在钛铁矿的选矿现场,原矿中夹杂锡石几乎是老生常谈的问题。这两类矿物不仅经济价值都很高,更麻烦的是它们的物理性质极为接近——密度都在4.5~5.0 g/cm³之间。过去很多厂子想靠摇床、螺旋溜槽这类重选设备来“甩尾”或预富集,结果往往是钛精矿里夹锡,锡精矿里夹钛,互含严重,最终产品品位上不去,销售时还得被压价。
经过多年的生产实践验证,解决这一难题的核心在于利用矿物表面性质的差异,而非单纯的重力差异。目前行业内公认的高效方案主要集中在强磁选与电选两大工艺上,二者互为补充,往往构成了钛锡分离的主干流程。
强磁选:利用磁性差异的“第一道关卡”
钛铁矿(FeTiO₃)属于典型的弱磁性矿物,而锡石(SnO₂)则是标准意义上的非磁性矿物。这一性质差异是物理分离的基础。
在实际生产中,我们通常采用场强在7000~10000奥斯特(约0.7~1.0特斯拉)以上的永磁辊或电磁湿式强磁选机。当磨细后的矿浆或干矿通过磁场时,钛铁矿颗粒会受到磁力作用被吸附在磁介质表面,随磁系转动被带到精矿端排出;而锡石颗粒几乎不受磁场力影响,在重力或水流冲力作用下直接穿透磁场,从尾矿口流出。
这种方法的优势在于处理量大、成本相对低廉,且能适应较细粒级的矿物。需要注意的是,如果矿石中含有磁黄铁矿或强磁性的石榴子石,它们会干扰钛铁矿的磁选,需要在前端增加脱磁作业,否则会导致锡精矿品位下降。
电选:利用导电性差异的“深度净化”
当磁选后的粗精矿需要进一步提纯,或者处理干式磨矿产品时,电选(静电选矿)往往是不二之选。
电选分离钛铁矿和锡石的原理在于二者导电率的显著不同。锡石是良导体,而钛铁矿是半导体或不良导体。在高压电场中(通常电压在20~60kV),经过加热干燥并带电的矿粒进入分选区。导电性好的锡石颗粒在接触电极的瞬间,将电荷迅速释放,并在离心力和重力作用下呈抛物线轨迹落下;而钛铁矿颗粒因导电性差,表面电荷难以释放,被吸附在滚筒表面,随着滚筒转动被带到滚筒后方刷下。
电选对微细粒级的分选效果极佳,尤其适合处理磁选后的钛精矿,用来剔除其中残留的微量锡石,或者从锡粗精矿中脱除钛杂质。不过,电选对物料的水分和温度非常敏感,通常要求物料水分低于1%,且需要加热到80~120℃以保证导电性差异最大化。
工艺组合与现场应用
在具体的选矿厂设计中,单一工艺往往难以兼顾回收率和品位。目前主流的工艺流程是“重选预富集—强磁选分离—电选精选”。
例如,某地的海滨砂矿选厂,原矿含钛铁矿约25%,含锡石0.3%。其流程为:先通过螺旋溜槽抛除大量轻矿物,获得钛锡混合粗精矿;随后进入高梯度强磁选机,产出钛精矿和锡粗精矿;最后,锡粗精矿进入电选机进行扫选,确保锡精矿品位达到40%以上,同时保证钛铁矿精矿中的SnO₂含量低于0.1%,满足冶炼要求。
值得注意的是,对于微细粒级的锡石(如-0.02mm),物理选矿的回收率会显著下降。近年来,行业内也在探索浮选药剂对微细粒锡石的选择性捕收,但在处理钛铁矿伴生锡石方面,强磁与电选的组合工艺依然是当前最成熟、最经济的工业解决方案。
