钛砂矿选矿有粗选和精选两个阶段。粗选，粗选厂的入选矿石，首先除渣、筛分、分级、脱泥及浓缩等，然后进入粗选流程选别。粗选的目的是为精选厂提供粗精矿。入选矿石按矿物密度以重选方法丢弃低密度脉石矿物尾矿，获得重矿物含量达90%左右的重矿物混合精矿。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，一般粗选厂均建成为移动式的。移动方式有水上浮船及陆地轨道、履带、托板及定期拆迁等。钛砂矿粗选一般选用处理量大、回收率高、又便于移动式选厂应用的设备，多数用圆锥选矿机和螺旋选矿机，少量用。上述设备有单一使用的，也有配合使用的。单一圆锥选矿机主要用于规模大或原矿中重矿物含量高的粗选厂；多数厂采用圆锥选矿机粗选，螺旋选矿机精选；一些规模较小的选矿厂常用螺旋选矿机粗选。
精选，钛砂矿多系含有几种有价矿物的综合性矿石，精选的目的是将粗精矿中有回收价值的矿物进行有效的分离及提纯，达到各自的精矿质量要求，使之成为商品精矿。精选厂一般建成固定式的。粗精矿由汽车或火车或管道输送等方式运输到精选厂。精选作业分为湿式精选和干式精选，以干式精选为主。在精选工艺的前段通常采用部分湿法作业。有时在精选过程中还存在于法精选、湿式精选交替作业。从能源消耗及简化工艺流程考虑，应尽可能减少这一过程。
精选厂的湿法作业种类有：采用摇床或螺旋重选，进一步丢弃残存在粗精矿中的密度小的脉石矿物，对于含盐分的粗精矿，同时还具有清洗盐分的作用；采用湿式磁选法预先选出部分易选钛精矿，减少干选入选矿量；在粗精矿中加入氢氧化钠、盐酸、稀氢氟酸、焦亚硫酸氢钠等药剂进行高浓度搅拌，达到清除矿物污染，提高精矿效果的目的；采用浮选法进行锆英石、独居石产物的精选。干式精选是按产物中各矿物间的磁选、导电性、密度等差异分选。依粗精矿组成及性质而异，干选工艺流程的结构变化较大。对于矿物组成比较复杂，综合回收矿物种类较多的粗精矿，干选工艺流程比较复杂，作业较多，流程结构变化也较大；对于矿物组成简单的粗精矿，干选流程很简单。