某低品位锰尾矿渣的综合利用研究

杨晓文，贾宗勇，刘玉川，陈 攀，张建民，张国龙

(1. 青海省地质矿产测试应用中心，青海 西宁 810008； 2. 青海省第五地质勘查院，青海 西宁 810099)

锰矿是一种重要的黑色金属，在国民经济发展中具有重要的战略地位，广泛地应用于国防、钢铁、建材、化工以及农业等领域，同时随着工业技术的快速发展，对锰资源的需求量也日益增加。但是，锰矿床以规模小，小矿多、大矿少，贫矿多、富矿少，共伴生矿多、单一矿少的特征，导致锰矿资源的综合利用率明显较低[1-2]。为缓解锰矿资源供需关系，以某低品位锰矿渣为研究对象，分析其综合利用的选冶方法，为提高锰资源利用率提供参考。目前国内外对锰矿的选冶方法主要为：强磁选—浮选—弱磁选、焙烧—重选—弱磁选、洗矿—强磁选—浮选等流程[3-7]，但选冶效果相对较差，对锰资源的回收利用率不高。因此以阳离子反浮选工艺为研究对象，探索某锰矿渣的综合利用方法。

1 样品化学性质

所选的测试样品为某矿山经过磁选后的尾矿渣，矿样的粒度较细。根据粒度分析可知，当粒度-0.074 mm的矿样占97.63%时，锰矿渣中的锰含量较高。所选矿样中主要化学成分见表1。

表1 锰尾矿渣主要成分质量分数 %

2 试验方法

使用阳离子反浮选工艺对该锰尾矿渣进行综合利用研究，选择以胺类药剂作为试验的捕收剂，分别对癸胺及混合胺、油胺、十二胺、二正己胺和聚醚胺进行了浮选试验，结果表明十二胺作为捕收剂的效果最佳，同时以糊精和柠檬酸的组合药剂作为抑制剂，其总体试验流程见图1。

图1 阳离子反浮选工艺流程

3 试验结果及分析

3.1 矿浆浓度试验

由于试验所选矿样为磁选后的尾矿渣，导致矿石粒度较小，故在浮选过程中应适当地降低矿浆浓度，才能有效地提高综合利用率。固定试验条件为：-0.074 mm粒度的矿样占97.63%，硫酸用量2 kg/t，柠檬酸用量2 kg/t，糊精用量2 kg/t，十二胺用量0.5 kg/t。在固定试验条件下进行浮选矿浆浓度试验，试验结果见表2。

表2 矿浆浓度试验结果 %

由表2可知：矿浆浓度与精矿品位呈正相关关系，与精矿回收率呈负相关关系，即随着矿浆浓度增大精矿品位升高，而回收率却逐渐降低。综合选矿各项经济指标，认为当矿浆浓度为20%时，在固定试验条件下可获得精矿品位为16.02%、回收率为66.35%的锰精矿。

3.2 捕收剂用量试验

固定试验条件为：-0.074 mm粒度的矿样占97.63%，硫酸用量2 kg/t，柠檬酸用量2 kg/t，糊精用量2 kg/t，矿浆浓度20%。在该固定条件下进行捕收剂(十二胺)用量的试验，试验结果见表3。

表3 捕收剂试验结果

由表3可知：随着十二胺(捕收剂)用量的逐渐增加，锰精矿品位逐渐升高，但回收率逐渐降低。因此，综合考虑选冶经济指标等因素，认为捕收剂十二胺用量以0.5 kg/t为宜。

3.3 酸度pH调整剂用量试验

在阳离子反浮选工艺过程中，酸度对浮选的影响较大，对精矿回收率影响较大。酸度pH调整剂对浮选的影响主要表现在两个方面[8-10]：①pH能够影响矿浆中矿物颗粒表面的电性特征，进而影响浮选效果；②pH对矿浆中的捕收剂性能影响较为明显，这是由于在阳离子反浮选工艺中需将捕收剂电解成离子，才能够和矿物表面发生作用，进而影响浮选效果。

试验过程中的固定条件为：-0.074 mm粒度的矿样占97.63%，矿浆浓度20%，十二胺用量0.5 kg/t，柠檬酸用量2 kg/t，糊精用量2 kg/t。在该固定条件下进行硫酸(pH调整剂)的用量，试验结果见表4。由于在阳离子反浮选工艺过程中将捕收剂十二胺电解成胺分子和胺离子，且两者的浓度相差较大，尤其是随着矿浆pH的变化差异更明显[11]。一般来说，在酸性条件下主要以胺离子为主，进而与矿物颗粒表面的双电层进行作用吸附在一起，最终将锰元素富集、提纯[12]。

