某低品位碳酸锰矿选矿实验对比研究_杨凯志.pdf

某低品位碳酸锰矿选矿实验对比研究杨凯志，胡真，汪泰，邹坚坚，姚艳清（广东省科学院资源利用与稀土开发研究所，稀有金属分离与综合利用国家重点实验室，广东省矿产资源开发及综合利用重点实验室，广东广州510651）摘要：针对某低品位碳酸锰矿，开展了磁、重、浮选以及联合工艺选矿对比实验研究。结果表明，强磁选是处理该矿的较佳工艺流程，通过一次粗选、两次精选、一次扫选、一次精选尾矿再磨磁选的实验流程，最终可获得锰品位 21.04%，回收率 75.55%的锰精矿产品，该实验研究为同类锰矿的开发提供了依据。关键词：低品位碳酸锰矿；强磁选；摇床重选；浮选；对比实验doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.014中图分类号:TD951文献标志码:A文章编号:1000-6532（2023）02007506锰作为黑色金属，用途广泛，主要应用于钢铁冶金、化工、国防、电子、电池等行业，其中95%的锰用于冶炼工业，是钢铁冶炼中的重要添加剂1。我国锰储量丰富，但仍不能满足需求，对外依存度高度 50%以上2，主要因为我国锰矿以贫锰矿为主，且以矿石质量差、品位低、嵌布粒度细的碳酸锰为主，碳酸锰占总锰矿储量的73%以上3-4，而富锰矿仅占总锰矿储量的 6%左右。因此，针对碳酸锰的高效开发利用能极大缓解我国对锰资源的需求，具有重大的意义。1原矿性质四川某低品位锰矿中主要有价金属为锰，锰品位为 10.98%，主要脉石矿物为硅酸盐及碳酸盐矿物，其中 SiO2品位为 31.65%，CaO 品位为11.36%。锰主要以碳酸锰形式存在，占有率高达80.70%，氧化锰占有率仅为 5.97%。原矿的主要化学元素分析结果见表 1，物相分析结果见表 2。从表 3 原矿（破碎至-2mm）粒度组成分析结果可知，粒级越细，锰品位及占有率也越低，说明针对该矿石进行选矿实验研究时可适当粗磨，磨矿细度不宜过细。表1原矿主要化学元素分析结果/%Table1Multi-elementanalysisresultsofraworeMnFeSAsPMgOCaOSiO210.986.230.030.110.0745.8811.3631.65表2锰物相分析结果Table2Anaysisresultsofmanganesephase名称碳酸锰氧化锰硅酸锰总锰锰含量/%8.780.651.4510.88锰占有率/%80.705.9713.33100.00表3原矿粒度组成分析结果Table3Resultofparticlesizeanalysisofrawore粒级/mm产率/%负累计/%Mn品位/%Mn占有率/%+123.41100.0012.6447.45-1+0.517.8176.59-0.5+0.2512.7058.7811.8729.67-0.25+0.157.3346.08-0.15+0.0747.4138.75-0.074+0.0435.2031.348.5512.58-0.043+0.027.8626.14-0.02+0.013.0918.28-0.0115.197.4510.30合计100.0010.98100.00收稿日期:2020-07-28；修回日期:2020-09-06基金项目:国家重点研发计划“固废资源化”重点专项（2019YFC1904202）；广东省科学院实施创新驱动发展能力建设专项资金项目（2019GDASYL-0302010，2018GDASCX-0109）；云南省对外科技合作计划-省院省校科技合作项目（2018IB028）作者简介:杨凯志（1990-），男，中级工程师，主要从事稀有稀贵金属选矿技术研究。通信作者:汪泰（1986-），男，高级工程师，主要从事稀有稀贵金属选矿技术研究。