用于砂矿重砂精选的磁选与电选技术

先说三个重点

磁选与电选是砂矿重砂精选阶段的核心技术，直接决定最终精矿的品位和杂质含量。重选只能将重矿物与轻质脉石分开，但无法将锆英石、钛铁矿、金红石、独居石、锡石等重矿物彼此分离——这个任务必须由磁选和电选完成。磁选按照矿物磁性强度分阶段分离，弱磁选（0.1到0.3T）除磁铁矿，中磁选（0.5到0.8T）收钛铁矿，强磁选（1.2到1.5T）分离独居石和石榴石。电选利用矿物导电性差异完成最后分离，高压电选（20到25kV）将金红石（导体）与锆英石（非导体）彻底分开。两段技术的配合使用，可将混合重砂精矿分选为锆英石ZrO₂≥65%、钛铁矿TiO₂≥46%、金红石TiO₂≥92%的单一高品位精矿产品。

重选之后的分离难题

螺旋溜槽和摇床把重矿物从石英砂里挑了出来，产出的混合重砂精矿品位可以达到90%以上。但这只是一个混合体——锆英石、钛铁矿、金红石、独居石、石榴石、磁铁矿全部挤在一起。它们的密度差不多，重选已经无能为力。

分离这些矿物靠的是磁性和导电性这两个物理差异。磁选解决“按磁性分组”的问题，把不同磁性的矿物拆开。电选解决“按导电性分组”的问题，把磁选拆不开的锆英石和金红石彻底分开。两段技术串联，才能把混合重砂变成可销售的单一精矿产品。

磁选技术：按磁性把矿物分组

磁选的基本原理很简单——磁性矿物在磁场中被吸附，非磁性矿物不受影响随矿浆流走。砂矿重砂精选中的磁选难点在于，不同矿物的磁性强度差异很大，需要分段、分场强来处理。

磁选作业通常分三段进行。

弱磁选：除磁铁矿。 磁铁矿是强磁性矿物，场强0.1到0.3特斯拉就能吸附。弱磁选的任务就是把磁铁矿这个“捣蛋鬼”先揪出来。磁铁矿在重砂中占比不大（通常1%到5%），但如果不去除，会污染后续所有产品。弱磁选机通常采用永磁筒式结构，场强固定、操作简单。

中磁选：收钛铁矿。 钛铁矿是中等磁性矿物，需要场强0.5到0.8特斯拉才能有效吸附。中磁选是钛铁矿精矿生产的核心环节。在正确场强下，钛铁矿被吸附到磁选机筒体表面，与锆英石、金红石等非磁性矿物分开。中磁选产出的钛铁矿精矿TiO₂品位可达46%到48%。

中磁选的场强选择是关键。场强偏低，钛铁矿回收率下降；场强偏高，石榴石等弱磁性矿物也被吸上来，污染钛铁矿精矿。投产前应做磁选条件试验，绘制场强-品位-回收率曲线，找到最佳工作点。

强磁选：分离独居石和石榴石。 独居石和石榴石都是弱磁性矿物，需要场强1.2到1.5特斯拉才能吸附。强磁选的任务是将这两种矿物从非磁性产品（锆英石+金红石）中分离出来。独居石是稀土磷酸盐矿物，价值高，可作为副产品回收。石榴石可以作为研磨材料出售。

强磁选是三盘磁选机或高梯度磁选机的应用场景。三盘磁选机通过三个磁辊的场强逐步提高，实现不同磁性矿物的依次分离。第一盘去除钛铁矿等中等磁性矿物，第二盘去除独居石等弱磁性矿物，第三盘处理残留杂质。

磁选之后，物料分成三个部分。磁性产品包括磁铁矿（弱磁段）、钛铁矿（中磁段）和独居石+石榴石（强磁段）。非磁性产品主要是锆英石和金红石的混合物，进入电选系统做最终分离。

磁选设备的选择

砂矿重砂精选中最常用的磁选设备是永磁筒式磁选机、电磁感应辊式磁选机和三盘磁选机。

永磁筒式磁选机用于弱磁选和中磁选。场强0.1到0.8特斯拉，处理量大、操作简单、不耗电（永磁体）。湿式和干式都有，砂矿精选通常采用干式，因为物料已经过脱水干燥。

电磁感应辊式磁选机用于中磁选和强磁选。场强可调范围0.5到1.5特斯拉，通过调节电流改变磁场强度，灵活适应不同矿石的磁性特征。处理量比永磁筒式小，但分选精度更高。

三盘磁选机用于强磁选和多种矿物的连续分选。三个磁辊的场强独立可调，一台设备可完成中磁选和强磁选两段作业。处理量适中，适合精选厂的中小批量生产。

高梯度磁选机用于微细粒弱磁性矿物的回收。背景场强1.0到1.5特斯拉，梯度可达100到200T/m，对-0.038毫米的细粒独居石和石榴石有较好的回收效果。但设备投资和运营成本较高，适用于高价值矿物的回收。

电选技术：完成最终分离

磁选之后，锆英石和金红石都落在非磁性部分里。两者比重接近（锆英石4.6、金红石4.2）、都是非磁性矿物，重选和磁选都分不开。但两者导电性差异显著——金红石是良导体，锆英石是非导体。高压电选机利用这个差异完成最终分离。

电选的工作原理是利用矿物在高压电场中的导电性差异实现分离。物料进入高压电场后，导体矿物（金红石）迅速获得电荷并迅速释放，在离心力和电场力共同作用下被抛离至导体产品收集槽。非导体矿物（锆英石）获得电荷后释放缓慢，被吸附在转鼓表面，随转鼓转动至后方被毛刷刷落至非导体产品收集槽。电压通常控制在20到25千伏，辊筒温度75到80摄氏度。

