计须遵循以下原则。

流程适应性原则。钛铁矿原矿来源多样，海滨砂矿、风化残积型砂矿和原生岩矿的矿物组成和嵌布特征差异显著。海滨砂矿矿物单体解离度高，可直接进入重选加磁选流程。风化型砂矿含泥量高，须增加洗矿和脱泥工序。原生岩矿须破碎磨矿至单体解离后再进入分选流程。

分阶段富集原则。采用分段富集策略，重选段以最低成本丢弃大量脉石，磁选段实现钛铁矿与其它重矿物的分组，浮选段完成最终提纯。三段各有分工，避免单一设备承担过重的分离任务。

干湿结合原则。粗选段采用湿式重选，处理量大、成本低。精选段采用干式磁选和电选，分选精度高。干法处理前须设置脱水干燥系统，含水率须降至百分之一以下。

原矿性质分析与流程选择依据

加工厂设计的首要工作是开展工艺矿物学研究。云南弥勒某风化型钛铁矿，二氧化钛品位百分之六点三三，主要含钛矿物为钛铁矿和钛磁铁矿，矿物嵌布关系复杂、嵌布粒度不均且部分较细，属难选钛铁矿。经分级入选加磁选加重选联合工艺处理后，可获得二氧化钛品位百分之四十七点四零、回收率百分之五十三点四五的钛精矿。该案例表明低品位复杂矿的回收率受限，设计时需根据矿石性质合理设定回收率预期。

尼日利亚乔斯钛铁矿床为风化残积型砂矿，钛铁矿含量百分之四十五到五十五，矿物单体解离度达百分之九十以上，粒度分布零点一到零点八毫米占百分之七十五以上。这类矿石流程简洁，采用螺旋溜槽加摇床加湿式滚筒磁选机即可获得良好指标。

原矿中含泥量是影响流程选择的重要因素。内陆冲积矿床通常粘土含量较高，须在给料端设置强力擦洗机分解粘土团块，确保重矿物颗粒完全解离。海滨砂矿含泥量低，可直接进入重选段。

破碎磨矿系统设计

原生钛铁矿加工厂的破碎磨矿系统承担矿物单体解离任务。以中核钛白哈密项目为例，原矿粒度零到九百毫米，采用旋回破碎机粗碎、单缸圆锥破碎机中碎、高压辊磨机细碎至三毫米，经湿式闭路筛分后进入磨矿系统。

高压辊磨机的应用显著降低了磨矿能耗。原矿经高压辊磨至三毫米以下，相比传统三段破碎加球磨的流程，单位能耗降低百分之十五到二十。磨矿段采用两段球磨，一段磨至零点五毫米以下，二段磨至负二百目占百分之八十五。

对于海滨砂矿类加工厂，原矿已呈松散颗粒状，不需破碎磨矿，给料经筛分洗矿后直接进入重选段。

重选预富集系统设计

重选段的任务是以最低成本丢弃石英、长石等轻矿物，产出混合重砂。螺旋溜槽是粗选核心设备，处理量大、无需动力、运行成本低。

典型的螺旋段配置为一粗一扫。粗选螺旋产出粗精矿和尾矿，尾矿进入扫选螺旋进一步回收，扫选精矿返回粗选给矿。以处理量每小时一百吨的加工厂为例，粗选段需二十四到三十二台螺旋溜槽，扫选段需十二到十六台。螺旋粗精矿产率为原矿量的百分之三到八，重矿物含量可达百分之七十到九十。

摇床承担重选段的精选任务，处理螺旋粗精矿，进一步丢弃残存轻矿物。六到八台摇床可处理每小时四到六吨螺旋粗精矿，摇床精矿中重矿物含量应达到百分之九十以上。

某海滨砂矿选矿项目设计中，重选段采用螺旋溜槽组加摇床的组合配置，重矿物回收率可达百分之八十五到九十二。

磁选提纯系统设计

磁选是利用钛铁矿磁性进行提纯的核心工序。对于二氧化钛品位要求百分之五十以上的钛精矿，磁选段通常采用三级配置。

弱磁选采用场强零点一五到零点二T的筒式磁选机，从混合重砂中优先回收强磁性矿物，包括磁铁矿和部分钛铁矿，得到磁铁矿钛铁矿混合产品。若原矿中磁铁矿含量高，可在弱磁选前增设零点一T磁选预先分离。

中磁选采用场强零点五到零点八T的中场强磁选机，回收弱磁性矿物。对于含有独居石等伴生矿物的重砂，此段可同时回收稀土矿物。

强磁选采用场强一点二到一点五T的高梯度磁选机，进一步回收细粒级和弱磁性的钛铁矿。强磁选是提高钛铁矿总回收率的关键设备，对微细粒级矿物的回收效果显著优于普通磁选机。

