碳酸錳礦選礦工藝研究現(xiàn)狀與進展

高翔

摘要：碳酸錳礦是工業(yè)的重要原料礦產(chǎn)，它是特種鋼材的基本組成元素之一，對鋼及其鋼材性能產(chǎn)生重要影響，是鋼鐵工業(yè)發(fā)展的重要原料。有資料表明世界上用于冶金工業(yè)的錳約占95%，只有約5%的錳用于如化學工業(yè)、建筑材料、電子工業(yè)、環(huán)境保護和農(nóng)牧業(yè)等其他工業(yè)。冶金工業(yè)中主要是錳系鐵合金、錳的氧化物和錳型。

關(guān)鍵詞：碳酸錳礦選礦工藝;現(xiàn)狀進展

前言：

隨著易選錳礦石的不斷開采利用，難選錳礦石的比例不斷增加，供需矛盾不斷突出，對碳酸錳礦的高效回收得到了人們的高度關(guān)注，選礦工作者從選礦工藝、設備以及機理方面進行了大量的科學研究，取得了一定的成就。究進展進行了評述。

一、應用

錳元素的化合物在地殼中分布十分廣泛。古人很早就懂得加工利用它的氧化礦～軟錳礦。但是直到1770年之前，化學家們?nèi)詫④涘i礦看作是錫、鋅和鈷等的礦物。18世紀后半葉，瑞典化學家T.0.柏格曼研究了軟錳礦，認為它是一種新金屬氧化物。他曾試圖分離出這個金屬，卻沒有成功。舍勒也同樣沒有從軟錳礦中提取出金屬，便求助于他的好友、柏格曼的助手一甘恩。在1774年，甘恩分離出了金屬錳。柏格曼將它命名為manganese（錳）。它的拉丁名稱manganum和元素符號Mn由此而來。錳為銀白色金屬，質(zhì)堅而脆。屬于VIIB族元素。基本物理性質(zhì)錳的化合價有+2、+3、+4、+6和+7，其中以+2、+4、+6、和+7為穩(wěn)定的氧化態(tài)。金屬錳以固態(tài)形式存在時，主要有四種同素異形體：a錳（體心立方），p錳（立方體），丫錳（面心立方），6錳（體心立方）。錳在空氣中易氧化生成褐色的氧化物，也易在升溫時氧化。氧化時形成層狀氧化銹皮，最靠近金屬的氧化層是MnO，而外層是Mn30a。在高于800℃的溫度下氧化時，MnO的厚度逐漸增加，而Mn304層的厚度減少。在800度以下出現(xiàn)第三種氧化層Mn202。在約450℃以下最外面的第四層氧化物Mn02是穩(wěn)定的。金屬Mn能分解水，易溶于稀酸，并有氫氣放出，生成二價錳離子。而符合國際商品級的富礦石（Mn大于48%）幾乎沒有，且有不少富錳礦石在選礦時仍需要進行預處理。總的來說，我國錳礦資源貧多富少、薄而分散、礦石雜質(zhì)多、結(jié)構(gòu)復雜。

二、碳酸錳礦選礦工藝研究現(xiàn)狀進展

2.1重選工藝。碳酸錳礦的密度一般為3.6～3.7g/cm3，與其共生的常見脈石礦物石英、方解石的比重一般為2.6～2.9g/cm3，密度相差不大。對于細粒級入選的碳酸錳礦，采用單一重選法難以獲得較理想的選礦指標;但是對于可以粗粒級入選的碳酸錳礦，采用重選法可有效回收有用礦物，且重選工藝設備簡單，成本低廉，對環(huán)境污染較小。因此，在條件適宜時，常作為優(yōu)先考慮的選礦工藝。湘潭錳礦原礦含錳17.6%，采用重介質(zhì)旋流器分選碳酸錳礦，再對粗精礦經(jīng)強磁處理，根據(jù)礦石性質(zhì)，選擇合適的重選設備和重介質(zhì)種類尤為重要，常用的重選設備主要有搖床、跳汰機和重介質(zhì)的孤形分選機、旋流器等。