第 2 期矿产综合利用2023 年 4 月MultipurposeUtilizationofMineralResources752选矿实验研究2.1原则流程的确定碳酸锰矿比磁化系数为（50125）10-6m3/kg1，属弱磁性矿物，而硅酸盐、碳酸盐等脉石矿物一般不具有磁性，因此可采用强磁选实现锰矿物的富集5；碳酸锰密度（3.33.6g/cm3）与石英、方解石（2.42.6g/cm3）等脉石矿物有差异，也可通过重选工艺对其进行富集；锰矿一般可浮性较差，碳酸锰属于可浮性相对较好的锰矿物，可采用浮选工艺对其进行富集6；锰矿物性脆易碎、易泥化，磨矿过程应防止过磨。基于此，确定图 1的原则流程。原矿磨矿强磁选锰精矿摇床重选锰尾矿浮选锰精矿锰尾矿弱磁选+mm 预先 筛分摇床重选锰精矿锰中矿锰精矿 mm图1锰矿回收原则流程Fig.1Recoveryprincipleflowsheetofmanganeseore2.2磨矿产品磁、重、浮选对比实验2.2.1磁选实验强磁选是锰矿回收的主流工艺，在锰矿工业生产中，常采用高梯度强磁选工艺分离、富集锰矿1。2.2.1.1磁场强度实验首先，采用高梯度立环脉动磁选机进行了磁场强度实验，实验流程见图 2，实验结果见表 4。结果表明，随着磁场强度的增加，锰品位呈现下降趋势，强磁尾矿中锰品位可降至 4.36%，经一段强磁（0.8T）锰总回收率可达 80.66%。强磁产品锰累积品位在 17%18%之间，变化幅度较小，为保证锰回收率，确定磁场强度为 0.8T；虽然弱磁精矿中锰品位较低，但弱磁精矿产率较低，对强磁影响较小，因此，不再进行弱磁选作业，磨矿产品直接进入强磁选。2.2.1.2脉动频率实验通过降低磁场强度虽然能提高精矿中锰品位，但回收率降幅明显，适当的增加脉动频率有利于精矿品位的提高，减少杂质脉石的夹带，因此开展了脉动频率实验。原矿经 0.5mm 预先检查筛分后，在磁场强度为 0.8T 条件下，分别选择40、60、80Hz 进行了脉动频率实验，实验结果见图 3。脉动频率/Hz406080101214161820Mn 品位Mn 回收率Mn 品位/%7678808284Mn 回收率/%图3脉动频率实验结果Fig.3Testresultsofpulsatingfrequency结果表明，随着脉动频率增加锰品位降低，锰回收率增加，综合考虑锰品位和回收率，确定合适的脉动频率为 60Hz。强磁选强磁选强磁选0.4 T 精矿强磁尾矿0.4 T/60 Hz0.6 T 精矿0.8 T 精矿0.6 T/60 Hz0.8 T/60 Hz原矿弱磁选0.45 T弱磁精矿预先 筛分0.5 mm+0.5 mm注:1 T=7.96 kA/cm图2磁场强度实验流程Fig.2Flowsheetofmagneticfieldintensity表4磁场强度实验结果Table4Testresultsofmagneticfieldintensity产品名称产率/%Mn品位/%Mn回收率/%个别累积个别累积个别累积弱磁精矿1.805.060.840.4T精矿18.6820.4919.5218.2533.5034.330.6T精矿19.2139.7017.5917.9331.0465.370.8T精矿12.0151.7113.8616.9815.2980.66强磁尾矿48.29100.004.3619.34原矿100.0010.89100.0076矿产综合利用2023年2.2.1.3稳定实验原矿经 0.5mm 预先检查筛分，在粗选和扫选的磁场强度为 0.8T，脉动频率为 60Hz 条件下进行了一粗一扫的强磁选实验，实验结果见表 5。表5稳定实验结果Table5Testresultsofstabilitytestprocess产品名称产率/%Mn品位/%Mn回收率/%粗精矿49.1518.0581.51扫中矿4.7510.234.46尾矿46.103.3114.02原矿100.0010.88100.00结果表明，经一粗一扫，强磁选可获得锰品位 18.05%，锰回收率 81.51%的粗精矿和品位10.23%，回收率 4.46%的扫中矿，尾矿中锰品位降至 3.31%，锰得到了较好的回收。