我国氧化锰矿石选矿工艺研究现状

2014-04-09张风平徐本军

湿法冶金 2014年2期

张风平，徐本军

（贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳 550003）

近年来，由于钢铁及相关行业的迅速发展，锰矿石消耗量大幅增长。我国锰矿以碳酸锰矿为主，矿石储量0．9亿t［1］，碳酸锰矿占总储量的73%。经过多年开发，碳酸锰矿资源尤其是优质碳酸锰矿资源已严重短缺，因此，研究如何利用我国丰富的氧化锰矿资源，其战略意义十分重要。我国氧化锰矿多为贫矿，冶炼前大多需要选矿。本文简要介绍了近几年氧化锰矿选矿研究现状，并提出了一些看法。

1 单一流程选矿

1．1 单一洗矿

洗矿是传统的选矿方法之一。某些富锰矿石经过洗矿后可直接用于冶炼。洗矿作业常与筛分相伴，常见方法有在振动筛上直接冲水清洗原矿，或洗矿后的矿砂（净矿）送振动筛筛分等。氧化锰矿选矿厂大都设有洗矿作业，并由一次洗矿发展为二次或三次洗矿。广西某锰矿选矿厂［1］将设计的一次洗矿改造为二次洗矿，并对洗矿溢流中的锰加以回收，每年多回收粉矿约8 000t，提高金属回收率约5%，经济效益明显。对原有洗矿流程加以改进［2］也是洗矿研究的方向之一。

1．2 单一重选

锰矿重选常用设备有跳汰机（处理粗、中粒矿石）、摇床（处理细粒物料）等。重选投资少，费用低，当矿石中需回收的锰矿物比脉石矿物密度大时，优先选择重选工艺。但近些年来，随着富矿资源的枯竭，品位较低的贫锰矿和难选锰矿被大量使用，这类矿石嵌布复杂，目的矿物与脉石矿物嵌布紧密，为了使矿物单体解离，需要将锰矿石磨细，这又造成锰流失。师伟红等［3］对不同磨矿粒度的锰矿石进行摇床选别试验，结果表明，随磨矿细度增加，精矿中锰品位提高，但回收率下降，细粒矿物更多损失于尾矿中。单一重选受矿石粒度、密度等因素影响较大。韦连军等［4］对广西兴业某锰矿进行选矿试验，原矿锰品位为23．59%，磨至-0．5～＋0．074mm、-0．074mm两个粒级后分别进行重选，得到的锰精矿品位都达30%左右，但综合回收率仅为44．61%。黎贵亮［5］对大新锰矿低品位氧化锰粉矿进行选矿试验，选用跳汰—重选流程，采用300mm×300mm下动型隔膜跳汰机，在冲程15mm、冲次300次／min、床层厚40mm、矿层厚20mm条件下进行跳汰分选，虽得到锰精矿品位41．26%，但回收率仅为37．71%，尾矿中含锰25．50%，整体效果不理想。

为了改善重选效果，将矿山的贫、富矿分别处理，富矿生产精矿和一部分中矿，而贫矿生产中矿。师伟红等［6］对西南某铁锰矿进行重选试验，锰品位为18．93%的贫矿磨至-0．074mm占70%，经过重选生产中矿；锰品位为24．09%的富矿磨至-0．074mm占31．70%，采用两次跳汰、一次摇床分选，得到锰品位为40．41%的精矿，回收率为70．92%，选别指标较好。

但是重选灵活性不强，以及重选设备性能不足的现状依旧没有得到太大改善，这也是导致目前重选流程被磁选取代的原因，如陕西勉略阳氧化锰矿选矿厂［7］的跳汰流程已被磁选流程取代。由于锰矿石和铁矿石有一些相似之处，且我国对铁矿石的重选研究比较深入，对粗粒铁矿石应用新型大粒跳汰机、细粒铁矿石应用新型尖缩溜槽等方面的研究处于世界领先地位，锰矿石的重选可以借鉴和推广这些成功经验。

