我國(guó)氧化錳礦石選礦工藝研究現(xiàn)狀

張風(fēng)平，徐本軍

（貴州大學(xué) 材料與冶金學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550003）

近年來(lái)，由于鋼鐵及相關(guān)行業(yè)的迅速發(fā)展，錳礦石消耗量大幅增長(zhǎng)。我國(guó)錳礦以碳酸錳礦為主，礦石儲(chǔ)量0．9億t［1］，碳酸錳礦占總儲(chǔ)量的73%。經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā)，碳酸錳礦資源尤其是優(yōu)質(zhì)碳酸錳礦資源已嚴(yán)重短缺，因此，研究如何利用我國(guó)豐富的氧化錳礦資源，其戰(zhàn)略意義十分重要。我國(guó)氧化錳礦多為貧礦，冶煉前大多需要選礦。本文簡(jiǎn)要介紹了近幾年氧化錳礦選礦研究現(xiàn)狀，并提出了一些看法。

1 單一流程選礦

1．1 單一洗礦

洗礦是傳統(tǒng)的選礦方法之一。某些富錳礦石經(jīng)過(guò)洗礦后可直接用于冶煉。洗礦作業(yè)常與篩分相伴，常見(jiàn)方法有在振動(dòng)篩上直接沖水清洗原礦，或洗礦后的礦砂（凈礦）送振動(dòng)篩篩分等。氧化錳礦選礦廠大都設(shè)有洗礦作業(yè)，并由一次洗礦發(fā)展為二次或三次洗礦。廣西某錳礦選礦廠［1］將設(shè)計(jì)的一次洗礦改造為二次洗礦，并對(duì)洗礦溢流中的錳加以回收，每年多回收粉礦約8 000t，提高金屬回收率約5%，經(jīng)濟(jì)效益明顯。對(duì)原有洗礦流程加以改進(jìn)［2］也是洗礦研究的方向之一。

1．2 單一重選

錳礦重選常用設(shè)備有跳汰機(jī)（處理粗、中粒礦石）、搖床（處理細(xì)粒物料）等。重選投資少，費(fèi)用低，當(dāng)?shù)V石中需回收的錳礦物比脈石礦物密度大時(shí)，優(yōu)先選擇重選工藝。但近些年來(lái)，隨著富礦資源的枯竭，品位較低的貧錳礦和難選錳礦被大量使用，這類(lèi)礦石嵌布復(fù)雜，目的礦物與脈石礦物嵌布緊密，為了使礦物單體解離，需要將錳礦石磨細(xì)，這又造成錳流失。師偉紅等［3］對(duì)不同磨礦粒度的錳礦石進(jìn)行搖床選別試驗(yàn)，結(jié)果表明，隨磨礦細(xì)度增加，精礦中錳品位提高，但回收率下降，細(xì)粒礦物更多損失于尾礦中。單一重選受礦石粒度、密度等因素影響較大。韋連軍等［4］對(duì)廣西興業(yè)某錳礦進(jìn)行選礦試驗(yàn)，原礦錳品位為23．59%，磨至-0．5～＋0．074mm、-0．074mm兩個(gè)粒級(jí)后分別進(jìn)行重選，得到的錳精礦品位都達(dá)30%左右，但綜合回收率僅為44．61%。黎貴亮［5］對(duì)大新錳礦低品位氧化錳粉礦進(jìn)行選礦試驗(yàn)，選用跳汰—重選流程，采用300mm×300mm下動(dòng)型隔膜跳汰機(jī)，在沖程15mm、沖次300次／min、床層厚40mm、礦層厚20mm條件下進(jìn)行跳汰分選，雖得到錳精礦品位41．26%，但回收率僅為37．71%，尾礦中含錳25．50%，整體效果不理想。

為了改善重選效果，將礦山的貧、富礦分別處理，富礦生產(chǎn)精礦和一部分中礦，而貧礦生產(chǎn)中礦。師偉紅等［6］對(duì)西南某鐵錳礦進(jìn)行重選試驗(yàn)，錳品位為18．93%的貧礦磨至-0．074mm占70%，經(jīng)過(guò)重選生產(chǎn)中礦；錳品位為24．09%的富礦磨至-0．074mm占31．70%，采用兩次跳汰、一次搖床分選，得到錳品位為40．41%的精礦，回收率為70．92%，選別指標(biāo)較好。

