海滨锆砂处理的核心工艺路线是重选预富集、磁选分组、电选提纯三段联合推进。粗选段负责把百分之九十五以上的石英脉石甩掉,产出重矿物含量达百分之九十左右的混合重砂精矿。精选段负责把锆英石与钛铁矿、金红石、独居石逐一拆解,产出氧化锆含量百分之六十五以上的一级锆英石精矿。
世界上百分之九十八的锆英石产自海滨砂矿,常与钛铁矿、金红石、独居石等重矿物共生,具有易采、易选、生产成本低、综合回收价值大的优点。选矿分为粗选和精选两个阶段,粗选普遍采用处理量大、回收率高又便于移动的重选设备。
海滨锆砂矿是原生矿在自然条件下经风化破碎海流搬运富集形成的重砂矿床。因潮汐和海流作用,重矿物碎屑在海滨地带富集,分布广泛,是锆石、金红石、独居石和钛铁矿的重要开采来源。
海滨锆砂矿有几个显著特征。原矿品位低,氧化锆含量通常百分之零点一五到零点三五。矿物种类多,常伴生钛铁矿金红石独居石等有价矿物。粒度较细,锆英石适宜回收粒级集中在零点二五到零点零七四毫米。含泥量因潮汐变化而波动,部分矿石含泥量较高。
处理的难点在于原矿品位极低需要大规模抛尾。多种重矿物物理性质接近,锆英石密度四点六到四点七不导电无磁性,钛铁矿密度四点五到五点零强磁性,金红石密度四点二到四点三无磁性导电,在密度磁性和导电性三个维度上只有细微差别。单一重选能分开石英和重矿物但分不开锆英石和金红石,单一磁选能吸走钛铁矿但对锆英石和金红石都没辙,单一电选能分开锆英石和金红石但处理不了低品位物料,必须三段梯次推进。

粗选的目的是将入选矿石按矿物密度进行分离,丢弃低密度脉石矿物尾矿,获得重矿物含量达百分之九十左右的重矿物混合精矿,作为精选厂给料。
粗选厂一般与采矿作业纳为一体,组成采选厂。为适应砂矿床特征,粗选厂大多建为移动式,移动方式有水上浮船及陆地轨道履带托板及定期拆迁等方式。送至粗选厂的矿石,首先要经过除渣筛分分级脱泥及浓缩等必要的准备作业,然后给入粗选流程进行选别。一种海滨钛锆砂矿选矿系统的设计是,洗矿设备将矿石与水配置成浓度百分之三十到三十五的矿浆输送至湿式磁选设备,然后经多段螺旋溜槽和摇床分选,产出锆英砂精矿和金红石精矿。
粗选段的核心设备配置需根据矿性和规模选择。
螺旋溜槽是应用最广的粗选设备,处理量大无动力消耗操作简单。甲子锆矿在1978年用塑料螺旋溜槽替代了轮胎螺旋选矿机,粗选精矿氧化锆品位百分之八到十,回收率百分之四十七到五十七。5LL-1200型单头处理量四到六吨每小时,螺旋溜槽组的排布方式以并联为主串联为辅的组合方式最为常见。
圆锥选矿机处理量更大,适合大规模作业。澳大利亚西澳砂矿公司凯佩尔选矿厂的湿选厂设在浮船上,原矿经筛分水力旋流器脱水脱泥后给入圆锥选矿机进行粗选。滨海锆钛矿砂采选平台将绞吸总成螺旋溜槽选矿系统物料管道泵送系统集成在浮体平台上,实现采选一体化作业。
摇床在粗选段中主要用于粗精矿的进一步富集。针对低品位石英岩型海滨砂矿,含泥量较高,零点零三八毫米粒级颗粒占百分之十八点六七,且富含贝壳碎片,需要采用溜槽预富集和摇床精选的工艺路线,先将重矿物初步富集。
重选段产出的粗精矿中,锆英石钛铁矿金红石独居石等重矿物混在一起,需要进一步分离。这一段的逻辑是磁选按磁性分组,电选按导电性分离。
