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滨海重砂矿的冶炼与精炼设备，跟选矿设备是两套完全不同的系统。选矿设备做的是物理分选，把钛铁矿、锆英石、独居石这些矿物从砂子里挑出来。冶炼设备做的是化学和高温处理，把矿物中的金属元素提取成可用的金属或氧化物产品。钛铁矿精矿走火法路线，回转窑预还原加电炉熔炼，产出钛渣和生铁，或者用悬浮焙烧做钛铁分离。独居石精矿走湿法路线，碱分解加溶剂萃取，产出单一稀土氧化物。锆英石精矿做深加工则走碱熔路线，产出氧氯化锆等锆化学制品。选矿设备把砂变成精矿，冶炼设备把精矿变成产品，两段衔接才构成完整的选冶设备套组。
滨海重砂矿选矿段产出几种精矿产品，每种精矿的冶炼路线和核心设备都不同。
钛铁矿精矿是产量最大的，TiO₂品位百分之四十六以上。它走火法冶炼路线，核心设备是回转窑加电炉。先经回转窑预还原，再进电炉深还原熔炼，产出钛渣和生铁。钛渣TiO₂含量百分之七十到八十五，是钛白粉和海绵钛的上游原料。
独居石精矿REO品位不低于百分之五十五到六十，但含有钍和铀，属于放射性物料。它走湿法冶炼路线，核心设备包括碱分解反应器、压滤机、萃取槽、沉淀槽和焙烧窑。精矿先碱分解把稀土从矿物晶格里解放出来，然后溶剂萃取把十几个稀土元素逐一分开，最后沉淀焙烧得到单一稀土氧化物产品。
锆英石精矿Zr(Hf)O₂品位百分之六十五以上，如果直接卖精矿就不需要冶炼。但如果要做成锆化学制品，比如氧氯化锆、氧化锆等，需要碱熔处理，核心设备是碱熔炉或碱熔反应装置。
钛铁矿精矿的冶炼走火法路线，目前主流有两条技术路径。
第一条是回转窑预还原加电炉熔炼，这是处理钛铁矿的传统成熟工艺。钛铁矿精矿配入煤粉或焦炭做还原剂，从回转窑的第一进料口加入。回转窑长度四十到九十五米，物料在窑内翻滚前进，在高温下完成预还原反应，把铁氧化物部分还原成金属铁。出来的焙砂通过热料输送装置直接送入电炉。电炉做深度还原熔炼，铁被还原成金属铁水从放铁口放出，钛留在渣相里成为钛渣从放渣口排出。优质钛渣TiO₂能做到百分之八十五以上。
第二条是悬浮焙烧路线，一种较新的工艺。重选精矿磨细到零点零三八毫米以下，先在弱磁选去掉强磁性铁矿物，再通入悬浮焙烧炉。悬浮焙烧炉温度七百五到九百五十度，物料在气流中处于悬浮状态进行还原反应，最后再弱磁选分选出铁精矿和钛精矿。悬浮焙烧比回转窑更节能、设备处理量也大，但对物料粒度要求严格。这条路线能把钛精矿TiO₂做到百分之五十以上。
两条路线的选择主要看精矿品位和项目规模。回转窑电炉路线对原料适应性强，适合大型项目。悬浮焙烧路线更节能，适合对产品纯度要求高的场景。
独居石精矿含钍和铀，整个冶炼过程必须按放射性工作场所管理。
冶炼首先从精矿的分解开始。独居石化学性质稳定，强酸强碱都不太容易啃动。工业上普遍采用氢氧化钠碱分解法，独居石精矿在碱分解反应器里与浓碱液反应，把稀土磷酸盐转化成稀土氢氧化物。碱分解反应器是带搅拌的密闭容器，材质要耐碱和耐温。中南工业大学的试验表明，当碱用量为理论量的一点六到一点七二倍、温度一百六十摄氏度、保温两到三小时时，稀土分解率可达百分之九十九以上。