新疆某钛铁矿原矿全铁品位十一点三五、二氧化钛三点八一，经高压辊磨至三毫米以下，干法磁选预富集后进入后续分选流程。

浮选精选系统设计

对于嵌布粒度细、磁选难以达到一级品标准的钛铁矿，浮选是最终的提纯手段。钛铁矿浮选通常采用正浮选工艺，在弱酸性或中性矿浆中，以羟肟酸类为捕收剂、硝酸铅为活化剂。

东北大学研发的钛铁矿强化分选短流程工艺，采用一粗一扫浮选加酸预处理加强磁选的组合，可有效解决细粒级钛铁矿回收难题。浮选精矿经酸预处理减弱钛铁矿与脉石矿物颗粒间的异相团聚后，再经高梯度强磁选一次粗选，可获得高品位高回收率的钛精矿。

重钢西昌矿业微细粒级钛铁矿回收工程，设计处理选钛车间强磁尾矿，通过强磁粗选、分级、扫选预富集后进入浮选流程，年产钛精矿七点二五万吨。该项目的建设表明浮选工艺在处理微细粒级钛铁矿方面的工业可行性。

脱水干燥与产品处理系统设计

钛精矿产品含水量直接影响运输成本和下游使用。湿式选别产出的钛精矿含水率通常为百分之二十到三十，须经脱水处理。典型脱水流程为浓密机浓缩加盘式真空过滤机过滤，滤饼含水率可降至百分之十以下。

对于要求含水率低于百分之一的干式磁选或电选给料，须设置干燥机。干燥温度控制在八十到一百零五摄氏度，温度过高会导致钛铁矿表面氧化、改变其磁性，影响后续干式分选效果。干燥机选型可采用回转干燥机或流化床干燥机，前者对物料适应性强，后者热效率较高。

产品包装储运系统包括自动包装机和产品仓库。钛精矿产品通常采用吨袋包装或散装运输，包装前须经冷却系统降温至四十摄氏度以下，防止高温包装后内部水汽凝结导致产品结块。

尾矿处理与环保设施设计

尾矿处理系统是加工厂设计的必要组成部分。钛铁矿加工厂的尾矿主要为重选尾矿，包括大量石英砂和少量残余重矿物。尾矿经浓缩后送入尾矿库堆存，浓缩机溢流水返回生产系统循环使用。

重选尾矿中尚有少量有用矿物，设计时应在尾矿排放口设置取样检测点，持续监测尾矿中有用矿物含量。若尾矿中钛含量超过工业品位，应考虑增设尾矿再选系统。

环保设施须覆盖粉尘治理、废水处理和噪音控制三个方面。破碎磨矿和干燥段产生的粉尘须经布袋除尘器处理后达标排放。选矿废水经沉淀处理后循环使用，不得外排。螺旋溜槽、摇床和振动筛等设备产生的噪音，通过设备隔音罩和厂房隔音设计控制。

加工厂设计实例参考

以某年产三十万吨钛精矿的海滨砂矿加工厂设计为例。原矿为海滨砂矿，含钛铁矿百分之八到十二、锆英石百分之一到二、独居石百分之零点三到零点五。设计处理量每小时一百五十吨，年工作三百天、每天两班生产。

流程结构为筛分洗矿加螺旋溜槽一粗一扫加摇床精选加干燥加三级磁选。设备配置为滚筒筛两台、螺旋溜槽粗选四十八台扫选二十四台、摇床十二台、浓缩机两台、盘式过滤机四台、回转干燥机两台、干式磁选机弱磁中磁强磁各四台。

项目总投资约一点八亿元，其中设备投资约八千万元、土建约五千万元、安装约三千万元、其他约二千万元。运营成本每吨原矿约三十五元，钛精矿单位生产成本约每吨三百五十元。按钛精矿市场价每吨七百元计算，项目投资回收期约四年。

结论与实施建议

生产优质钛铁矿精矿的加工厂设计须以工艺矿物学研究为基础，根据原矿性质选择流程结构，按产品标准确定分选段数和设备配置。重选、磁选、浮选三段各有分工，合理的流程设计可使各段效率最大化，最终获得符合一级品或二级品标准的钛精矿。

实施建议有三点。一是在设计前完成充分的小型和扩大试验，验证流程结构可行性和各段分选指标。二是设备选型时考虑磨损余量，钛铁矿硬度较高，溜槽、管道和泵类过流部件须采用耐磨材质。三是预留流程调整空间，当原矿性质发生变化时能够灵活调整操作参数。

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