2.2磁選工藝。碳酸錳礦的比磁化系數(shù)屬于弱磁性礦物，其比磁化率和脈石礦物的相差較大。因此，強磁選在碳酸錳礦的選別中占有重要地位。常用的磁選機有干式強磁選機、濕式強磁選機和高梯度強磁選機，其中濕式強磁選機和高梯度強磁選機的發(fā)展較快，并越來越廣泛地用于選別0～0.5mm級別甚至更細級別的礦石;近年來各種新型的粗、中、細粒強磁機陸續(xù)研制成功，大大促進了磁選工藝的發(fā)展。王使用立環(huán)式脈動高梯度磁選機分別從影響磁選指標的磨礦細度、磁場強度和磁選介質(zhì)三個方面進行了試驗研究，對原礦錳品位為14%，采用一粗一掃流程，磨礦細度含量占65%，磁場強度為631kA/m，磁介質(zhì)為粗鋼絲網(wǎng)型時可獲得錳精礦品位回收率為82%的良好指標對原礦品位為18%的花垣碳酸錳礦采用分粒級磁選，對15～6mm粒級采用高梯度磁選機進行選別，對6～0mm粒級采用感應輥式強磁選機選別，可獲得兩級別綜合選礦的錳精礦品位為21%，回收率為85%。對微細粒級低品位碳酸錳礦進行強磁選工藝研究，強磁粗選采用濕式強磁選機，在磨礦細度為-0.038mm占38%，磁場強度一次粗選即可獲得錳粗精礦品位同時，對該礦石采用先疏水絮凝再強磁掃選的方法進行了試驗研究，即用碳酸鈉調(diào)整礦漿PH值到10，加入分散劑水玻璃和六偏磷酸鈉，再加入油酸鈉進行攪拌，使礦石充分疏水絮凝，最后使用強磁機進行掃選，可獲得磁選錳精礦品位和回收率分別為并在此基礎(chǔ)上強化疏水絮凝處理，即在絮凝過程中有選擇性地增加磁力作用力，減少非選擇性的機械作用力，在磁場強度為條件下進行一次掃選，最終在一次強粗選和強化絮凝掃選后可獲得錳精礦品位指標。

2.3浮選工藝

錳礦石中碳酸錳礦的可浮性較好，其次是軟錳礦和硬錳礦。因此，碳酸錳礦的浮選技術(shù)受到了選礦工作者的極大重視，在浮選藥劑和工藝方面都取得了一系列的成就。碳酸錳礦的浮選技術(shù)根據(jù)捕收劑種類主要分為兩種：一是用脂肪酸類正浮選技術(shù);二是用陽離子捕收劑反浮選脈石礦物。查閱大量文獻發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)外碳酸錳礦的浮選技術(shù)普遍采用陰離子正浮選;但陽離子捕收劑在反浮選過程中存在氣泡量大、難消泡、選擇性差、受礦泥影響大等問題，現(xiàn)階段主要出于試驗階段。碳酸錳礦的正浮選工藝，捕收劑一般采用油酸及油酸鈉、氧化石蠟皂、石油磺酸鈉、塔爾油、環(huán)烷酸、烷基羥肟酸等羧酸類藥劑。在浮選過程中，常添加一定的促進劑燃料油和煤油，可加強捕收劑在礦物表面的疏水作用，近年來發(fā)現(xiàn)了一些新型的碳酸錳礦正浮選捕收劑，如磷酸脂、堿渣、酸渣等。與碳酸錳礦共生的常見脈石為方解石、炭質(zhì)頁巖、石英、硅酸鹽及黃鐵礦等居多，在保證碳酸錳礦可浮性的同時，常使用脈石的抑制劑來提高錳精礦的浮選指標，前人在抑制劑方面也進行了大量的研究，如發(fā)現(xiàn)了碳酸鈉作為脈石的抑制劑，即通過調(diào)整礦漿PH值來抑制脈石的可浮性，特別是采用羧酸類捕收劑浮選碳酸錳礦時，將礦漿PH值調(diào)到8～9，可獲得良好的浮選指標;對硅質(zhì)類、方解石、炭質(zhì)頁巖等脈石也采用水玻璃和六偏磷酸鈉作為其抑制，可獲得較好的效果。對于此現(xiàn)象推測認為在高濃度硫酸浸出過程中，原礦中的方解石與硫酸生成的硫酸鈣因為同離子效應使得溶度積增大，在短時間內(nèi)生成大量硫酸鈣結(jié)晶并罩蓋在碳酸錳礦物表面，阻止了反應進一步向礦物內(nèi)部進行，故而引起了錳浸出率的下降。這是高濃度硫酸浸出菱錳礦的錳浸出率不能達到很高的原因。并采用檢測手段對推測進行了驗證。

2.4建議

（1）浸出這種選礦手段能初步達到對碳酸錳礦的有效利用，對后期的錳電解液提供了一些便利，但也存在浸出時間長，浸出液雜質(zhì)多等問題，如何對浸出過程中的復雜體系進行選擇性的控制，仍是一個值得深入研究的課題。（2）深化對浸出，除雜的機理分析，明晰浸出過程的動力學和熱力學原理以及反映過程中的相變、價態(tài)轉(zhuǎn)變，并以一些現(xiàn)代化的測試手段輔助驗證。從理論出發(fā)，以更廣闊的思路進行工藝和藥劑的選擇，是選礦發(fā)展的一條道路。

結(jié)束語：

碳酸錳礦中磷的分選研究，一直受到人們的關(guān)注，盡管可以采用物理選礦聯(lián)合法或化學法深度除磷，但成本高、流程長、錳損失大是其局限性，沒有得到實質(zhì)性的突破。近年來，生物浸出法在重金屬硫化礦領(lǐng)域得到長足發(fā)展，在碳酸錳礦的降磷研究剛剛起步。繼續(xù)加強試驗研究，可望有所突破。

參考文獻：

[1]崔恩靜，任金菊，等。高磷低錳難選礦石除磷提高鍰礦品位試驗研究[J]。有色金屬（選礦部分），2019（3）：36—39。