一、介绍钛铁矿

自身特性奠定应用基础，资源丰富：钛是地壳中分布较广和丰度较高的元素之一，占地壳重量的0.61%，列居第9位，钛资源则仅次于铁、铝、镁而列居第4位。我国钛铁矿储量丰富，主要分布在四川攀枝花地区，储量和产量均居世界前列。丰富的资源储备为钛铁矿在多个领域的广泛应用提供了物质基础。

成分独特：钛铁矿是铁和钛的氧化物矿物，成分为FeTiO₃，理论含钛量（以TiO₂计）为52.66%，含铁量（以FeO计）为47.34%。这种独特的成分使其成为生产海绵钛、制取钛白粉的主要原料，也是生产钛铁和电焊条的不可缺少的原料。

二、钛铁矿应用领域

新能源领域

钠离子电池负极材料：钛铁矿（FeTiO₃）属于ABO₃型结构，这种双金属氧化物在储能方面具有很好的应用前景。钛铁矿在地球上的储量丰富，作为钠离子电池负极材时，在成本方面具有极大优势。不过，FeTiO₃块体材料的电化学性能并不理想，且充放电过程中体积变化会导致粒子碎化。基于此，科研人员利用自组装的有机金属骨架作为前驱体（Fe-MOF），成功合成了碳纳米管封装的FeTiO₃负极材料（FTO⊂CNT），该材料表现出优异的钠离子储存性能。例如在大电流2 A/g的循环过程中，材料首次放电比容量为217.0 mAh/g，循环3500次后比容量保持为210.5 mAh/g。

锂离子电池材料制备：有研究提出综合利用钛铁矿（或废料）制备新能源材料——磷酸铁锂和钛酸锂。采用机械活化—盐酸常压浸出法对钛铁矿进行选择性浸出，机械活化可细化钛铁矿粒径，增加颗粒表面粗糙度，增大比表面积，还能破坏钛铁矿晶粒完整性，产生大量晶格缺陷，使晶格膨胀，从而强化浸出。最优条件下Ti的浸出率仅为1.07%，Si几乎不被浸出，而Fe、Mg、Al、Mn和Ca的浸出率均在95.5%以上，最终Ti和Si富集在渣中，其它元素进入浸出液。将富钛渣直接煅烧可得到品位高于90wt.%的人造金红石。首次以H₂O₂为配位剂将Ti从富钛渣中浸出，最优条件下Ti的浸出率达98.9%，将配位浸出液直接加热制备了颗粒粗大（2~5μm）且含少量Si的过氧钛化合物。

航空航天领域

制造高性能飞行器：航空航天工业是研制和应用钛及钛合金最早的部门，飞机和发动机中钛的应用是制造高性能飞行器的关键。例如，如果没有钛，实际上就不可能制造出Ma2.7的超音速飞机。钛在航天工业中也发挥着重要作用，它减轻了发射重量、增加了射程、节省了费用，是航天工业的热门材料。火箭、导弹和航天工业中常用钛制作压力容器、燃料贮箱、火箭发动机壳体等关键部件。

制造潜艇等军事舰艇：钛合金制造的潜艇，大大改善其技术性能，可提高船抗腐蚀性能，免除定期除锈涂漆，潜水深度也比普通潜艇提高80%，航行速度可快一倍。同时钛无磁性，用其制造军事舰艇，可避免磁性炸弹的袭击。

化工领域

生产钛白粉：钛白粉是一种十分重要的化工原料，可用于制造高级白色油漆、涂料、人造丝的减光剂、白色橡胶和高级纸张的填料等。钛铁矿是生产钛白粉的主要原料，在现代社会与人们的生活息息相关。

制造反应设备：在化学工业中，钛主要用于合成纤维工业、石油化学工业、肥料工业和制碱工业等用的反应塔、热交换器、阀门等多种设备和部件上。这是因为钛具有良好的耐腐蚀性能，能够在各种化学环境中保持稳定。