2.2.2摇床重选实验基于矿石密度的差异，原矿经 0.25mm 预先检查筛分后，开展了摇床重选实验研究，实验结果见表 6。表6摇床重选实验结果Table6Testresultsofshakingtablegravityseparation产品名称产率/%Mn品位/%Mn回收率/%精矿19.6916.8930.60中矿17.3810.1116.16尾矿36.079.8632.72溢流26.868.3020.52原矿100.0010.87100.00结果表明，摇床重选能获得锰品位 16.89%，锰回收率 30.60%的精矿产品，精矿品位和回收率偏低，尾矿及溢流中锰品位和占有率偏高。2.2.3浮选实验将原矿磨至-0.074mm75.56%后进行调整剂、捕收剂种类及用量浮选实验，确定了粗选碳酸钠 3000g/t、水玻璃 1500g/t、油酸钠 1500g/t，扫选水玻璃 1000g/t、油酸钠 300g/t 的较佳药剂制度并进行了实验研究，实验结果见表 7。结果表明，浮选能获得锰品位 14.06%，锰回收率 69.96%的粗精矿产品，浮选工艺锰富集比偏低，尾矿中锰品位偏高。2.2.4三种工艺指标对比三种工艺指标的对比结果见表 8。对比结果表明，单一强磁选获得的精矿指标，无论从锰回收率还是品位均要好于浮选以及摇床重选，因此，确定采用强磁选作为锰回收的粗选工艺。2.3强磁粗精矿磁、重选精选对比实验通过强磁选获得的粗精矿中锰品位偏低，未达到精矿标准，需进一步精选提高精矿品位。因此，开展了强磁粗精矿精选实验，分别进行了强磁精选、摇床重选对比实验。2.3.1磁选精选实验在磁场强度为 0.6、0.7、0.8T（1T=7.96kA/cm）条件下进行了磁选精选条件实验（两次精选），实验结果见表 9。表7浮选实验结果Table7Testresultsofflotation产品名称产率/%Mn品位/%Mn回收率/%粗精矿54.0414.0669.96扫中矿3.8611.654.14尾矿42.106.6825.90原矿100.0010.86100.00表8三种工艺指标对比结果Table8Comparisonresultsofthreeprocessindexes工艺流程Mn粗精矿产率/%Mn品位/%Mn回收率/%强磁选49.1518.0581.54摇床重选19.6916.8930.71浮选54.0414.0669.96表9强磁精选实验结果Table9Testresultsofhighintensitymagneticcleaning精选条件产品名称作业产率/%Mn品位/%Mn作业回收率/%0.8T/60Hz精矿56.5520.1365.38中矿213.8816.8513.44中矿129.5712.4721.18强磁粗精矿100.0017.41100.000.7T/60Hz精矿48.4421.3959.35中矿213.9417.2413.76中矿137.6212.4826.89强磁粗精矿100.0017.46100.000.6T/60Hz精矿42.7621.6953.33中矿216.2216.3215.22中矿141.0213.3331.44强磁粗精矿100.0017.39100.000.7T/50Hz精矿52.0820.5661.33中矿212.9517.2412.79中矿134.9712.8125.66强磁粗精矿100.0017.4299.77注：精选1和精选2条件一致。第 2 期2023 年 4 月杨凯志等：某低品位碳酸锰矿选矿实验对比研究77结果表明，随着磁场强度降低，精矿锰品位增幅较小，回收率下降明显。当磁场强度为 0.7T时，能获得锰品位 21%以上精矿产品。进一步降低脉动频率，锰品位降至 20.56%，因此，合适的精选磁场强度和脉动频率分别为 0.7T、60Hz，此时能获得锰品位 21.39%，作业回收率为 59.35%的精矿产品。2.3.2摇床重选精选实验强磁粗精矿开展摇床重选实验，获得三种产品，实验结果见表 10。表1