选矿常识

重矿物砂选矿流程的前半段——筛分、脱泥、重选、湿式磁选——通常在水介质中完成。但当物料进入最终产品分离阶段时，湿法作业的局限性开始显现：水会干扰矿物表面性质，降低磁选和电选的分选精度；湿精矿的运输和储存成本高；部分矿物在水中容易氧化或水解。将物料脱水干燥后进入干式分离作业，是获得高纯度单矿物精矿的关键步骤。本文系统解析重矿物砂最终产品干式分离厂的工艺设计、设备配置、操作要点和工程实践。

干式分离的任务与定位

干式分离厂在整个重矿物砂加工链条中处于末端位置。上游的重选和湿式磁选已经完成了抛尾和粗分组，产出的物料是多种重矿物的混合物——通常包含钛铁矿、锆石、金红石、独居石、白钛石、石榴石等。干式分离的任务就是将这个混合物逐一分选，产出符合市场标准的单矿物精矿。

干式分离相对于湿法作业有三个核心优势。第一，分选精度更高。干燥状态下矿物的磁性、导电性差异更加明显，没有水的屏蔽和干扰。第二，产品可直接包装。干式分离产出的精矿含水率低于1%，无需再次脱水干燥即可装袋销售或进入下一环节。第三，适应性强。干式分离设备对给矿粒度的宽容度较高，且便于调节参数以适应给矿性质的变化。

一套完整的重矿物砂最终产品干式分离厂，通常包含五个核心工序：干燥、分级、磁选、电选和气力输送与除尘。各工序之间通过密闭输送设备衔接，形成连续作业的干式生产线。

干燥工序

干燥是干式分离的前置条件。上游湿式作业产出的精矿含水率通常在20-40%，而干式磁选和电选要求给矿水分低于0.5%。干燥工序的任务就是在尽可能不损伤矿物的前提下，将水分降至这个水平。

设备选型

回转烘干机是重矿物砂干燥的主流设备。筒体直径1.2-2.0米，长度8-15米，倾斜角度3-5度，转速3-6转/分。热风温度控制在150-200℃，出料温度60-80℃。热源可以是燃煤热风炉、燃气热风炉或电加热器。燃气热风炉在环保方面更有优势，但运行成本较高。

流化床干燥机是另一种选择。物料在热气流中呈流化状态，传热效率高，干燥时间短，对矿物的热损伤小。但流化床干燥机的投资较高，且对给矿粒度的均匀性要求较严格。

操作控制

干燥工序需要控制三个参数。出料水分应低于0.5%，每30分钟检测一次，水分超标时降低给料量或提高热风温度。出料温度控制在60-80℃，温度过高会导致矿物表面氧化（尤其是钛铁矿），颜色变暗，影响产品外观。除尘系统排放浓度应低于30mg/m³，符合环保标准。

干燥机的进出料口是粉尘的主要逸散点，必须设置密闭罩和布袋除尘器。除尘器收集的粉尘可返回给料系统，避免物料损失。

分级工序

干燥后的物料中粒度分布较宽，不同粒级的矿物在磁选和电选中的行为差异显著。分级的目的是将物料按粒度分成若干窄级别，每个级别采用针对性的分选参数，提高整体分选精度。

分级设备

高频振动筛是干式分级的主流设备。多层筛网可以一次分出多个粒级。典型配置为三层筛网，将物料分成+0.2mm、0.1-0.2mm、0.074-0.1mm、-0.074mm四个粒级。筛分效率应达到85%以上，筛网磨损或堵塞时及时更换。

对于处理量较大的项目，可以采用气流分级机。气流分级利用离心力和空气阻力的平衡实现分级，分级精度高，且没有筛网磨损问题。但设备投资较高，适合大规模连续生产。

分级策略

不是所有粒级都需要分别处理。+0.3mm粒级通常含有未解离的连生体，可返回上游磨矿工序或单独处理。0.1-0.3mm是磁选和电选效率最高的粒级范围，应作为主体部分。0.074-0.1mm细粒级的分选难度较大，需要采用更细的磁介质和更高的电选电压。-0.074mm微细粒级中重矿物含量通常较低，可根据经济性决定是否回收。

磁选工序

干式磁选是分离钛铁矿、独居石等磁性矿物的核心手段。与湿式磁选相比，干式磁选的分选精度更高，但给矿水分必须严格控制在0.5%以下。

设备配置

干式磁选通常采用“弱磁—中磁—强磁”三段式配置。

弱磁选机（1000-2000高斯）首先分离强磁性的磁铁矿。磁铁矿在重矿物砂中含量不高，但必须先行去除，以免其污染后续产品。

中磁选机（4000-6000高斯）分离中等磁性的钛铁矿。钛铁矿是重矿物砂中含量最高的矿物之一，分离出的钛铁矿精矿可作为硫酸法钛白粉的原料。

强磁选机（10000-15000高斯）分离弱磁性的独居石和部分石榴石。强磁选的磁性产品为独居石粗精矿，非磁性产品为锆石、金红石、白钛石等非磁性矿物的混合物。

磁选机类型

辊式磁选机是干式磁选的主流设备。物料通过振动给料机均匀分布在磁辊表面，磁性矿物被吸附后随磁辊旋转到无磁区脱落。磁辊表面线速度一般为1-2米/秒，给料层厚度应控制在单层颗粒状态。