建筑领域

作为建筑材料添加剂：在不锈钢中添加百分之一的钛，能够大大提升其防锈性能，使不锈钢在建筑领域的应用更加广泛和持久。

医疗领域

制造医疗植入物：钛是首选的金属医用材料，可用于制作心脏搭桥支架、牙科植入物、人造髋关节等。这是因为钛无毒，不会引起人体过敏，且具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，能够在人体内长期稳定存在。

日常生活领域

制造生活用品：钛金属已经走进了人们的日常生活，变成了钛金属手机、钛框眼镜、钛合金鱼竿等生活用品。钛金属重量轻、强度高，还具有良好的耐湿氯气腐蚀性能，使得这些生活用品具有更好的性能和使用体验。

军事国防领域

制造防弹材料：钛铁矿由于其出色的物理和化学性能，可用于制造防弹材料，为军事人员提供更好的防护。

制造武器装备：在军事和空间技术工业中，钛铁矿是制造喷气发动机、飞机机体和导弹火箭等的重要原料。例如，拥有400多个座位的波音747巨型客机，F-14型战斗机和米格-31型高速战斗机等都是采用钛制造出来的。

海洋工程领域

制造海洋装备：钛材在海洋工程中具有质轻、热膨胀系数低、无磁性、导热率与热传递速率匹配良好、透声性好等优异的性能。钛合金制造的潜艇，可大大改善其技术性能，提高抗腐蚀性能，免除定期除锈涂漆，潜水深度也比普通潜艇提高80%，航行速度可快一倍。同时钛无磁性，用其制造军事舰艇，可避免磁性炸弹的袭击。

三、钛铁矿分选工艺

重选工艺：利用比重差异实现初步富集

重选工艺是基于钛铁矿与脉石矿物之间存在比重差异这一特性，通过重力作用使不同比重的矿物实现分离的一种选矿方法。该工艺具有生产成本低、对环境污染小等显著优点，常作为钛铁矿选矿的预处理或粗选抛尾步骤。

在重选过程中，首先需要对原矿进行破碎和磨矿处理，使矿石达到适宜的粒度。然后，利用跳汰机、摇床、螺旋溜槽等重选设备，根据矿物在重力场中的沉降速度差异，将钛铁矿与脉石矿物进行分离。跳汰机通过周期性的水流脉动，使不同比重的矿物在垂直方向上产生分层，从而实现分离；摇床则利用床面的不对称往复运动和横向水流的作用，使矿物在床面上按比重和粒度进行分带；螺旋溜槽则是利用矿物在螺旋槽内受到重力、离心力、摩擦力和水流冲力等综合作用，使不同比重的矿物沿槽面呈螺旋线运动，最终实现分离。

重选工艺对于粗粒级浸染和细粒级集合浸染的钛铁矿具有较好的分选效果，能够有效地提高入选品位，减少后续选矿工艺的处理量。然而，重选工艺的回收率相对较低，对于微细粒级的钛铁矿分选效果不佳，因此通常需要与其他选矿工艺联合使用。

磁选工艺：借助磁性差异实现有效分离

磁选工艺是利用钛铁矿具有弱磁性这一特性，通过磁选机产生的磁场作用，将钛铁矿与非磁性矿物进行分离的一种选矿方法。根据磁场强度的不同，磁选工艺可分为弱磁选和强磁选。

弱磁选主要用于分出矿石中残留的钛磁铁矿等强磁性矿物，以进一步提高钛铁矿的品位。强磁选则主要用于排出合格尾矿，提高钛浮选的入选品位。在磁选过程中，矿石经过破碎和磨矿后，进入磁选机。磁选机通过产生不同强度的磁场，使具有磁性的钛铁矿被吸附在磁选机的磁极上，而非磁性矿物则随水流排出，从而实现分离。

磁选工艺具有分选效率高、处理量大、操作简单等优点，对于钛铁矿的分选具有重要作用。特别是对于含有较多磁性矿物的钛铁矿石，磁选工艺能够有效地提高精矿品位和回收率。然而，磁选工艺对于微细粒级的钛铁矿分选效果也受到一定限制，且磁选过程中可能会产生磁团聚现象，影响分选效果。

