湖南低品位難選碳酸錳礦選礦工藝研究

張曉峰，覃事元，周 菁，符海華，朱一民，文金磊，潘高產，李天霞（.湖南有色金屬研究院，湖南長沙 4000；.湖南發展集團礦業開發有限公司，湖南長沙 4000）

湖南低品位難選碳酸錳礦選礦工藝研究

張曉峰1，覃事元2，周 菁1，符海華2，朱一民1，文金磊1，潘高產1，李天霞1
（1.湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100；2.湖南發展集團礦業開發有限公司，湖南長沙 410100）

湖南難選碳酸錳礦石的錳品位低，礦石組成復雜，經過多種選礦方法和試驗方案的對比，最終采用中磁預選拋尾（干拋）－再磨后強磁選工藝，對Mn品位9.94%的原礦，獲得錳精礦含錳15.59%，錳回收率68.41%的選礦指標。

碳酸錳礦；強磁選；選礦工藝

錳是我國國民經濟中應用廣泛的重要戰略物資，“無錳不成鋼”，約90%～95%的錳應用于鋼鐵工業，其余5%～10%應用于化工、電子、建材、醫藥、國防等領域［1～3］。我國錳礦資源較為豐富，且儲量位居世界前列［4～6］，但存在分布不平衡、貧、薄、雜、細等特點，大部分屬于貧錳礦石，如碳酸錳［7］。近些年隨著工業的發展，錳礦的需求量日益增加，富錳礦資源越來越匱乏，合理開發貧錳礦資源已經成為必然趨勢。目前，國內外對低品位難選錳礦石，主要采用磁選、浮選、重選等單一流程，以及磁選－浮選、磁選－浮選－重選聯合以及選冶聯合流程進行回收［8～10］。

1 原礦配礦及礦石性質

礦石的主要化學成分分析見表1，礦石主要礦物的相對含量見表2。

表1 礦石的主要化學成分%

由表1可知，礦石中的主要有價元素為Mn，主要雜質為SiO2，CaO，Al2O3，MgO等，有害元素P的含量較低，S的含量較高。

表2 礦石中主要礦物的相對含量%

由表2可知，礦石礦物組成較復雜，錳礦物以錳方解石為主，其次為鈣菱錳礦，含錳方解石、菱錳礦等，金屬礦物主要是黃鐵礦；脈石礦物主要是石英，其次為少量云母、長石等。

2 選礦試驗研究

2.1 錳礦強磁選、浮選工藝對比試驗研究

根據礦石性質，在探索試驗基礎上，為考查強磁選與浮選兩種選礦方法該礦石中錳礦物的回收效果，進行強磁選與全浮選工藝的對比試驗。

2.1.1 強磁選試驗研究

在磨礦細度－0.074 mm 61%（棒磨）條件下，進行強磁選試驗，工藝流程如圖1所示，試驗結果見表3。

圖1 強磁選方案試驗工藝流程

表3 礦石強磁選試驗結果%

由表3可知，強磁選對錳富集效果較好，獲得錳品位13.86%，回收率81.78%的錳精礦。

2.1.2 全浮選試驗研究

在磨礦細度－0.074 mm 68%條件下，對礦石進行脫碳脫硫，再進行錳礦浮選。試驗工藝流程如圖2所示，試驗結果見表4。

圖2 碳、硫、錳順序優先浮選方案試驗工藝流程

表4 碳、硫、錳順序優先浮選方案試驗結果%

由表4可知，錳在預先脫碳、浮硫過程中有一定的損失；錳粗精礦中錳的品位、回收率均不及強磁選工藝，單一浮選工藝對錳富集效果不理想。通過強磁選、浮選工藝對比試驗結果可知，采用強磁選工藝對錳的富集比較大，選礦指標較好。

2.2 強磁選條件試驗研究

2.2.1 不同磨礦細度強磁選試驗研究

為研究強磁選對該錳礦的回收效果，進行不同磨礦細度強磁選試驗研究。固定磁場強度為13 000 Gs，采用球磨磨礦。試驗工藝流程如圖1所示，結果見表5。

輸電線路防外力破壞預警系統包括檢測裝置、報警裝置、后臺管理系統和監控APP。系統的總體架構框圖如圖3所示。

表5 不同磨礦細度強磁選試驗結果%

由表5可知，當磨礦細度－0.074 mm含量為51%左右時，再增加磨礦細度，精礦中的錳的選礦指標變化不大。對比相近磨礦細度條件下棒磨與球磨的強磁選試驗結果可知，兩種磨礦方式獲得的選礦指標相當。綜合考慮錳的選礦指標，強磁選工藝推薦磨礦細度為－0.074 mm 51%左右，此時可獲得品位15.14%，回收率69.04%的錳精礦。