磁选先行。钛铁矿磁性较强,先用弱磁选分离出来,作为钛精矿副产品。然后强磁选把弱磁性矿物分出,剩下非磁性矿物主要是锆英石和金红石的混合物。
电选收尾。金红石具有半导体特性,在高压电选机中可以与不导电的锆英石分离。经过粗选和精选两道电选后,非导体部分就是锆英石精矿,氧化锆品位可以达到百分之六十五以上。精选段通常采用干式作业为主,设备投资和能耗高于粗选段。
莫桑比克某海滨砂矿采用磁选电选联合精选流程,获得一级锆英石精矿氧化锆品位百分之六十五点五六、综合回收率达到百分之七十六以上。国外某细粒级海滨砂矿通过湿式强磁选预选和多段精选,锆钛稀土综合回收率分别达到百分之九十七点零八、七十六点八六和八十八点一三。某低品位石英岩型海滨砂矿采用溜槽预富集摇床精选磁选除杂电选提纯联合流程,获得了产率为百分之零点零三、氧化锆品位为百分之六十三点一八、回收率为百分之十六点九八的锆石精矿和产率为百分之零点零六、氧化锆品位为百分之二十六点八二、回收率为百分之十五点九一的混合锆精矿,锆矿物综合回收率为百分之三十二点八九。
一套完整的海滨锆砂处理系统通常按湿式处理和干式处理两大部分组织。湿式段完成粗选富集,产出重矿物含量百分之八十五以上的混合重砂精矿。干式段完成精选分离,产出氧化锆含量百分之六十五以上的一级锆英石精矿。
以处理海滨砂矿为例,原矿品位氧化锆加氧化铪百分之一到三,经过重选磁选电选联合流程,最终精矿品位可达百分之六十六到六十八,总回收率百分之七十到八十五。一条处理量二十吨每小时的中型生产线,设备投资一百五十到三百万元,占地六百到一千平方米,操作人员每班四到六人,投资回收期十二到二十四个月。
产能规模决定了设备配置和投资档次。以处理量五十吨每小时、年处理三十万吨为例,设备投资五百到一千五百万元,年处理原矿三十到一百万吨,可产出锆英砂精矿三千到一万吨、钛精矿一点五到五万吨、金红石精矿五百到二千吨,综合产值可达五千万到二亿元。
中型线产能二十五吨每小时、五百吨每天,年处理量十五万吨。核心设备配置包括螺旋溜槽十六到二十四头、摇床六到十台,装机功率二百到三百五十千瓦,占地面积一千到二千平方米,设备投资四百到八百万元。

海滨砂矿选矿的回收率通常在百分之七十八到八十六之间,精矿品位氧化锆不低于百分之六十五。运行成本每吨原矿三十到四十五元。
重力选矿段作为整个系统的第一道工序,每吨原矿处理成本仅五到十元。对于海滨砂矿型锆矿,重力选矿(螺旋溜槽加摇床)可以直接产出氧化锆加氧化铪百分之五十五到六十的精矿,满足普通陶瓷级要求。海南省某锆矿选厂,重力选矿段处理原矿品位百分之一点八,螺旋溜槽粗选富集到百分之十二,摇床精选提到百分之五十八,只靠重力选矿就出了合格产品。
海滨砂矿选厂的效益比其他类型的锆矿选厂更高,因为可以把有用矿物吃干榨净。在设备选型上,螺旋溜槽是重选段的绝对主力,5LL-1200型单头处理量四到六吨每小时。6-S摇床处理量零点五到一点二吨每小时每台,十台摇床可支撑二十五吨每小时的处理需求。
海滨锆砂处理解决方案的核心是充分利用海滨砂矿粒度均匀解离充分含泥低的天然优势。系统的关键在于粗选段螺旋溜槽组的排布方式和精选段摇床的截取宽度控制,这两处细节决定最终回收率的高低。先搞清楚原矿品位和矿物组成,再定粗选到精选的流程结构,按照产能匹配设备数量和投资,每一步都有依据。