贵州铜仁锰矿石干式与湿式磁选对比试验*

张周位 张 遂 杨国彬

(1.贵州省地质矿产中心实验室；2.贵州省地质矿产勘查开发局103地质大队)

锰是我国重要的基础物资和战略资源，有“无锰不成钢”之说[1]。近年来锰矿资源需求日益增加，高纯度电解锰产能迅速扩大，工艺主要原料碳酸锰矿的消耗量也日趋增大[2-4]。由于高品位碳酸锰矿几乎消耗殆尽，如何利用选矿方法有效利用我国品位低、嵌布粒度细、组分复杂的难选碳酸锰矿已成为当前矿业发展的重中之重[5-7]。贵州碳酸锰矿储量极大，但大量锰矿品位不足10%，直接用于电解生产金属锰，酸耗高、渣量大、经济效益极差，属难利用矿产资源[8-9]。为合理利用贵州铜仁地区碳酸锰矿，在研究其工艺矿物学的基础上，进行干式磁选与湿式磁选对比试验，并结合地质条件与经济指标进行综合评价，以期为矿山设计、生产实践提供较实用的技术指导。

1 矿石性质

贵州铜仁地区碳酸锰矿石化学多元素分析结果见表1，锰物相分析结果见表2，X射线衍射分析结果见图1。

表1 矿石化学多元素分析结果 %

表2 锰物相分析结果%

从表1、表2可以看出，矿石锰品位9.710%，磷含量高达0.128%，属高磷低锰矿石；锰主要以碳酸锰的形式存在，占总锰的94.85%。从图1可以看出，矿石中锰矿物主要是钙菱锰矿和锰方解石，脉石以石英和绢云母为主，长石、绿泥石和黄铁矿等少量。

2 试验结果与讨论

2.1 干式磁选试验

矿石破碎至-2 mm后无需磨矿，分级为3个粒级后采用SLon干式磁选机直接进行干式高梯度磁选，试验流程见图2。

2.1.1 干选磁场强度试验

矿石粒级不同，磁选适宜的磁场强度也不同。控制振幅20 Hz，对分级后的3个不同粒级的产品分别进行磁场强度试验，结果见表3。

从表3可以看出，随着磁场强度的增大，3个粒级干式磁选精矿产率和回收率均逐渐升高，锰品位则不断下降，变化趋势一致，但各粒级适宜的磁场强度大小不同。对于1～2 mm粒级，最佳磁场强度为560 kA/m，精矿锰回收率在90%以上，锰品位14.99%；继续增大磁场强度，锰品位明显下降；对于0.2～1 mm粒级，最佳磁场强度320 kA/m，精矿锰品位14.70%、回收率97.37%，指标较好；对于-0.2 mm粒级，整体分选效果不如另外两个粒级，主要原因是选别过程中过细的矿粉粘附于磁介质中，恶化分选指标，适宜的磁场强度为280 kA/m。

图1 矿石的X射线衍射分析图谱

图2 干式磁选流程

粒级/mm磁场强度/(kA/m)精矿产率/%精矿锰品位/%精矿锰回收率/%1～240039.5017.4873.6548048.7416.1183.2956057.1414.9990.6364065.2613.7894.850.2～124039.5016.1867.4828051.6715.4884.8732062.1814.7097.3736064.5814.3998.15-0.220034.7513.9451.6924050.0012.3665.4328061.0211.8576.3732066.2711.4178.43

2.1.2 干选振动频率试验

固定1～2 mm、0.2～1 mm、-0.2 mm粒级磁选磁场强度分别为560，320，280 kA/m，进行振动频率试验，结果见表4。

表4 干式磁选振动频率试验结果

从表4可以看出，随着振动频率的增大，3个粒级磁选精矿均呈产率和回收率下降、锰品位上升的变化趋势，各粒级磁选的最佳振动频率不同。1～2 mm粒级最佳振动频率25.0 Hz，此时精矿锰品位较高，回收率85.02%；对于0.2～1 mm粒级最佳振动频率 20.0 Hz，精矿锰品位 14.90%，回收率 97.27%，指标较为理想；-0.2 mm粒级由于细颗粒矿粉的粘附作用，需要更高的振动频率才能实现锰的分离，最佳振动频率为30.0 Hz，精矿品位13.07%，回收率60.69%，指标一般。

2.1.3 干式磁选验证试验

1.3.1 灵芝多糖的酶解 使用复合酶(木瓜蛋白酶∶纤维素酶=2∶1)在56℃、pH 7.0条件下水解灵芝子实体多糖，多糖酶解液经8 000 r/min离心10 min后，上清液储存于4℃下备用[18]。

