云南盈江某低品位菱錳礦選礦工藝研究①

謝美芳， 熊 濤，2， 黃會春，2， 任祥君，2

（1.贛州金環磁選科技裝備股份有限公司，江西 贛州 341001； 2.昆明理工大學國土資源工程學院，云南 昆明 650093）

錳被廣泛用于金屬冶煉行業、電子工業、航天工業及醫藥農業領域，是國民經濟發展必不可少的金屬之一[1-2］。 具有開采價值的錳礦主要是菱錳礦（MnCO3）、軟錳礦（MnO2）、褐錳礦（Mn2O3）、黑錳礦（Mn3O4）等[3-4］。 錳礦伴生礦石性質復雜，存在類質同象、容易泥化等現象，錳礦高效開發利用一直是個難題[5-7］。

云南盈江地區錳礦性脆、易泥化，含錳品位低且含鐵、磷高，屬于難選錳礦石，一直未能開發利用。 本文在對其進行原礦性質研究后，開展了選礦工藝研究，包括實驗室SLon-100 周期式脈動高梯度磁選機小型探索試驗以及SLon-500 立環脈動高梯度磁選機半工業試驗，以期獲得理想的選礦指標，為大規模開發此類型的錳礦石提供科學依據。

1 礦石性質

云南盈江某錳礦石肉眼觀察主要呈黑色、褐黑色、灰白色，粒度小于1 mm。 原礦化學多元素分析結果如表1 所示。 從表1 可知，該礦中具有回收價值的元素為錳，銅、鉛含量均小于0.005%，有害元素Fe、P 含量較高，對提高錳精礦產品質量有較大影響。 其他有價金屬含量不高，綜合利用價值不大。

表1 原礦化學多元素分析結果（質量分數）%

原礦錳化學物相分析結果如表2 所示。 從表2 可知，該礦石中錳主要以碳酸錳形式存在，是錳礦石的主要回收對象，其次以硅酸錳形式存在，碳酸錳和硅酸錳兩者占總錳的97.32%。

表2 錳化學物相分析結果

對原礦進行了粒度分析，結果如表3 所示。 從表3可知，該礦中－0.019 mm 粒級含量超過了50%，該粒級TMn 分布率也達到了46.17%，主要原因是該錳礦性脆、易泥化；＋0.074 mm 粒級含量僅21.71%，而占錳物相84.97%的碳酸錳易泥化，所以后續的選別作業中必須避免原礦過磨現象，這對提高該錳礦回收率、降低生產成本至關重要。

表3 原礦粒度分析結果

2 研究方法

該礦石中錳主要以碳酸錳和硅酸錳形式存在。 碳酸錳比磁化系數約（50～250） ×106cm3／g，硅酸錳比磁化系數小于15×106cm3／g。 基于此，擬采用脈動高梯度磁選機對碳酸錳和硅酸錳進行回收。 實驗室試驗使用SLon-100 周期式脈動高梯度磁選機，半工業試驗使用SLon-500 立環脈動高梯度磁選機。 為了防止較大顆粒在分選過程中對SLon 型脈動高梯度磁選機磁介質造成堵塞，對原礦進行了1.2 mm 預先篩分。

3 結果與討論

3.1 SLon-100 磁選機實驗室試驗

該錳礦粒度較細，為提高錳精礦回收率，研究了一粗一掃磁選過程中背景磁感應強度、磁介質尺寸、給礦流速、脈動沖程和沖次等條件對錳精礦指標的影響，得到SLon-100 周期式脈動高梯度磁選機分選該錳礦的適宜參數為：粗選背景磁感應強度1.5 T，磁介質Φ2 mm，給礦流速5 cm／s，脈動沖程8 mm，脈動沖次150 次／min；掃選背景磁感應強度1.5 T，磁介質Φ1.5 mm，給礦流速6 cm／s，脈動沖程8 mm，脈動沖次175 次／min。 該錳礦經SLon-100 周期式脈動高梯度磁選機一次粗選一次掃選，可以獲得產率39.69%、TMn 品位15.25%、回收率89.25%的錳精礦。

