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重选的核心前提是矿物之间的密度差。锡石密度每立方厘米6.4到7.1克，石英长石等脉石密度2.6到2.8克，密度差接近4，这是重选能高效回收锡石的基础。
但并非所有锡矿都这么理想。当锡石中混入铁、锰、钽、铌等元素时，锡石密度下降。当脉石中含有重矿物如石榴石、角闪石、辉石时，脉石密度上升。两者一降一升，密度差从4缩小到2甚至1.5，传统重选介质——水——的分选能力就不够用了。
本文从介质密度选择、加重质筛选、悬浮液配制三个方面，提出针对锡石与脉石密度差较小的重选介质优化方案。
正常情况下，锡石与石英在水中的沉降末速度比约为3.5比1。这意味着同等粒度的锡石沉降速度是石英的三倍以上，摇床和跳汰机能轻松分离。
当密度差缩小时，情况完全不同。
锡石密度降到6.0，脉石密度升到3.5，两者密度差只有2.5。沉降末速度比降到2比1左右。在摇床床面上，两者的运动轨迹差异变小，分带模糊。在跳汰机中，重矿物层和轻矿物层的密度差异缩小，分层不彻底。
更麻烦的是，当细粒级介入时，情况进一步恶化。细颗粒沉降受阻力影响大，密度差异的影响被粒度差异掩盖。一个粒度为100微米、密度6.0的锡石，沉降速度可能只相当于粒度40微米、密度3.5的脉石。这就导致细粒锡石和粗粒脉石在重选中行为相似，难以分离。
传统做法是降低给矿粒度上限、拉长分选时间，但这会带来过粉碎和处理量下降。另一个思路是改变分选介质——用水，换成密度更高的介质。
重选介质优化的核心逻辑是：当被分选矿物之间的密度差缩小时，提高介质的密度可以放大矿物之间的有效密度差。
矿物在介质中的有效密度计算公式为：矿物密度减去介质密度。两种矿物在介质中的有效密度差，等于它们本身的密度差——这个数值与介质密度无关。但有效密度差与矿物自身密度的比值（即分选系数）会随着介质密度升高而增大。
举例说明。锡石密度6.0，脉石密度3.5，在水中有效密度分别为5.0和2.5，分选系数为5.0比2.5等于2.0。在密度为2.0的重介质中，有效密度分别为4.0和1.5，分选系数为4.0比1.5约等于2.67。分选系数提高了约33%，意味着在重介质中两者的分选更容易。
这就是介质优化的理论依据。把水换成密度更高的重液或重悬浮液，可以在不改变矿物本身性质的情况下，放大重选的分选效果。
针对锡石与脉石密度差较小的场景，可以从以下三个方向选择优化方案。
重液是密度均匀的有机液体或无机盐溶液。常用的有杜氏液（碘化钾与碘化汞的混合溶液，密度可达每立方厘米3.2克）、克莱里奇液（甲酸铊与丙二酸铊的混合液，密度可达每立方厘米4.2克）。重液分选精度最高，可以获得清晰的分选密度。
缺点非常明显。价格昂贵，每升数百到数千元。多数重液有毒或腐蚀性强。回收再生困难。这些决定了重液仅适用于实验室的矿物分离分析，不适合工业生产。
重悬浮液是细粒加重质与水的混合物，密度介于1.3到3.5克每立方厘米之间。这是工业上可行的重介质选矿方案。
核心是加重质的选择。常用的加重质有磁铁矿粉（密度每立方厘米5.1克）、硅铁合金（密度每立方厘米6.8克）、方铅矿粉（密度每立方厘米7.5克）。根据目标介质密度要求，选择合适的加重质。
对于锡石与脉石密度差较小的矿石，目标介质密度通常在2.2到2.8克每立方厘米之间。这个区间可以用磁铁矿粉加硅铁合金的混合加重质来调节。纯磁铁矿粉可以配制密度每立方厘米2.1到2.3的重悬浮液。需要更高密度时，需要配入硅铁合金。
重悬浮液需要配合特定设备使用。重介质旋流器是目前最成熟的重介质分选设备，利用离心力场强化分选，可以处理更细的物料。
在重介质旋流器中，分离密度取决于重悬浮液的密度和旋流器的结构参数。对于密度差较小的锡石和脉石，需要设置比矿物分选临界密度略高的重悬浮液密度，通常取目标分离密度的1.05到1.1倍。
| 介质方案 | 适用密度范围 | 优点 | 局限 |
|---|---|---|---|