表4 硫酸用量试验结果

由表4可知：当硫酸用量为0.0 kg/t时，虽然锰精矿的回收率较高，但精矿品位较低，综合选冶经济效率不高，综合选冶经济各项指标认为硫酸用量为3.0 kg/t时选冶经济最佳，此时锰精矿品位为16.27%，锰精矿回收率为65.74%。

3.4 抑制剂用量试验

固定试验条件为：-0.074 mm粒度的矿样占97.63%，矿浆浓度20%，捕收剂十二胺用量0.5 kg/t，调整剂硫酸用量3.0 kg/t，对柠檬酸和糊精联合使用的抑制剂进行试验，试验结果见表5。

表5 抑制剂用量试验结果

由表5可知：抑制剂对矿浆选冶影响较大，无论是糊精还是柠檬酸，对精矿品位影响都呈正相关关系，但对回收率均呈负相关关系。对比两者对精矿选冶性能的影响，其中柠檬酸对品位的影响更明显，综合考虑后认为柠檬酸用量2 kg/t、糊精用量1 kg/t为宜，此时可获得锰精矿品位为16.21%，回收率为66.48%。

3.5 精选试验

为尽可能地提高锰精矿的选冶品位以及尽可能地发挥捕收剂十二胺的捕收能力，在精选试验过程中将捕收剂分为3次加入，即采用“一粗二精”的开路浮选工艺。通过多次试验后认为第一次加药量为总量的0.25为宜。固定试验条件为：-0.074 mm粒度的矿样占97.63%，矿浆浓度20%，捕收剂十二胺用量0.5 kg/t，调整剂硫酸用量3.0 kg/t，捕收剂糊精用量1 kg/t，柠檬酸用量2 kg/t，进行开路试验，流程见图2，试验结果见表6。

图2 “一粗二精”开路试验流程

表6 “一粗二精”开路试验结果%

由表6可知：当捕收剂按照“一粗二精”开路试验分批次按照0.1，0.2，0.2 kg/t加入时，可以获得品位为20.57%和回收率为56.54%的精矿[13-15]。

3.6 扫选试验

固定试验条件为： -0.074 mm粒度的矿样占97.63%，矿浆浓度20%，捕收剂十二胺用量0.5 kg/t，调整剂硫酸用量3.0 kg/t，捕收剂糊精用量1 kg/t，柠檬酸用量2 kg/t，此条件下锰尾矿渣在经过“一粗二精”选冶后，尾矿中的锰品位为6.21%，其含量较高。为提高锰资源回收利用率以及尽可能利用尾矿中的捕收剂等，可继续添加pH调整剂硫酸以及抑制剂柠檬酸、糊精等进行扫选试验，其扫选流程见图3，扫选结果分析见表7。

图3 扫选试验流程

表7 扫选试验结果 %

由表7可知：经过扫选试验后，能够获得锰品位为3.84%的尾矿和11.51%的中矿，中矿可再返回至给矿流程进行闭路试验。

3.7 闭路试验

在上述试验的基础上，确定了该尾矿渣的阳离子反浮选试验工艺参数： -0.074 mm粒度的矿样占97.63%，矿浆浓度20%，捕收剂十二胺用量0.5 kg/t，调整剂硫酸用量为3.0 kg/t，捕收剂糊精用量1 kg/t，柠檬酸用量2 kg/t。在此固定条件下进行“一粗二精”开路试验、“一次扫选”试验后，再经过闭路试验，流程见图4，试验结果见表8。

图4 闭路试验流程

表8 闭路试验结果 %

由表8可知：经过闭路试验后可获得，锰品位20.91%、回收率为69.51%的锰精矿。

4 结 论

某原锰矿的尾矿渣中锰品位为10.22%，但是采用磁选工艺的综合利用效率较低，对锰资源的浪费较大。在固定条件为： -0.074 mm粒度的矿样占97.63%，矿浆浓度20%，捕收剂十二胺用量0.5 kg/t，调整剂硫酸用量3.0 kg/t，捕收剂糊精用量1 kg/t，柠檬酸用量2 kg/t，对该尾矿渣进行“一粗二精”开路试验、“一次扫选”试验后，闭路试验中可获得，锰品位为20.91%、回收率为69.51%的锰精矿，显著地提升了锰资源的综合利用效率。