在条件试验确定的最佳磁选参数下进行干式磁选验证试验，结果见表5。

表5 干式磁选验证试验结果 %

从表5可以看出，矿石分级为1～2 mm、0.2～1 mm、-0.2 mm 3个粒级后进行干式磁选，在原矿锰品位9.71%的条件下，可获得综合精矿(精矿1、精矿2、精矿3合并)锰品位14.81%、回收率86.13%的良好指标。

2.2 湿式磁选试验

矿石破碎至-2 mm磨矿后，进行1粗1扫高梯度湿式磁选试验，流程见图3。

图3 湿式磁选试验流程

2.2.1 磨矿细度试验

颗粒较粗时，湿式磁选选别效果较差。固定粗选、扫选磁场强度均为800 kA/m进行1粗1扫湿式磁选磨矿细度试验，结果见表6。

表6 湿式磁选磨矿细度试验结果 %

从表6可以看出，随着磨矿细度的增大，精矿锰回收率先上升后下降。当磨矿细度-0.074 mm含量为50%时，精矿锰回收率最大，为88.34%。磨矿细度-0.074 mm 40%时，精矿锰回收率较低，主要原因是颗粒较粗，有用矿物未充分单体解离，连生体因与磁介质作用力减弱而损失于尾矿中。当磨矿细度-0.074 mm含量大于50%后，回收率逐渐下降，原因是湿式磁选冲洗水的作用使较细的颗粒被冲进尾矿区域。因此，选择磨矿细度-0.074 mm 50%。

在磨矿细度-0.074 mm 50%的条件下进行湿式磁选磁场强度试验(粗、扫选磁场强度相同)，结果见表7。

表7 湿式磁选磁场强度试验结果

从表7可以看出，随着磁场强度的增大，精矿锰品位不断下降，回收率逐渐上升。当磁场强度超过800 kA/m后，精矿锰品位下降幅度增大，综合考虑选择磁场强度800 kA/m。

2.2.3 湿式磁选验证试验

在条件试验确定的最佳工作参数下进行湿式磁选验证试验，结果见表8。

表8 湿式磁选验证试验结果 %

从表8可以看出，1粗1扫湿式磁选可获得精矿锰品位14.41%、回收率88.34%的良好指标。

3 干式和湿式磁选对比

干式磁选与湿式磁选均可实现该矿石中锰的有效富集，现从以下几方面进行两种磁选工艺的对比分析。

(1)选矿指标。原矿锰品位9.71%时，干式磁选精矿锰品位14.81%、回收率86.13%，湿式磁选精矿锰品位略低，为14.41%，但回收率较高，为88.34%。从选矿指标角度考虑，两种磁选方法优劣相当。

(2)选矿能耗。干式磁选工艺破碎至-2 mm后可直接进行磁选，湿式磁选破碎后需磨矿后方可磁选，因此湿式磁选比干式磁选多一段磨矿的能耗。干式磁选3个粒级磁选磁场强度分别为280，320和560 kA/m，湿式磁选粗选、扫选磁场强度均为800 kA/m。综合考虑处理量、磨矿能耗和维持磁场强度所需的电耗，干式磁选较湿式磁选节能。

(3)矿山场地条件。干式磁选工艺需破碎、筛分、磁选、除尘等设备，占地空间小，对矿山场地条件要求少；湿式磁选需破碎、磨矿、筛分、磁选等设备，同时必须考虑回水利用，且磁选冲洗水量极大，因此需要较大空间建设大型沉降池，占用空间大。由于铜仁地区多山地，建设大型沉降池容易受地形地势条件限制。就矿山场地条件而言，干式磁选更适用于处理该地区锰矿。

(4)生态环境影响。干式磁选会造成粉尘污染，因此需增设除尘设备；湿式磁选会造成大量污水排放，因此需加污水处理设备，各有利弊。综合分析，干式磁选相比湿式磁选更适用于处理贵州铜仁地区的低品位锰矿。

4 结 论

(1)贵州铜仁地区低品位锰矿石锰品位9.71%，含磷0.128%，属高磷低锰矿石。锰主要以碳酸锰的形式存在，锰矿物主要是钙菱锰矿和锰方解石，脉石以石英和绢云母为主，长石、绿泥石和黄铁矿等少量。

(2)原矿破碎至-2 mm分级为1～2 mm、0.2～1 mm、-0.2 mm 3个粒级分别进行干式磁选，可获得锰品位14.81%、回收率86.13%综合锰精矿；原矿磨矿至-0.074 mm 50%，经1粗1扫湿式磁选可获得锰品位14.41%、回收率88.34%的综合锰精矿，均实现该锰矿石中锰的有效回收。

(3)相比湿式磁选工艺，干式磁选工艺在选矿指标和生态环境影响方面优劣相当，但能耗更低，对矿山场地条件要求更低，因此推荐干式磁选作为铜仁地区锰矿石适宜的选矿方法。