| 重液 | 1.0-4.2 | 精度最高、密度可调 | 成本高、有毒、仅限实验室 |
| 磁铁矿重悬浮液 | 1.3-2.3 | 成本较低、易于回收 | 密度上限偏低 |
| 硅铁重悬浮液 | 2.0-3.2 | 密度范围宽 | 加重质较贵 |
| 混合重悬浮液 | 1.5-2.8 | 密度连续可调 | 需要调配经验 |
重悬浮液方案要工业可行，必须解决加重质的回收循环问题。
重悬浮液的粘度对分选效果影响很大。粘度过高时，矿粒在悬浮液中的沉降速度太慢，分选效率下降；粘度过低时，悬浮液稳定性差，加重质容易沉降。
控制粘度的关键在于加重质的粒度。加重质的粒度分布要适当——太粗容易沉降，太细会增加粘度。通常要求-325目占80%以上，但也不能全是微细粒。一个经验是：加重质的中位粒径控制在10到20微米。
悬浮液的密度稳定性也需要关注。密度每变化0.05，分离密度相应变化，可能导致精矿跑尾或尾矿含精。配制时应使用连续密度检测仪，通过自动补加浓悬浮液或水来稳定密度。
重悬浮液需要回收循环使用，否则加重质的消耗成本无法承受。
一套完整的回收系统包括：直线振动筛（回收矿石上附着的加重质）、磁选机（回收磁铁矿或硅铁加重质）、浓密机（澄清回收悬浮液中的细粒加重质）。
磁铁矿加重质的回收率通常可达98%到99%，每吨原矿的磁铁矿消耗量约0.5到1.5公斤。硅铁加重质的价格更高，但回收率也能达到97%以上。
某省一处锡矿，锡石中含铁量较高，密度降到每立方厘米6.2。脉石中石榴石含量达30%，密度每立方厘米3.8到4.1。锡石与脉石的密度差仅2.1到2.4。
原用水介质摇床选别，精矿锡品位32%，回收率仅61%。主要问题是大量石榴石混入精矿，同时细粒锡石进入尾矿。
改用重介质旋流器方案，采用磁铁矿与硅铁混合加重质，配制密度每立方厘米2.6的重悬浮液。给矿粒度控制在-2毫米，处理量每小时15吨。改造后精矿锡品位提升到46%，回收率提高到78%。加重质消耗每吨原矿1.2元。
缅甸某矿区风化型锡矿，锡石风化后表面包裹铁质薄膜，有效密度下降。脉石以高岭土和云母为主，但含有少量比重较大的电气石。
原工艺流程为重选摇床，-0.1毫米粒级锡回收率仅35%。在细粒级部分引入重介质旋流器作为预富集设备，配制密度每立方厘米2.4的重悬浮液，处理-0.5毫米矿砂。预富集后锡品位从0.18%提升到2.1%，再进入摇床精选。细粒部分总回收率从35%提升到58%。
重介质优化的投入比常规重选高，但在特定矿石条件下物有所值。
以日处理300吨的小型选厂为例。增加一套重介质旋流器及悬浮液回收系统，设备投资约70到90万元。加重质年消耗约15到20万元。电耗和维修费年增加约10万元。
年增收方面，原工艺回收率61%，优化后提升到78%，增加了17个百分点。按原矿锡品位0.5%、日处理300吨计算，年增回收锡金属量约76.5吨（300吨×0.5%×17%×300天）。锡价18万元每吨，年增收约1377万元。
扣除运行成本后，投资回收期在1到2个月。
重介质优化方案不是所有锡矿都需要。在决定是否采用前，建议先做以下评估。
先做矿物密度测定。取代表性矿样，用比重瓶或重液分离法测定锡石和主要脉石的密度。如果密度差大于3.5，传统水介质重选完全够用，不需要重介质优化。如果密度差在2.0到3.0之间，可以考虑重介质方案。如果密度差小于2.0，重介质方案也难有效，需要考虑化学选矿路径。
再做重液浮沉试验。在实验室用不同密度的重液进行浮沉分离试验，确定可以达到的最佳分离指标。如果浮沉试验的回收率比现有工艺高不到5个百分点，重介质优化的意义不大。如果高出15个百分点以上，值得认真考虑。
最后做加重质选择试验。用小规模重介质旋流器进行连选试验，确认加重质的回收率和消耗量。这是判断经济可行性的关键数据。
重选介质的优化，是在锡石与脉石密度差缩小时的破局手段。 从水到重悬浮液的转变，投入不低，但对于特定矿石而言，这是提升回收率最直接的技术路径。建议先做实验室浮沉试验，用数据说话——如果密度差确实影响回收率，重介质方案值得认真考虑。