1．3 单一磁选

磁选是利用磁力选别物料属于传统的选矿工艺。虽然磁选基建投资费用高，但消耗低，操作简单，易于控制，适用性强，可用于各种锰矿石的选别，近年来已在锰矿选矿中占主导地位。广西大新锰矿选矿厂［8］采用强磁选机对φ750分级机返砂产品进行磁选，得到锰品位42．30%的精矿，回收率为66．51%。某尾矿再选试验研究［9］中，采用干湿联合磁选，将品位为12．05%的尾矿分成-0．833mm和＋0．833mm两个粒级，-0．833mm 粒级采用干式强磁选抛尾，磁场强度为1．2×103kA／m；＋0．833mm粒级与-0．833mm粒级的干选磁精矿合并进行磨矿—湿式强磁选，磨矿细度为-0．074mm占45%，磁场强度为 1．2×103kA／m，最后得到品位为34．45%的精矿，回收率为82．35%。针对某些锰矿物嵌布粒度不均的特点，可以采用分级—磁选方式选别氧化锰矿。针对锰生产过程中产生的锰渣，陈坤等［10］研究了采用磁选工艺分选锰，通过两次扫选得到锰品位22．46%的锰精矿，锰回收率为49．08%。陆薇宇等［11］对广西某地氧化锰矿石进行选矿试验研究，将矿石分成-0．2mm细粒和＋0．2mm 粗粒，粗粒矿石在磁场强度1 114．08 kA／m条件下强磁选获得产率21．71%、锰品位44．47%、回收率60．45%的锰精矿；-0．2mm细粒矿物给入深加工流程生产电解二氧化锰。

在磁选设备方面，最近几年有一些研究成果，如永磁辊式强磁选机［12］、CTB1245永磁磁选机［13］、新型 LYC-720湿式永磁立环高梯度强磁选机［14］、PHGM-600型永磁高梯度磁选机［15］、Slon 立环高梯度强磁选机［16］、DPMS系列永磁强磁选机［17-18］等。廖国平等［19］采用分级—Slon型强磁粗选—Slon强磁扫选工艺处理木圭松软锰矿，矿石粒级主要集中在-10．0～＋1．0mm之间，通过振动筛分分成＋5．0mm和-5．0～＋1．0mm两个粒级，＋5．0mm粒级返回继续破碎至-5．0～＋1．0mm。选矿条件：给矿浓度18%，干矿处理量180kg／h。粗选作业背景强度1．0T，脉动冲程12mm，脉动冲次230次／min，转环转速2．5r／min；扫选作业背景强度1．1T，脉动冲程12mm，脉动冲次230次／min，转环转速200次／min。在此条件下进行48h连续作业试验，获得品位为30．38%的锰精矿，回收率为75．97%。

随着各种新型粗、中、细粒强磁选机陆续研制成功，国内大型选矿厂大都进行了更新。目前，国内外对磁流体分选、磁团聚重选、磁种分选、超导磁选等工艺及相关设备的开发研究非常重视，有望在锰矿石分选方面得到突破。

1．4 单一浮选

由于氧化锰矿表面易被水湿润，可浮性差，加之浮选成本高，操作不易控制，因此氧化锰矿石的浮选分选仍处于研究阶段，其研究重点是浮选药剂、浮选设备及浮选机制。在浮选机制研究方面，卢毅屏等［20］通过对细粒软锰矿在磁场中的浮选状况和浊度测试，研究了磁场对浮选的影响规律，发现外磁场可以使弱磁性锰矿石表观粒度变大，进而强化细粒级软锰矿的浮选效果。卢毅屏等［21］采用在磁场中浮选细粒软锰矿，研究了细粒软锰矿的磁-疏水聚团。显微镜观察和粒度测试表明：与单一疏水聚团颗粒相比，磁-疏水联合聚团表观粒度大，比表面积小；磁场对于细粒软锰矿的回收及其与脉石的分离有利，有外加磁场（磁场强度为0．7T）比无外加磁场条件下，MnO2品位由80．5%提高到89．4%，回收率由61．5%提高到84．6%。

2 联合选矿流程

2．1 重选、磁选联合

重选磁选联合在选矿中应用较广泛，选矿效果较好。黎贵亮［5］针对大新低品位氧化锰粉矿采用先磁选后跳汰的联合选矿流程，磁选采用辊径为375mm的CS-1型强磁选机，跳汰采用300mm×300mm下动型隔膜跳汰机，最后得到锰品位为38．60%和锰品位为31．95%的两种精矿，效果很好。

