广西某氧化锰矿选矿试验研究

李勇，罗星，夏瑜

（中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，广西 桂林 541004 ）

锰矿石及其深加工产品已经广泛应用于国民经济各个领域，是冶金及许多工业部门不可缺少的重要原料[1]。我国锰矿主要分布在广西、湖南、福建、贵州、四川、云南等省区[2]，锰矿石的类型以碳酸锰矿为主, 约占总储量的73%[3]，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[4]。广西某氧化锰矿风化严重，含泥量大，锰品位平均为21.4%，磷、铁、硅等杂质含量较高，虽然探明的锰矿资源相对较多，但资源质量缺陷明显[5]。

1 矿石性质

1.1 原矿多元素分析

矿石的化学多元素分析结果见表1。单位为g/t。

>表1 原矿化学多元素分析结果/%Table 1 Chemical multi-element analysis results of the raw ore

由表1 可知，原矿Mn 含量20.69%，Fe 含量4.76，Mn/Fe=4.35＞1，根据锰铁含量比，确定该矿石为锰矿石，主要有价元素为Mn。

1.2 原矿锰物相分析

原矿锰的化学物相分析结果见表2。

由表2 可知，原矿锰物相主要为氧化锰中锰，占93.04%，其余为碳酸锰和硅酸锰中锰。

>表2 原矿锰物相分析结果Table 2 Manganese phase analysis results of the raw ore

1.3 矿石的矿物组成

选取一些有代表性的块矿样品磨制多个光/薄片，在显微镜下鉴定。显微镜下可见矿石为不等粒变晶结构，脉石矿物主要为石英，少量粘土矿物；矿石矿物主要为软锰矿、硬锰矿，微量褐铁矿。矿石以锰矿化为主，光学显微镜透射单偏光下见锰矿化为黄褐色- 黑色，反射单偏光下锰矿化则为黄白色、灰蓝色。矿石主要为网脉状构造，也可见微细脉状、不规则尖角状、浸染状、纤维状构造。矿石矿物以细粒结晶结构为主，接触关系以侵蚀交代、充填交代、交代残余结构为主。

软锰矿：光学显微镜反射光下显较高反射率，中等硬度，不易磨光。淡黄色，见黄白- 灰白多色性，无内反射色，强非均质性（蓝绿色- 棕红色）。晶体以自形针柱状为主，集合体可呈束状、放射状产出。矿石中主要以脉状、网脉状产出，也见浸染状构造。粒径0.01 ～ 0.05 mm。含量约占金属矿物65%。

硬锰矿：光学显微镜反射光下显中低反射率，低硬度，易磨光。反射色为灰蓝色，强非均质性（灰白- 深灰色）。他形粒状～胶状产出，纤维状、放射状集合体。与软锰矿密切共生，常不完全交代软锰矿呈交代残余结构。纤维状、脉状产出，局部呈团粒状与自形软锰矿密切共生，内部普遍发育裂纹。粒径：隐晶质～0.01 mm。含量约占金属矿物35%。

褐铁矿：光学显微镜反射光下显低反射率，较高硬度，易磨光。反射色为灰蓝色，弱非均质性（灰白- 深灰色）。他形粒状，显示中分散分布，粒径0.01 ～ 0.05 mm，微量。

石英：矿石中主要脉石矿物。光学显微镜透射光下为无色，晶面浑浊，晶体内发育大量包裹体；正低突起，I 级白色干涉色，不均匀消光为主；他形粒状，颗粒边界弯曲模糊，颗粒之间紧密镶嵌分布，粒径集中于0.01 ～ 0.03 mm。在矿化脉壁可见垂直脉壁发育的自形柱状石英，粒径可达0.08 mm。含量约占脉石矿物97%。

粘土矿物：无色，隐晶质～微晶结构。正交偏光下为I 级暗灰干涉色。不均匀分散分布。含量占脉石矿物土3%。

1.4 影响锰回收的矿物学因素

矿石中锰品位相对较高，主要为软锰矿和硬锰矿，为氧化锰矿石，虽然矿物成分较为简单，但是嵌布粒度较细，嵌布关系较复杂，碎矿和磨矿过程中容易泥化，不利于选矿的回收，需要严格控制选矿过程的矿石粒度。

2 结果与讨论

风化型氧化锰矿含大量矿泥和粉矿，生产上多采用洗矿- 重选工艺，洗矿溢流有时需要采用重选或强磁选等方法进一步回收锰[6]。

2.1 洗矿试验

洗矿是传统的选矿方法之一，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[4]。洗矿的目的是通过抛弃锰矿的矿泥，从而达到富集锰的目的，也是考查粗颗粒净矿需不需要进行重选或磁选的技术依据，如果通过洗矿能实现富集部分锰精矿，则可以降低其他选矿作业需要处理的矿石量，从而降低选矿成本。

2.1.1 原矿粒度筛析试验

在洗矿前，对原矿进行筛析（干筛），确定锰在各粒级分布情况，筛析结果见表3。

>表3 原矿粒度筛析结果Table 3 Particle size sieve analysis results of the raw ore

由表3 可知，+0.9 mm 粒级锰有一定的富集，品位相对较高，达到24.21%，分布率为44.35%。

2.1.2 原矿洗矿分级试验

将原矿在筛孔尺寸0.9 mm 的滚筒筛中进行冲洗。通过洗矿分级可以获得产率32.10%、锰品位26.79%、锰回收率41.56% 的+0.9 mm 粒级净矿。-0.9 mm 粒级物料锰回收率58.43%，需进行下一步的选矿回收。