2.2.2 不同磁場強度強磁選試驗

磁場強度試驗工藝流程如圖3所示，試驗結果見表6。

圖3 不同磁場強度試驗工藝流程

表6 磁場強度試驗結果

由表6可知，當增加磁場強度時，精礦中錳的含量降低。綜合考慮錳的選礦指標及磁選設備的性能，強磁選選擇磁場強度為13 000 Gs。

2.3 中磁預拋（干拋）－強磁選方案試驗研究

2.3.1 中磁預先拋尾給礦粒度試驗研究

進行了不同給礦粒度中磁預先拋尾（干拋）試驗，試驗工藝流程如圖4所示，試驗結果見表7。

圖4 中磁預先拋尾試驗工藝流程

表7 中磁預先拋尾試驗結果

由表7可知，中磁選工藝給礦粒度為－3 mm時獲得尾礦中錳的損失較低，為6.20%，拋去的尾礦產品產率為22.14%。

2.3.2 中磁預先拋尾磁選強度試驗研究

中磁預先拋尾磁場強度試驗，固定給礦粒度為－3 mm，試驗工藝流程如圖4所示，試驗結果見表8。

表8 中磁預先拋尾磁場強度試驗結果

由表8可知，隨著磁場強度的增加，錳粗精礦中錳的品位降低，產率變大。綜合考慮錳的選礦指標，中磁預先拋尾選擇磁場強度為8 000 Gs。

2.3.3 中磁拋尾錳粗精礦再磨再磁選試驗研究

對中磁預先拋尾獲得的錳粗精礦進行磨礦后磁選試驗，磨礦細度選擇－0.074 mm 48%，試驗工藝流程如圖5所示，試驗結果見表9。

圖5 中磁預拋－錳粗精礦強磁選試驗工藝流程

表9 中磁預拋－錳粗精礦強磁選試驗結果%

由表9可知，精礦合計含錳15.63%，作業回收率為72.88%，對原礦的總回收率為68.36%。從不同磁選方案試驗等研究結果可知，強磁選能夠獲得更好的選礦指標。綜合考慮該礦石的性質特征、磨礦成本及選礦指標，推薦采用中磁預先拋尾－再磨再磁選工藝。

3 驗證試驗研究

為了驗證推薦工藝流程的可重復性，對該礦石進行了驗證試驗研究。驗證試驗工藝流程如圖6所示，試驗指標見表10。

圖6 礦石選礦推薦工藝驗證試驗工藝流程

表10 礦石推薦工藝選礦驗證試驗指標%

由表10可知，采用表中強磁選條件，原礦經預先拋尾－再磨再磁選工藝可獲得精礦中含Mn 15.59%、回收率為68.41%的選礦指標，其中精礦和中礦合計含Mn 14.25%，回收率為76.83%。試驗結果表明，該工藝流程獲得的試驗指標重現性好。

4 結 論

1.礦石屬沉積型碳酸錳礦石，可供選礦回收的主要元素是Mn。礦石中的碳酸鹽類錳礦物主要有錳方解石，次為鈣菱錳礦及少量含錳方解石、錳白云石、菱錳礦、含錳白云石等。金屬礦物主要是黃鐵礦；脈石礦物主要是石英，其次為云母、長石、石墨、炭質、方解石等。

2.礦樣通過磁選、浮選工藝對比試驗結果可知，采用磁選工藝時錳的富集比較高。強磁選工藝將原礦磨礦至－0.074 mm 51%時，經強磁一次粗選、一次精選后獲得的錳精礦中Mn含量為15.14%，回收率為69.04%；原礦采用中磁預先拋尾－再磨再磁選工藝時，破碎至－3 mm左右經中磁拋尾，可拋去22%左右的產率，錳損失為6%左右，精礦經磨礦至－0.074mm 48%時，經強磁一次粗選、一次精選后獲得的錳精礦中Mn含量為15.59%，回收率為68.41%。

3.綜合考慮該礦石的性質特征、磨礦成本及選礦指標，推薦采用中磁預先拋尾－再磨再磁選工藝。驗證試驗證明了該工藝流程指標重復性好。

4.試驗研究得到的錳精礦Mn品位為15.59%，低于碳酸錳精礦質量標準要求（四級品Mn不小于18%），可作為電解錳作業的原料。“中磁預選拋尾（干拋）－再磨后強磁選工藝”相對簡單易操作，選礦指標穩定，重復性好，該工藝可作為一種技術儲備。

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M ineral Processing Research on Low Grade M anganese Carbonate Ore in Hunan

ZHANG Xiao-feng1，QIN Shi-yuan2，ZHOU Jing1，Fu Hai-hua2，ZHU Yi-min1，WEN Jin-lei1，PAN Gao-chan1，LITian-xia1
（1.Hunan Research Institute of Nonferrous Metals，Changsha 410100，China；2.Hunan Development Group Mining Co.，Ltd，Changsha 410100，China）

The paper discussed the chemical composition，mineral constituent，ore structure，output form of main minerals，mineral grain and dissociation degree.By comparison of beneficiation methods and testing program，finally middle magnetic separation-discarding tailing-regrinding-strong magnetic separation is adopted.The Mn grade of crude ore was 9.94%.The results showed that the Mn concentrate with grade Mn of 15.59%，recovery rate of 68.41%was obtained.

manganese carbonate ore；high-intensitymagnetic seperation；beneficiation process

TD924

A

1003－5540（2016）02－0014－04

2016－02－19

張曉峰（1985－），男，工程師，主要從事選礦科研、選礦廢水處理與回用以及選礦設計等研究工作。