SLon-100 磁選機實驗室試驗結果為后續SLon-500立環脈動高梯度磁選機半工業試驗奠定了基礎。

3.2 SLon-500 磁選機半工業試驗

3.2.1 粗選磁感應強度試驗

磁感應強度是SLon-500 立環脈動高梯度磁選機的關鍵參數，也是影響錳精礦品位及回收率的關鍵因素。 磁感應強度高，勵磁線圈消耗的功率大，單位處理成本增加。 轉環轉速2 r／min、磁介質Φ2 mm、給礦流速5.5 cm／s、脈動沖程18 mm、脈動沖次150 次／min，進行了粗選磁感應強度試驗，結果見表4。 從表4 可以看出，隨著粗選磁感應強度增加，錳精礦產率不斷增加，精礦品位呈現下降趨勢，錳精礦回收率先大幅度提升后逐漸趨緩。 粗選磁感應強度超過1.5 T 后，錳精礦產率增加很少，而錳連生體及其他非磁性礦被夾帶進錳精礦，造成錳精礦品位大幅度下降。 磁感應強度1.5 T 時，可獲得回收率65.08%、品位17.02%的錳精礦。

表4 粗選磁感應強度試驗結果

3.2.2 粗選轉環轉速試驗

轉環轉速一方面直接影響設備處理能力，另一方面影響礦物在分選區停留的時間。 磁感應強度1.5 T，其他條件不變，進行了粗選轉環轉速試驗，結果見表5。 從表5 可以看出，隨著轉環轉速提高，錳精礦產率及回收率都增加，錳精礦品位降低。 轉環轉速小于2.0 r／min 時，磁介質在分選區停留時間太長，在礦漿脈動作用下，微細粒級錳礦物大量損失在尾礦中。轉環轉速2.5 r／min 時，可獲得回收率66.64%、TMn 品位17.12%的錳精礦。

表5 粗選轉環轉速試驗結果

3.2.3 粗選脈動沖次試驗

錳礦性脆，易泥化，脈動機構對錳精礦品位及回收率影響很大。 轉環轉速2.5 r／min，其他條件不變，進行了粗選脈動沖次條件試驗，結果見表6。 從表6 可以看出，隨著脈動沖次提高，錳精礦產率降低，錳精礦品位單調上升，錳精礦回收率先提高后降低。 提高脈動沖次，增大了作用在弱磁性錳礦物上的競爭力，也增加了礦粒與磁介質碰撞的次數，精礦產率降低，在一定范圍內精礦回收率提高。 分選該錳礦適宜的脈動沖次為150 次／min，此時可獲得TMn 品位17.08%、回收率64.51%的錳精礦。

表6 粗選脈動沖次試驗結果

3.2.4 半工業全流程試驗

從條件試驗結果來看，SLon-500 半工業試驗與SLon-100 實驗室試驗精礦品位還有一定差距，可能是因為SLon-100 磁選機分選試驗是在相對理想條件下進行的，特別是SLon-100 磁選機分選時間要比SLon-500磁選機分選時間更長，能獲得更高的精礦品位及回收率。 半工業試驗可采用一粗一掃、掃選精礦精選作業以保證錳精礦品位及回收率。

半工業全流程試驗中，原礦先進行隔渣以防大顆粒礦物堵塞磁介質。 主要技術參數為：粗選磁感應強度1.5 T、磁介質Φ2 mm、沖次150 次／min、沖程18 mm、轉環轉速2.5 r／min；掃選磁感應強度1.5 T、磁介質Φ1.5 mm、沖次150 次／min、沖程18 mm、轉環轉速3.0 r／min；掃選精礦再精選磁感應強度1.5 T、磁介質Φ2 mm、沖次175 次／min、沖程18 mm、轉環轉速2.0 r／min。 試驗流程見圖1，結果見表7。 在原礦TMn品位6.55%時，經SLon-500 立環脈動高梯度磁選機一粗一掃、掃選精礦一次精選，獲得了產率34.21%、TMn品位16.77%、回收率87.61%的錳精礦。

圖1 半工業全流程試驗流程

表7 SLon-500 半工業全流程試驗結果

4 結論

1） 云南盈江某低品位菱錳礦Mn含量為6.72%，錳是具有回收價值的主要元素，有害元素Fe、P 含量較高，對提高錳精礦產品質量有較大影響。 原礦－0.019 mm粒級含量超過了50%，有效回收該粒級錳礦物是分選的關鍵。

2） SLon-500 立環脈動高梯度磁選機半工業試驗結果表明，采用“一粗一掃、掃選精礦一次精選”的磁選流程，可以獲得TMn 品位16.77%、回收率87.61%的綜合錳精礦。 高梯度磁選具有成本低、無污染等優勢，是有效利用該錳礦石的適宜方法。