带式磁选机适用于处理细粒级物料。物料分布在运行的无端皮带上，经过磁场区域时磁性矿物被吸附，非磁性矿物随皮带继续前行。带式磁选机的处理量较大，但分选精度略低于辊式。

电选（静电选）工序

电选是分离金红石和锆石的最终手段。金红石是良导体，在高压电场中会被电极吸引；锆石是不导体，随转鼓落入非导体产品斗。电选也是整个干式分离厂中技术门槛最高的环节。

设备配置

高压静电选矿机是电选的核心设备，通常采用2-3台串联配置。第一台为粗选，产出金红石粗精矿和锆石粗精矿；第二台对金红石粗精矿进行精选，产出最终金红石精矿；第三台对锆石粗精矿进行扫选，回收其中的残余金红石。

操作参数

电选前需要将物料加热至80-120℃。加热的作用是去除矿物表面吸附的水分子，恢复金红石的导电性。加热设备可以是电热烘箱或燃气加热器，通常与干燥工序合并设置。

电压一般设定在2.5-3.5万伏。电压过低时金红石无法被有效吸引，损失到锆石产品中；电压过高时可能产生电弧放电，损坏设备和物料。电极间距根据给矿粒度调整，粗粒用大间距（40-50mm），细粒用小间距（25-35mm）。

转鼓转速影响物料在电场中的停留时间。转速过高时停留时间短，金红石来不及被吸引；转速过低时处理量下降。推荐的转鼓线速度为1-2米/秒。

环境控制

电选对环境湿度非常敏感。湿度高时矿物表面容易吸附水分，金红石的导电性变化，锆石也可能表现出一定的导电性，导致分选不清。电选车间应密封并安装除湿机，相对湿度控制在50%以下。在南方梅雨季节或海滨地区，这一要求尤为重要。

辅助系统

气力输送

干式分离厂的物料需要在各设备之间密闭输送，以减少粉尘逸散和物料损失。气力输送系统是最常用的方案。低压稀相输送适用于短距离、低扬程的输送，投资低、维护简单。高压密相输送适用于长距离或高扬程的输送，能耗较高但输送浓度大。

气力输送系统的设计参数包括：输送风速15-25米/秒，固气比10-20公斤物料/公斤空气。管道内壁应光滑耐磨，转弯处设置耐磨弯头。

除尘系统

干式分离厂必须配备完善的除尘系统。主要尘源包括干燥机进出料口、振动筛、磁选机给料点、电选机给料点、包装机等。布袋除尘器是标准配置，过滤风速控制在0.8-1.2米/分，排放浓度低于30mg/m³。收集的粉尘返回相应工序，避免物料损失。

独居石含有放射性元素钍，处理独居石的项目在除尘系统设计时需要特别考虑。除尘器应选用高效滤材，排放浓度控制在10mg/m³以下。除尘灰应密闭收集和处置，避免粉尘扩散。

控制系统

现代干式分离厂普遍采用PLC集中控制系统。主要控制回路包括：干燥机热风温度、出料水分、物料输送量、磁选机场强、电选机电压和转鼓转速等。操作人员在中控室即可监控全厂运行状态，并根据化验结果远程调整操作参数。

设备配置方案

以年处理重矿物砂3万吨的中型干式分离厂为例，主要设备配置如下：

投资与经济性

以年处理重矿物砂3万吨、年生产精矿2.5万吨的中型干式分离厂为例：

• 设备投资：干燥设备40-60万元，分级设备15-25万元，磁选设备60-100万元，电选设备60-90万元，除尘及气力输送50-80万元，控制系统20-30万元，合计约245-385万元

• 土建及安装：150-250万元

• 总投资：约400-635万元

• 年处理重矿物砂：3万吨

• 产品价值：金红石精矿、锆石精矿、钛铁矿精矿、独居石精矿合计约6000-9000万元/年

• 年运行成本：电费约50-80万元，热源（煤/气）约40-60万元，人工约40-60万元，维修及备件约20-30万元，合计约150-230万元

• 投资回收期：通常6-12个月

写在最后

重矿物砂最终产品干式分离厂是整个重砂加工链条的“精加工车间”。上游的粗选和湿式磁选完成了90%以上的减量工作，将原砂中的重矿物富集了数十倍；干式分离则负责最后10%的精细化工作，将混合重矿物逐一分选为高纯度的单矿物产品。

干式分离厂的设计和运营有三个关键点。第一，干燥是前提——水分不达标，磁选和电选的精度会大打折扣。第二，分级是基础——不同粒级的物料必须分开处理，用一个参数处理全粒级是不可行的。第三，环境是保障——电选对湿度敏感，除尘对环保和安全至关重要。

干式分离设备（尤其是电选机）的操作需要一定的经验积累。建议新建项目在投产初期安排足够的技术人员跟班调试，逐步摸索出最适合本矿物料性质的操作参数。一旦参数固化，干式分离厂就可以成为重砂项目中最稳定、最高效的利润中心。