但是重選靈活性不強(qiáng)，以及重選設(shè)備性能不足的現(xiàn)狀依舊沒(méi)有得到太大改善，這也是導(dǎo)致目前重選流程被磁選取代的原因，如陜西勉略陽(yáng)氧化錳礦選礦廠［7］的跳汰流程已被磁選流程取代。由于錳礦石和鐵礦石有一些相似之處，且我國(guó)對(duì)鐵礦石的重選研究比較深入，對(duì)粗粒鐵礦石應(yīng)用新型大粒跳汰機(jī)、細(xì)粒鐵礦石應(yīng)用新型尖縮溜槽等方面的研究處于世界領(lǐng)先地位，錳礦石的重選可以借鑒和推廣這些成功經(jīng)驗(yàn)。

1．3 單一磁選

磁選是利用磁力選別物料屬于傳統(tǒng)的選礦工藝。雖然磁選基建投資費(fèi)用高，但消耗低，操作簡(jiǎn)單，易于控制，適用性強(qiáng)，可用于各種錳礦石的選別，近年來(lái)已在錳礦選礦中占主導(dǎo)地位。廣西大新錳礦選礦廠［8］采用強(qiáng)磁選機(jī)對(duì)φ750分級(jí)機(jī)返砂產(chǎn)品進(jìn)行磁選，得到錳品位42．30%的精礦，回收率為66．51%。某尾礦再選試驗(yàn)研究［9］中，采用干濕聯(lián)合磁選，將品位為12．05%的尾礦分成-0．833mm和＋0．833mm兩個(gè)粒級(jí)，-0．833mm 粒級(jí)采用干式強(qiáng)磁 選 拋 尾，磁場(chǎng)強(qiáng)度 為1．2×103kA／m；＋0．833mm粒級(jí)與-0．833mm粒級(jí)的干選磁精礦合并進(jìn)行磨礦—濕式強(qiáng)磁選，磨礦細(xì)度為-0．074mm占45%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為 1．2×103kA／m，最 后得到 品位為34．45%的精礦，回收率為82．35%。針對(duì)某些錳礦物嵌布粒度不均的特點(diǎn)，可以采用分級(jí)—磁選方式選別氧化錳礦。針對(duì)錳生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的錳渣，陳坤等［10］研究了采用磁選工藝分選錳，通過(guò)兩次掃選得到錳品位22．46%的錳精礦，錳回收率為49．08%。陸薇宇等［11］對(duì)廣西某地氧化錳礦石進(jìn)行選礦試驗(yàn)研究，將礦石分成-0．2mm細(xì)粒和＋0．2mm 粗粒，粗粒礦石在磁場(chǎng)強(qiáng)度1 114．08 kA／m條件下強(qiáng)磁選獲得產(chǎn)率21．71%、錳品位44．47%、回收率60．45%的錳精礦；-0．2mm細(xì)粒礦物給入深加工流程生產(chǎn)電解二氧化錳。

在磁選設(shè)備方面，最近幾年有一些研究成果，如永磁輥式強(qiáng)磁選機(jī)［12］、CTB1245永磁磁選機(jī)［13］、新型 LYC-720濕式永磁立環(huán)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)［14］、PHGM-600型永磁高梯度磁選機(jī)［15］、Slon 立環(huán)高梯度強(qiáng)磁 選 機(jī)［16］、DPMS系列永磁強(qiáng)磁選機(jī)［17-18］等。廖國(guó)平等［19］采用分級(jí)—Slon型強(qiáng)磁粗選—Slon強(qiáng)磁掃選工藝處理木圭松軟錳礦，礦石粒級(jí)主要集中在-10．0～＋1．0mm之間，通過(guò)振動(dòng)篩分分成＋5．0mm和-5．0～＋1．0mm兩個(gè)粒級(jí)，＋5．0mm粒級(jí)返回繼續(xù)破碎至-5．0～＋1．0mm。選礦條件：給礦濃度18%，干礦處理量180kg／h。粗選作業(yè)背景強(qiáng)度1．0T，脈動(dòng)沖程12mm，脈動(dòng)沖次230次／min，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速2．5r／min；掃選作業(yè)背景強(qiáng)度1．1T，脈動(dòng)沖程12mm，脈動(dòng)沖次230次／min，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速200次／min。在此條件下進(jìn)行48h連續(xù)作業(yè)試驗(yàn)，獲得品位為30．38%的錳精礦，回收率為75．97%。

隨著各種新型粗、中、細(xì)粒強(qiáng)磁選機(jī)陸續(xù)研制成功，國(guó)內(nèi)大型選礦廠大都進(jìn)行了更新。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)磁流體分選、磁團(tuán)聚重選、磁種分選、超導(dǎo)磁選等工藝及相關(guān)設(shè)備的開(kāi)發(fā)研究非常重視，有望在錳礦石分選方面得到突破。