2.2 重选试验

该矿石从矿物组成及主要目的矿物与脉石矿物的密度差异分析，属重选较易选矿石，但是根据岩矿鉴定结果，可知目的矿物嵌布粒度较细，影响重选分选效果。为验证重选效果，进行摇床选矿试验，试验流程见图1，试验结果见表4。

图1 重选试验工艺流程Fig. 1 Process chart of gravity separation test

>表4 重选试验结果Table 4 Results of gravity separation test

由表4 可知，摇床选矿有一定的效果，+0.12 mm粒级摇床精矿锰品位可达25.68%，-0.12 mm 粒级摇床精矿锰品位可达24.54%，合并的重选精矿锰品位25.35%，锰回收率51.09%。

重选虽然有一定的效果，但是效果不理想，虽然使原矿得到一定的富集，获得部分精矿，但是因为中矿和尾矿的锰回收率合计达将近50%，直接丢弃将导致整体回收率低。

2.3 磁选试验

主要目的矿物软锰矿和硬锰矿为弱磁性矿物，主要脉石矿物石英和粘土矿物为非磁性矿物，可通过强磁选将目的矿物与脉石矿物分离。

将原矿洗矿分级后-0.9 mm 粒级物料经棒磨机磨矿后，进行一次磁选粗选和磁选扫选作业，磁选试验工艺流程见图2。

图2 磁选试验工艺流程Fig .2 Process chart of magnetic separation test

2.3.1 磨矿细度试验

磁选作业原矿在不同磨矿细度下，进行一次磁选粗选，磁感应强度0.7 T，获得精矿和尾矿，根据精矿指标确定较佳磨矿细度，试验结果见表5。

>表5 磨矿细度试验结果Table 5 Results of grinding fineness test

由表5 可知，磨矿细度-0.074 mm 30.46% 时，精矿锰品位31.80%，锰回收率59.21%，因此，确定较佳磨矿细度为-0.074 mm 30.46%。

2.3.2 粗选磁感应强度试验

在较佳磨矿细度-0.074 mm 30.46%的条件下，在不同磁感应强度下，进行一次磁选粗选，获得精矿和尾矿，根据精矿指标确定较佳粗选磁感应强度，试验结果见表6。

>表6 粗选磁感应强度试验结果Table 6 Results of roughing magnetic induction test

由表6 可知，随着磁感应强度增加，精矿锰品位和回收率均增加，在磁感应强度0.9 T 的条件下可以获得较佳的结果：精矿锰品位32.20%，锰回收率70.66%。继续增加磁感应强度至1.1 T，精矿指标变化不大。因此，确定较佳粗选磁感应场强度为0.9 T。

2.3.3 扫选试验

在磨矿细度-0.074 mm 30.46% 和粗选磁感应强度条件0.9 T 条件下，进行一次磁选扫选试验，磁选扫选磁感应强度0.9 T，试验结果见表7。

>表7 磁选扫选试验结果Table 7 Results of scavenging magnetic separation test

由表7 可知，磁选扫选精矿锰品位25.77%，锰回收率13.41%，磁选扫选尾矿锰品位5.50%，锰回收率15.97%，扫选效果较好。

2.4 全流程验证试验

根据前述各作业的试验结果，确定该锰矿较佳选矿工艺流程为：原矿洗矿分级后，将洗矿后+0.9 mm 粒级净矿直接作为精矿，-0.9 mm 粒级物料采用棒磨机磨矿至-0.074 mm 30.46%，进行一次粗选和一次扫选的强磁选，磁感应强度均为0.9 T，分别获得磁选精矿1、磁选精矿2 和尾矿，最后将洗矿精矿和磁选粗选和扫选的精矿合并，作为最终的精矿产品。

根据上述较佳工艺流程进行全流程验证试验，试验工艺流程见图3，试验结果见表8。

图3 全流程验证试验工艺流程Fig .3 Process chart of full flow verification test

>表8 全流程验证试验结果Table 8 Results of full flow verification test

由表8 可知，全流程验证试验结果为：合并精矿产率64.91%、锰品位28.90%、Mn 回收率90.71%；尾矿产率35.09%、锰品位5.48%、锰回收率9.29%。

经过对合并精矿进行质量分析，合并精矿Fe含量5.52%、P 含量0.036%、S 含量0.06%，即合并精矿Mn/Fe=5.24，P/Mn=0.00125，S/Mn=0.0021，达到AMn30 Ⅱ类锰精矿要求。

3 结 论

（1）该锰矿石中，Mn 含量20.69%，氧化锰占93.04%，其余为碳酸锰及硅酸锰中锰；矿石目的矿物主要为软锰矿、硬锰矿，微量褐铁矿；脉石矿物主要为石英，少量粘土矿物；虽然矿物成分较简单，但是嵌布粒度较细，嵌布关系较复杂，碎矿和磨矿过程中容易泥化，不利于选矿的回收。

（2）原矿洗矿分级后，将洗矿后+0.9 mm 粒级净矿直接作为精矿，-0.9 mm 粒级物料采用棒磨机磨矿至-0.074 mm 30.46%，进行一次粗选和一次扫选的强磁选，磁感应强度均为0.9 T，分别获得磁选精矿1、磁选精矿2 和尾矿，最后将洗矿精矿和磁选精矿合并，作为最终的精矿产品，合并精矿产率64.91%、锰品位28.90%、锰回收率90.71%。