浮选工艺：依据表面性质差异实现精细分选

浮选工艺是根据钛铁矿与脉石矿物表面物理化学性质的差异，借助浮选药剂的作用，使钛铁矿选择性地附着在气泡上，从而实现与脉石矿物分离的一种选矿方法。浮选工艺对于细粒级钛铁矿的回收效果较好，能够有效地提高精矿品位和回收率。

在浮选过程中，首先需要对矿石进行调浆处理，使矿石颗粒充分分散在水中。然后，加入适量的浮选药剂，如捕收剂、起泡剂、调整剂等。捕收剂能够选择性地吸附在钛铁矿表面，增强其疏水性，使其更容易附着在气泡上；起泡剂则能够降低水的表面张力，产生稳定的气泡，为钛铁矿的附着提供载体；调整剂则用于调节矿浆的pH值、离子浓度等，改善浮选条件。

浮选工艺包括常规浮选、絮凝浮选、团聚浮选和载体浮选等多种方法。常规浮选是最常用的浮选方法，适用于处理各种粒度的钛铁矿石；絮凝浮选则是通过添加絮凝剂，使微细粒级的钛铁矿颗粒聚集成较大的絮团，从而提高浮选效率；团聚浮选是利用团聚剂使钛铁矿颗粒与气泡团聚在一起，实现高效分离；载体浮选则是利用粗粒级的载体矿物，将微细粒级的钛铁矿颗粒搭载在载体上，从而提高浮选回收率。

然而，浮选工艺也存在一些不足之处。浮选药剂的使用会增加选矿成本，且可能对环境造成一定的影响。此外，浮选工艺的操作条件较为复杂，需要严格控制药剂用量、矿浆浓度、充气量等参数，否则会影响浮选效果。

电选工艺：针对特定矿物实现高效精选

电选工艺是利用钛铁矿与其他矿物在电性上的差异，在高压电场中使矿物颗粒发生电性分离的一种选矿方法。电选工艺主要应用于钛矿物的精选阶段，当粗精矿中含有钛铁矿、金红石等导电矿物以及锆英石等非导电矿物时，可采用电选法进行分离。

在电选过程中，矿石颗粒经过干燥和给料后，进入高压电场。导电矿物在电场中会获得电荷，并在电场力的作用下向电极移动，而非导电矿物则不会受到电场力的作用，保持原来的运动轨迹，从而实现分离。电选工艺具有分选精度高、对环境友好等优点，能够有效地提高钛铁矿精矿的品位。

然而，电选工艺对钛铁矿的粒度有严格要求，一般粒度不能低于0.04mm。此外，在选别前需要对矿石进行加温、辐射照射等预处理，以改变矿物的电性，提高电选效果。这些预处理过程会增加选矿成本和操作难度。

联合选矿工艺：发挥协同优势实现综合分选

由于钛铁矿矿石性质复杂，单一选矿工艺往往难以达到理想的分选效果。因此，在实际生产中，通常采用联合选矿工艺，将重选、磁选、浮选、电选等多种选矿方法有机结合，充分发挥各种工艺的优势，实现钛铁矿的高效分选。

常见的联合选矿工艺有磁选 + 浮选、重选 + 浮选、磁选 + 重选等。例如，磁选 + 浮选联合工艺，先通过磁选工艺去除矿石中的磁性矿物，提高入选品位，然后再进行浮选，进一步提高精矿品位和回收率。重选 + 浮选联合工艺，先利用重选工艺对粗粒级钛铁矿进行富集，减少后续浮选的处理量，然后再对细粒级钛铁矿进行浮选，实现综合分选。

联合选矿工艺能够根据矿石的具体性质和选矿目标，灵活调整工艺流程和参数，提高分选效率和精矿品质。然而，联合选矿工艺也存在工艺流程复杂、设备投资大、操作管理难度高等问题，需要在实际生产中综合考虑各种因素，进行优化设计。

钛铁矿在众多领域的重要作用决定了其开采和选矿的必要性。多种选矿工艺各有优劣，在实际应用中应根据矿石的性质、成分以及选矿目标，合理选择和组合选矿工艺，以实现钛铁矿的高效分选和资源的高效利用。同时，随着科技的不断进步，还应加强对新型选矿工艺和设备的研究与开发，不断提高钛铁矿选矿的技术水平和经济效益。