1．4 單一浮選

由于氧化錳礦表面易被水濕潤(rùn)，可浮性差，加之浮選成本高，操作不易控制，因此氧化錳礦石的浮選分選仍處于研究階段，其研究重點(diǎn)是浮選藥劑、浮選設(shè)備及浮選機(jī)制。在浮選機(jī)制研究方面，盧毅屏等［20］通過(guò)對(duì)細(xì)粒軟錳礦在磁場(chǎng)中的浮選狀況和濁度測(cè)試，研究了磁場(chǎng)對(duì)浮選的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)外磁場(chǎng)可以使弱磁性錳礦石表觀粒度變大，進(jìn)而強(qiáng)化細(xì)粒級(jí)軟錳礦的浮選效果。盧毅屏等［21］采用在磁場(chǎng)中浮選細(xì)粒軟錳礦，研究了細(xì)粒軟錳礦的磁-疏水聚團(tuán)。顯微鏡觀察和粒度測(cè)試表明：與單一疏水聚團(tuán)顆粒相比，磁-疏水聯(lián)合聚團(tuán)表觀粒度大，比表面積小；磁場(chǎng)對(duì)于細(xì)粒軟錳礦的回收及其與脈石的分離有利，有外加磁場(chǎng)（磁場(chǎng)強(qiáng)度為0．7T）比無(wú)外加磁場(chǎng)條件下，MnO2品位由80．5%提高到89．4%，回收率由61．5%提高到84．6%。

2 聯(lián)合選礦流程

2．1 重選、磁選聯(lián)合

重選磁選聯(lián)合在選礦中應(yīng)用較廣泛，選礦效果較好。黎貴亮［5］針對(duì)大新低品位氧化錳粉礦采用先磁選后跳汰的聯(lián)合選礦流程，磁選采用輥徑為375mm的CS-1型強(qiáng)磁選機(jī)，跳汰采用300mm×300mm下動(dòng)型隔膜跳汰機(jī)，最后得到錳品位為38．60%和錳品位為31．95%的兩種精礦，效果很好。

可以看出：?jiǎn)我淮胚x可以得到較高的金屬回收率，但精礦品位較低；跳汰雖能得到合格的精礦品位，但回收率較低。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面綜合考慮，強(qiáng)磁選—跳汰聯(lián)合流程更占優(yōu)勢(shì)。

2．2 磁選、浮選聯(lián)合

磁、浮選聯(lián)合流程可以有針對(duì)性地處理氧化錳礦石。戴惠新等［22］針對(duì)云南某高鐵錳比的鐵錳共生礦石進(jìn)行選礦研究，該礦石風(fēng)化嚴(yán)重，呈黏土狀，礦物嵌布粒度微細(xì)，常規(guī)的強(qiáng)磁選、重選、浮選幾乎沒(méi)有分選效果，而選擇磁化還原焙燒—弱磁選—選鐵尾礦反浮選工藝，在磁化焙燒溫度900℃、焙燒時(shí)間60min、碳粉用量15%、焙砂水冷，弱磁選粒度-0．045mm占70%、弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度80kA／m、弱磁選掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度160kA／m，反浮選TS-1用量200g／t、GL用量150g／t、松油用量40g／t（均對(duì)給礦）條件下，得到品位為34．55%、回收率為78．47%的錳精礦，分選效果較為理想。

磁、浮選聯(lián)合流程對(duì)于微細(xì)粒貧錳礦具有良好的選別效果。克新等［23］研究了福建連城微細(xì)粒貧錳礦的分選。該貧錳礦石為溢流錳礦，粒度-0．074mm占91．04%，錳品位6．85%，采用濕式磁選不能有效回收，而采用磁選—浮選流程，在磁場(chǎng)強(qiáng)度1 035kA／m條件下得到磁選精礦，磁選精礦磨至-0．074mm占75%、在pH為4．5、礦漿濃度20%、捕收劑用量1 000g／t條件下進(jìn)行浮選，獲得品位為40．15%錳精礦，回收率為43．15%。

3 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的洗礦、重選工藝越來(lái)越難以滿足礦石分選要求，而單一的強(qiáng)磁選、浮選工藝對(duì)于低品位氧化礦的分選效果也不理想，聯(lián)合流程雖然復(fù)雜，但綜合回收效果較好，經(jīng)濟(jì)效益明顯。選礦工藝的每一次進(jìn)步都是建立在新的選礦理論，或者更先進(jìn)的選礦設(shè)備的基礎(chǔ)上，因此，研發(fā)新方法、新工藝、新設(shè)備、新藥劑，強(qiáng)化分選效果，仍是今后一段時(shí)期內(nèi)的主要發(fā)展方向。

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