碱分解后的矿浆进入压滤机固液分离。滤饼是稀土氢氧化物粗产品，进入后续溶解工序。用盐酸把稀土氢氧化物溶解成氯化稀土溶液，溶液进入溶剂萃取段。
溶剂萃取是独居石冶炼里分离单一稀土元素的关键环节。萃取槽采用箱式混合澄清槽，用P507-煤油-盐酸萃取体系把镧、铈、镨、钕、钐、铕等十几个稀土元素逐一分开。萃取段需要几十到上百级萃取槽串联，设备投资占独居石冶炼厂的大头。
分离开的单一稀土溶液用草酸或碳酸氢铵沉淀，沉淀物进入回转窑焙烧，温度八百到一千摄氏度，产出稀土氧化物产品。
锆英石精矿如果要做成锆化学制品，需要碱熔处理。
锆英石（ZrSiO₄）化学性质非常稳定，常规酸浸无法分解。工业上采用碱熔法，锆英石精矿与氢氧化钠或碳酸钠在高温下反应，把锆英石分解成可溶性的锆酸盐，再经水洗、酸溶等工序得到氧氯化锆（ZrOCl₂）等产品。
核心设备是碱熔炉或碱熔反应装置。常见的有燃气加热的坩埚式碱熔装置，物料在坩埚内与碱液混合，通过燃烧系统加热到反应温度。还有带搅拌和加热功能的碱熔分解装置，通过螺旋搅拌辊和震荡发生机构提高锆英石与碱液的融合度和分解效率。碱熔装置的选型主要看产能和自动化要求，小规模可以用间歇式坩埚炉，大规模用连续式碱熔系统。
选矿和冶炼之间不是简单的精矿运过去就行，需要考虑物料形态和储运的衔接。
选矿段产出的钛铁矿精矿是湿的，含水率百分之十到十五。回转窑要求给料含水率低于百分之五，所以中间要加脱水工序。浓缩机加过滤机把含水率降到百分之八以下，再进干燥机烘干到含水率百分之一到三。
独居石精矿的储运更复杂。独居石精矿属于放射性物料，必须储存在专用暂存库中，仓库要防雨、防洪、防渗漏，实行双人双锁制度。出厂要办理放射性物品运输手续，包装和车辆要符合放射性物品运输安全标准。这些是选矿段和冶炼段衔接中绕不开的合规成本。
海南乌场钛矿精选厂的案例提供了参考：该厂年产钛精矿二点五万吨，除生产线精矿外，还综合回收金红石、独居石、锡石等多种副产品。技术指标显示钛铁矿精矿TiO₂品位百分之五十以上、回收率百分之八十以上，独居石精矿REO品位约百分之六十一。
选矿精矿品位对冶炼影响大吗？
非常大。钛铁矿精矿TiO₂每低一个百分点，钛渣品位就掉一个多点，售价差出去一截。独居石精矿REO每低五个百分点，碱消耗量和渣量都明显增加，运营成本直线上升。所以选矿段把精矿品位做高，冶炼段才好做。
交钥匙工程能覆盖冶炼段吗？
能，但比纯选矿的交钥匙工程复杂得多。选冶联合交钥匙工程包含选矿段和冶炼段两个部分，选矿段是物理分选，冶炼段是化学和高温处理。总包方需要同时具备选矿和冶金两种技术能力，合同里分别约定选矿精矿指标和冶炼产品指标，两段分别考核。
滨海重砂矿选冶设备套组就三件事：选矿设备出精矿、钛铁矿走火法、独居石走湿法。选矿段做到什么品位，冶炼段就产出什么等级的产品。
有具体精矿品位和最终产品需求可以把资料发过来，二十四小时内给出选冶衔接方案和冶炼设备初步配置。选冶联合项目不是买设备，选矿和冶炼之间的衔接设计比单段设备选型更重要。