可以看出：单一磁选可以得到较高的金属回收率，但精矿品位较低；跳汰虽能得到合格的精矿品位，但回收率较低。从技术和经济等方面综合考虑，强磁选—跳汰联合流程更占优势。

2．2 磁选、浮选联合

磁、浮选联合流程可以有针对性地处理氧化锰矿石。戴惠新等［22］针对云南某高铁锰比的铁锰共生矿石进行选矿研究，该矿石风化严重，呈黏土状，矿物嵌布粒度微细，常规的强磁选、重选、浮选几乎没有分选效果，而选择磁化还原焙烧—弱磁选—选铁尾矿反浮选工艺，在磁化焙烧温度900℃、焙烧时间60min、碳粉用量15%、焙砂水冷，弱磁选粒度-0．045mm占70%、弱磁选磁场强度80kA／m、弱磁选扫选磁场强度160kA／m，反浮选TS-1用量200g／t、GL用量150g／t、松油用量40g／t（均对给矿）条件下，得到品位为34．55%、回收率为78．47%的锰精矿，分选效果较为理想。

磁、浮选联合流程对于微细粒贫锰矿具有良好的选别效果。克新等［23］研究了福建连城微细粒贫锰矿的分选。该贫锰矿石为溢流锰矿，粒度-0．074mm占91．04%，锰品位6．85%，采用湿式磁选不能有效回收，而采用磁选—浮选流程，在磁场强度1 035kA／m条件下得到磁选精矿，磁选精矿磨至-0．074mm占75%、在pH为4．5、矿浆浓度20%、捕收剂用量1 000g／t条件下进行浮选，获得品位为40．15%锰精矿，回收率为43．15%。

3 结语

传统的洗矿、重选工艺越来越难以满足矿石分选要求，而单一的强磁选、浮选工艺对于低品位氧化矿的分选效果也不理想，联合流程虽然复杂，但综合回收效果较好，经济效益明显。选矿工艺的每一次进步都是建立在新的选矿理论，或者更先进的选矿设备的基础上，因此，研发新方法、新工艺、新设备、新药剂，强化分选效果，仍是今后一段时期内的主要发展方向。

［1］张泾生，周光华．我国锰矿资源及选矿进展评述［J］．中国锰业，2006，24（1）：3．

［2］杨各金．福建省连城锰矿兰桥选厂工艺流程改造及生产实践［J］．中国锰业，2008，26（3）：44-46．

［3］师伟红，杨波，田峰，等．西南某地铁锰矿开发利用的选矿探索试验［J］．中国锰业，2006，24（4）：18-22．

［4］韦连军，雷满齐，黄庆柒．广西兴业某锰矿选矿试验研究［J］．中国矿业，2010，19（2）：89-92．

［5］黎贵亮．大新锰矿低品位氧化锰粉矿选矿试验研究［J］．中国锰业，2008，26（1）：27-30．

［6］师伟红，杨波，刘守信，等．云南铁锰矿选矿试验［J］．矿冶，2007，16（1）：30-34．

［7］张永伟，任柏林，陈德经，等．勉略阳小型氧化锰矿选矿厂工艺流程研究［J］．中国锰业，2002，20（1）：1-3．

［8］黄冠汉，农德连，黎贵亮，等．广西大新锰矿选矿厂洗矿溢流的回收利用［J］．中国锰业，2001，19（1）：43-44．

［9］傅开彬，林海，涂昌能，等．某锰尾矿再选试验研究［J］．金属矿山，2009（10）：172-175．

［10］陈坤，徐本军，毛小浩，等．锰渣磁选试验研究［J］．湿法冶金，2013，32（5）：291-292．

［11］陆薇宇，陆智，赵锋，等．广西某地氧化锰矿的选矿试验研究［J］．中国锰业，2011，29（3）：19-23．

［12］赵瑞敏，董恩海．永磁辊式强磁选机的研制与应用［J］．非金属矿，2009，32（1）：64-66．