湖南花垣低品位碳酸錳礦石浮選生產實踐

石朝軍，麻德立，謝 勇，石興和，宋宏清

(湖南花垣縣強樺礦業有限責任公司，湖南花垣 416000)

湖南省花垣地區的碳酸錳礦已開采30余年，具備工業價值的錳礦資源趨于枯竭，僅剩大量貧細雜化的低品位碳酸錳礦(含錳低于10%)，錳礦物和其它脈石礦物以微細粒嵌布，成分復雜，很難用磁選法來有效回收碳酸錳。花垣縣強樺礦業有限責任公司經多年研究，現已建成一條年處理20萬t低品位碳酸錳礦石的浮選生產線。

1 花垣碳酸錳礦物組成

花垣碳酸錳礦石中錳的賦存形態有菱錳礦、鈣菱錳礦、鎂菱錳礦、錳方解石、錳白云石，其中以菱錳礦為主[1-2]，其余皆為少量。在低品位碳酸錳礦中有用錳礦物嵌布粒度細微，從幾微米到幾百微米，但大多在幾十微米至上百微米間。脈石以硅酸鹽為主，約35%～43%，部分黃鐵礦及氧化鋁，約15%～19%，鈣、鎂碳酸鹽約8%～12%，少量碳質約2%。

1)礦石多元素分析，結果見表1。

表1 原礦石多元素分析 %

2)礦石化學物相分析，結果見表2。

表2 礦石化學物相分析 %

2 花垣低品位碳酸錳礦浮選磨礦流程實踐

2.1 對花垣碳酸錳礦的磨礦試驗及結果

將低品位碳酸錳礦進行磨礦分級后，分別在同等工藝條件下，以“一粗三精六掃”的浮選流程進行中試，具體實驗結果見表3。

表3 磨礦的浮選指標

根據中試結果，不難看出花垣低品位碳酸錳礦石的磨礦粒度在-0.074～0.053 mm之間，精礦品位高，錳回收率也較高。控制磨礦粒度在-0.074～0.053 mm之間較為適宜。

2.2 磨礦流程的確定

花垣碳酸錳礦為沉積型礦床，礦石莫氏硬度在3.5～4.7之間，質地較軟，含泥較重，易因過磨形成大量礦泥。在生產過程中采用了球磨—鍛磨—0.074 mm高頻篩—球磨的一段循環磨礦工藝，原礦錳品位為8.78%，經“一粗三精六掃”的浮選流程，獲得了精礦提高9個品位，錳回收率86%的良好浮選指標。

3 浮選機的結構改進與定型

強樺礦業公司以A型浮選機為基礎樣機，融入了浮選柱和 GF型的技術特點[3-4]，設計了一種新型浮選機，其良好的性能在工業化試產中得到了很好的驗證。該新型浮選機具有以下優點：

1)實現了礦漿橫向與縱向雙向循環，增大了藥劑、氣泡與礦粒之間的接觸機率；

2)泡沫浮在循環槽的上部，避開了葉輪的沖擊作用，泡沫穩定；

3)提高槽體深度，使分離區延長增厚，使精礦品位穩定。

4 浮選的工藝流程

4.1 低品位碳酸錳浮選藥劑制度

強樺礦業公司研究出的QH015型組合捕收劑配方和H J-01礦泥調整劑配方，克服了脂肪酸類捕收劑的不足和礦泥的影響[5]，以水玻璃作為硅酸鹽類脈石抑制劑[6]，純堿調節礦漿pH值為弱堿性。在工業化試產中利用計量泵，將藥劑分段自動添加，使藥劑的添加更加趨于合理化，實現了碳酸錳的低溫浮選并得到較好的精礦選別指標，得到了錳精礦品位提高10%，錳回收率不低于85%的良好指標。各藥劑用量見表4。

表4 低品位碳酸錳浮選各藥劑用量 kg/t

4.2 工業化生產浮選流程

經多次工業化試產，錳品位在7%～9%的低品位碳酸錳礦石，最終確定了“一粗三精六掃”的浮選工藝流程。按此流程進行工業化試產，原礦含錳7%～10%的低品位碳酸錳礦石經過6個班工業試產，得到錳精礦平均品位為 19.2%，尾砂控制在1.0%～1.5%，錳回收率達86%以上。工業實驗操作穩定，選礦指標較好。實驗結果見表5。

表5 工業化試產浮選指標 %

5 精礦及尾礦后處理

5.1 精礦的后續處理

按電解金屬錳生產的要求，浮選后的精礦必須干燥成粉。碳酸錳精礦表面存在較多的硅膠使其親水性，加之油性捕收劑的表面吸附作用，使精礦不易于過濾和干燥。通過對多機種過濾設備的試用比較，最終選用新型的隔膜壓濾機獲得了較好的脫水指標，濾餅含水率降至18%。濾餅破碎后，送入回轉烘干機中熱風干燥，控制成品水分含量低于10%，冷卻粉碎，成品流動性較好。

5.2 尾礦的處理

尾礦中含有大量的二氧化硅，可進一步綜合利用作為建材原料，同時也考慮到尾礦的安全堆放及環保要求，因此研究人員對碳酸錳浮選尾礦作了進一步的資源化技術開發研究，目前已取得環保高效的工業化消化方式。尾礦亦利用壓濾的方式進行脫水，所得濾餅含水量約21%～25%，具有一定的強度，使錳渣不易被浸蝕而轉移，可實現環保型的干堆存放。

5.3 壓濾液的處理

精礦及尾礦壓濾所得的濾液為軟化水，含有捕收劑及各類調整劑，是較好的浮選工業用水。過濾水經用于小試和中試后，各類藥劑用量均有較大幅度的降低，其中QH015用量可減少1 kg/t，純堿用量可減少7 kg/t，水玻璃用量可降至0.4 kg/t，H J-01用量降至0.3 kg/t。浮選用水的循環使用避免了選礦廢水的排放對周邊環境的污染，同時也降低了藥劑成本和用水成本。

6 結論

花垣低品位碳酸錳礦石浮選技術的工業化試產成功，為國內外同類型低貧碳酸錳礦的開發利用帶來了新的生機，同時也促進了整個電解錳行業的可持續發展。此項浮選技術主要由4項核心關鍵技術集成：

1)合理的磨礦控制技術；

2)浮選機結構的改進創新技術；

3)新型的捕收劑與調整劑配方技術；

4)尾水的回收循環利用技術。

[1]鐘彪，湯新命，陶敏.湖南碳酸錳礦石的工藝礦物學特點[J].礦冶工程，1986，6(2)：40-43.

[2]李前懋，劉承憲，姜麗霞.花垣錳礦南段碳酸錳礦石工藝特性及可選性[J].中國錳業，1989，7(1)：24-28.

[3]黃仲明，宋曉明，盧世杰.我國浮選機研究與應用現狀[J].國外金屬礦選礦，1998，35(5)：8-10.

[4]李備備，彭晨，王永田.浮選柱與浮選機分選效果的對比[J].選煤技術，1998(1)：20-21.

[5]龔明光.泡沫浮選[M].北京：冶金工業出版社，2007.

[6]毛鋸凡，張勇.水玻璃等調整劑在菱錳礦浮選中的作用研究[J].中國錳業，1989，7(2)：18-23.