湖南花垣低品位碳酸锰矿石浮选生产实践

石朝军，麻德立，谢 勇，石兴和，宋宏清

(湖南花垣县强桦矿业有限责任公司，湖南花垣 416000)

湖南省花垣地区的碳酸锰矿已开采30余年，具备工业价值的锰矿资源趋于枯竭，仅剩大量贫细杂化的低品位碳酸锰矿(含锰低于10%)，锰矿物和其它脉石矿物以微细粒嵌布，成分复杂，很难用磁选法来有效回收碳酸锰。花垣县强桦矿业有限责任公司经多年研究，现已建成一条年处理20万t低品位碳酸锰矿石的浮选生产线。

1 花垣碳酸锰矿物组成

花垣碳酸锰矿石中锰的赋存形态有菱锰矿、钙菱锰矿、镁菱锰矿、锰方解石、锰白云石，其中以菱锰矿为主[1-2]，其余皆为少量。在低品位碳酸锰矿中有用锰矿物嵌布粒度细微，从几微米到几百微米，但大多在几十微米至上百微米间。脉石以硅酸盐为主，约35%～43%，部分黄铁矿及氧化铝，约15%～19%，钙、镁碳酸盐约8%～12%，少量碳质约2%。

1)矿石多元素分析，结果见表1。

表1 原矿石多元素分析 %

2)矿石化学物相分析，结果见表2。

表2 矿石化学物相分析 %

2 花垣低品位碳酸锰矿浮选磨矿流程实践

2.1 对花垣碳酸锰矿的磨矿试验及结果

将低品位碳酸锰矿进行磨矿分级后，分别在同等工艺条件下，以“一粗三精六扫”的浮选流程进行中试，具体实验结果见表3。

表3 磨矿的浮选指标

根据中试结果，不难看出花垣低品位碳酸锰矿石的磨矿粒度在-0.074～0.053 mm之间，精矿品位高，锰回收率也较高。控制磨矿粒度在-0.074～0.053 mm之间较为适宜。

2.2 磨矿流程的确定

花垣碳酸锰矿为沉积型矿床，矿石莫氏硬度在3.5～4.7之间，质地较软，含泥较重，易因过磨形成大量矿泥。在生产过程中采用了球磨—锻磨—0.074 mm高频筛—球磨的一段循环磨矿工艺，原矿锰品位为8.78%，经“一粗三精六扫”的浮选流程，获得了精矿提高9个品位，锰回收率86%的良好浮选指标。

3 浮选机的结构改进与定型

强桦矿业公司以A型浮选机为基础样机，融入了浮选柱和 GF型的技术特点[3-4]，设计了一种新型浮选机，其良好的性能在工业化试产中得到了很好的验证。该新型浮选机具有以下优点：

1)实现了矿浆横向与纵向双向循环，增大了药剂、气泡与矿粒之间的接触机率；

2)泡沫浮在循环槽的上部，避开了叶轮的冲击作用，泡沫稳定；

3)提高槽体深度，使分离区延长增厚，使精矿品位稳定。

4 浮选的工艺流程

4.1 低品位碳酸锰浮选药剂制度

强桦矿业公司研究出的QH015型组合捕收剂配方和H J-01矿泥调整剂配方，克服了脂肪酸类捕收剂的不足和矿泥的影响[5]，以水玻璃作为硅酸盐类脉石抑制剂[6]，纯碱调节矿浆pH值为弱碱性。在工业化试产中利用计量泵，将药剂分段自动添加，使药剂的添加更加趋于合理化，实现了碳酸锰的低温浮选并得到较好的精矿选别指标，得到了锰精矿品位提高10%，锰回收率不低于85%的良好指标。各药剂用量见表4。

表4 低品位碳酸锰浮选各药剂用量 kg/t

4.2 工业化生产浮选流程

经多次工业化试产，锰品位在7%～9%的低品位碳酸锰矿石，最终确定了“一粗三精六扫”的浮选工艺流程。按此流程进行工业化试产，原矿含锰7%～10%的低品位碳酸锰矿石经过6个班工业试产，得到锰精矿平均品位为 19.2%，尾砂控制在1.0%～1.5%，锰回收率达86%以上。工业实验操作稳定，选矿指标较好。实验结果见表5。

表5 工业化试产浮选指标 %

5 精矿及尾矿后处理

5.1 精矿的后续处理

按电解金属锰生产的要求，浮选后的精矿必须干燥成粉。碳酸锰精矿表面存在较多的硅胶使其亲水性，加之油性捕收剂的表面吸附作用，使精矿不易于过滤和干燥。通过对多机种过滤设备的试用比较，最终选用新型的隔膜压滤机获得了较好的脱水指标，滤饼含水率降至18%。滤饼破碎后，送入回转烘干机中热风干燥，控制成品水分含量低于10%，冷却粉碎，成品流动性较好。

5.2 尾矿的处理

尾矿中含有大量的二氧化硅，可进一步综合利用作为建材原料，同时也考虑到尾矿的安全堆放及环保要求，因此研究人员对碳酸锰浮选尾矿作了进一步的资源化技术开发研究，目前已取得环保高效的工业化消化方式。尾矿亦利用压滤的方式进行脱水，所得滤饼含水量约21%～25%，具有一定的强度，使锰渣不易被浸蚀而转移，可实现环保型的干堆存放。

5.3 压滤液的处理

精矿及尾矿压滤所得的滤液为软化水，含有捕收剂及各类调整剂，是较好的浮选工业用水。过滤水经用于小试和中试后，各类药剂用量均有较大幅度的降低，其中QH015用量可减少1 kg/t，纯碱用量可减少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。浮选用水的循环使用避免了选矿废水的排放对周边环境的污染，同时也降低了药剂成本和用水成本。

6 结论

花垣低品位碳酸锰矿石浮选技术的工业化试产成功，为国内外同类型低贫碳酸锰矿的开发利用带来了新的生机，同时也促进了整个电解锰行业的可持续发展。此项浮选技术主要由4项核心关键技术集成：

1)合理的磨矿控制技术；

2)浮选机结构的改进创新技术；

3)新型的捕收剂与调整剂配方技术；

4)尾水的回收循环利用技术。

[1]钟彪，汤新命，陶敏.湖南碳酸锰矿石的工艺矿物学特点[J].矿冶工程，1986，6(2)：40-43.

[2]李前懋，刘承宪，姜丽霞.花垣锰矿南段碳酸锰矿石工艺特性及可选性[J].中国锰业，1989，7(1)：24-28.

[3]黄仲明，宋晓明，卢世杰.我国浮选机研究与应用现状[J].国外金属矿选矿，1998，35(5)：8-10.

[4]李备备，彭晨，王永田.浮选柱与浮选机分选效果的对比[J].选煤技术，1998(1)：20-21.

[5]龚明光.泡沫浮选[M].北京：冶金工业出版社，2007.

[6]毛锯凡，张勇.水玻璃等调整剂在菱锰矿浮选中的作用研究[J].中国锰业，1989，7(2)：18-23.