电选对物料的条件要求极为严格。粒级范围0.1到0.3毫米是最佳，粒度过宽会影响分选效果。含水率必须低于0.5%，否则矿物表面水膜会改变导电性特征，严重影响分选精度。物料温度应控制在60到80摄氏度，预热可以降低矿物表面吸附水，提高导电性差异的分辨率。

电选通常采用一段或两段作业。一段电选可将锆英石ZrO₂从60%提升到65%左右。两段电选可将ZrO₂提升到66%到67%。第二段电选处理第一段的非导体产品，进一步剔除残留的导体矿物。

电选的电压参数需要根据物料特性现场调整。电压偏低，导体矿物放电不彻底，部分金红石随非导体产品进入锆英石精矿，造成TiO₂杂质超标。电压偏高，非导体矿物也可能被击穿导电，落入导体产品端，造成锆英石损失。

磁选与电选的流程配合

在砂矿重砂精选厂中，磁选和电选是这样串联配合的。

混合重砂精矿（来自重选段，重矿物总含量90%以上）首先进入干燥系统，将含水率从重选段的20%到40%降至0.5%以下。干燥后的物料进入干式分级系统，按粒度分成不同粒级。分级后的物料分别进入磁选系统。

磁选系统内，物料依次通过弱磁选机、中磁选机和强磁选机。弱磁选产出磁铁矿精矿，中磁选产出钛铁矿精矿，强磁选产出独居石和石榴石的混合精矿。非磁性产品（锆英石+金红石）进入电选系统。

电选系统内，非磁性产品经过预热后进入高压电选机。一段电选产出金红石精矿（导体产品）和锆英石粗精矿（非导体产品）。锆英石粗精矿进入二段电选，产出最终锆英石精矿（ZrO₂≥65%）和尾矿（返回一段电选或作为低品位产品出售）。

磁选和电选之间有一个容易忽视的衔接问题。磁选机的处理量通常大于电选机，如果磁选产出物料直接进入电选，电选可能来不及处理。解决方案是在磁选和电选之间设置缓冲料仓，平抑给料波动，确保电选获得稳定均匀的给料。

实际应用案例

莫桑比克某重砂矿精选厂。 给料为混合重砂精矿（重矿物总含量92%），主要矿物为钛铁矿（占重砂55%）、锆英石（22%）、金红石（8%）和独居石（3%）。磁选系统采用永磁筒式弱磁选（0.2T）、电磁感应辊式中磁选（0.6T）和三盘强磁选（1.3T）。电选系统采用高压电选机两段（电压22kV）。产出指标：锆英石精矿ZrO₂ 66.2%，金红石精矿TiO₂ 93.8%，钛铁矿精矿TiO₂ 47.5%。综合回收率：锆英石82%，钛铁矿86%，金红石78%。

澳大利亚某重砂矿精选厂。 给料为混合重砂，流程为干燥→分级→弱磁选（除磁铁矿）→中磁选（收钛铁矿）→强磁选（除独居石）→高压电选（两段）。通过精确控制各段磁选的场强分界点，以及电选的电压和温度参数，最终锆英石精矿ZrO₂达到66.8%，金红石精矿TiO₂达到94.2%。产品满足氯化法钛白粉和高级陶瓷釉料的要求。

国内某海滨锆钛砂矿精选厂。 给料为螺旋和摇床产出的混合重砂。采用三盘磁选机（场强0.3T、0.6T、1.2T）进行三段磁选，非磁性产品进入高压电选机（23kV）进行锆英石和金红石的分离。最终锆英石精矿ZrO₂ 65.5%，钛精矿TiO₂ 46.2%，综合回收率81%。

磁选与电选技术的关键控制点

磁选的场强分界点需要针对每种矿石单独确定。 不同来源的混合重砂，矿物的磁性可能因元素替代和氧化程度不同而有差异。弱磁选、中磁选和强磁选的场强分界点不是固定值，需要通过条件试验确定。投产前应做系统的磁选条件试验，绘制场强-品位-回收率曲线，找到最佳的工作点。

电选的温度和电压控制至关重要。 电选对温度和电压波动非常敏感。温度波动超过±5摄氏度，电压波动超过±1千伏，分选效果就会出现明显变化。电选机前应设置缓冲料仓和预热装置，确保给料温度和含水率恒定。电压调节采用自动稳压装置，减少电网波动对分选效果的影响。

干燥是磁选和电选的前提条件。 干式磁选和电选都要求物料含水率低于0.5%。如果干燥效果不好，含水率偏高，矿物的磁性特征和导电性特征都会被水膜干扰。回转烘干机的热风温度控制在150到200摄氏度，出料水分每30分钟检测一次，超标时调整给料量或热风温度。

给料粒度分布影响磁选和电选效果。 不同粒级的矿物在磁选和电选中的行为差异显著。干燥后的物料必须经过分级，将粒度控制在0.1到0.3毫米的范围内。分级效果不好、宽粒级物料进入磁选和电选系统，分选精度会明显下降。

磁选与电选技术是砂矿重砂精选阶段的核心环节，它们将混合重砂拆分成高品位的单一精矿产品。磁选负责按磁性分组，电选负责按导电性分离。两段技术配合得当，才能产出满足市场要求的锆英石、钛铁矿、金红石等产品。选型的时候，先搞清楚混合重砂的矿物组成、各矿物的磁性和导电性特征、目标产品的规格要求，再决定磁选和电选系统的具体配置。这些基础数据拿不准，技术方案做得再好也是白搭。

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