钛在地壳中主要以钛铁矿(FeTiO₃)及金红石、锐钛矿和板钛矿的形式存在,这些矿物常常用来制造钛白粉颜料。
中国拥有丰富的钛铁矿资源,但金红石资源相对匮乏。具有重要工业价值的金红石主要赋存于海滨砂矿床中。这类矿床产出的矿物颗粒通常圆度较好,含泥质物较少。然而,砂层下方常存在砾石堆积,位于海岸线以上的海成砂矿则常混杂泥土。海滨砂矿是获取钛、锆、铌、钽以及稀土元素的关键来源。
处理海滨砂矿或内陆砂矿粗精矿,核心目标是有效分离钛铁矿、金红石以及其他伴生重矿物(如锆石)。钛矿选矿工艺流程通常分为粗选与精选两大阶段。
一、钛矿粗选阶段: 目标是初步富集钛矿物并抛弃大量轻矿物(如石英)。此阶段主要依赖物理重力分选法。
关键设备: 圆锥选矿机(处理能力大,适合粗粒级预选)、螺旋溜槽(利用矿物密度和颗粒形状差异进行分选,常用于中细粒级)。这些设备在矿区常组成移动式或固定式粗选线,产出重矿物粗精矿。
二、钛矿精选阶段: 对粗精矿进行深度分离,获得合格的钛铁矿精矿和金红石精矿。此阶段需联合多种选矿方法。
钛矿选矿工艺关键设备与流程:
1.磁选: 利用钛铁矿(具弱磁性)与金红石、锆石(无磁性)的磁性差异。常用设备包括干式或湿式筒式磁选机(中磁场分离钛铁矿)、高梯度磁选机(HGMS,可处理微细粒级)。
2.电选: 利用矿物导电性差异(如金红石导电性优于锆石)。核心设备是高压辊式电选机,在高压静电场中实现矿物分离。
3.重选(精细): 如摇床,用于进一步按密度和粒度分离,特别适用于处理电选或磁选的中间产品。
4.浮选: 当矿物表面性质差异显著时使用,通过添加特定捕收剂和调整剂,实现钛矿物与杂质矿物(如石榴子石)或钛矿物之间的分离。常用设备为机械搅拌式浮选机或浮选柱。
经过重选-磁选-电选-浮选等方法的灵活组合与优化,最终可获得高品质的精矿产品。钛铁矿精矿的TiO₂品位通常可提升至47%以上,甚至可达53%;金红石精矿的TiO₂品位则可达到58%或更高。
需要指出的是,钛矿选矿,特别是从复杂共生矿(如钒钛磁铁矿)的尾矿中回收钛铁矿,技术难度大,总回收率往往较低,提升钛矿尾矿的回收率仍是重要研究方向。