某軟錳礦石兩種選礦工藝流程探討

劉 華 何 劍 劉建祥 高忠華

(1.涼山礦業(yè)股份有限公司；2.成都綜合巖礦測試中心；3.會理縣鵬晨廢渣利用有限公司)

某軟錳礦石兩種選礦工藝流程探討

劉 華1何 劍2劉建祥3高忠華3

(1.涼山礦業(yè)股份有限公司；2.成都綜合巖礦測試中心；3.會理縣鵬晨廢渣利用有限公司)

某錳礦石含錳22.55%，80.80%的錳以軟錳礦的形式存在，其次為水(褐)錳礦、菱錳礦等，嵌布粒度較細(xì)。為合理利用該資源，提出了弱磁選—強(qiáng)磁選和搖床重選—強(qiáng)磁選兩種工藝流程處理該礦石，并分別進(jìn)行條件試驗(yàn)以確定最佳選別參數(shù)。結(jié)果表明，在兩種工藝流程最佳磨礦細(xì)度均為-0.074 mm占85.15%、高梯度強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度800 kA/m、脈動沖次100次/min時，調(diào)整其他條件至最佳，軟錳礦石經(jīng)弱磁選—強(qiáng)磁選流程處理，最終可獲得產(chǎn)率為53.21%、錳品位 31.97%、回收率75.37%的錳精礦，指標(biāo)優(yōu)于搖床重選—強(qiáng)磁選，達(dá)到冶金錳礦石產(chǎn)品三級標(biāo)準(zhǔn)。弱磁選—強(qiáng)磁選流程可作為該礦石工業(yè)利用的生產(chǎn)流程。

軟錳礦 高梯度強(qiáng)磁選 搖床重選

某大型錳礦床由多種成礦類型疊加而成，成因復(fù)雜，具有復(fù)合礦床地質(zhì)特征。錳礦石分為軟錳礦型和水(褐)錳礦型兩大類[1-2]。軟錳礦石主要錳礦物為軟錳礦，脈石礦物以石英為主。礦物間嵌布關(guān)系復(fù)雜，石英被包裹于錳礦物中，影響錳精礦品位的提高。

針對該錳礦石，提出了弱磁選—強(qiáng)磁選和搖床重選—強(qiáng)磁選兩個選礦工藝流程，并通過條件試驗(yàn)確定最佳的選別條件。對比最終錳精礦指標(biāo)，最終選擇弱磁選—強(qiáng)磁選工藝流程處理該軟錳礦石。

1 礦石性質(zhì)

1.1 物質(zhì)組成

礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，錳物相分析結(jié)果見表2。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

成分MnTFeSPSiO2MgOCaO含量22.555.850.050.1547.040.585.68

表2 錳物相分析結(jié)果 %

表1、表2表明該軟錳礦石錳品位為22.55%，是主要有價元素。80.80%的錳以軟錳礦的形式存在，是回收的目的礦物，水(褐)錳礦、菱錳礦和硅酸錳等中的錳少量。礦石進(jìn)一步的光譜分析結(jié)果表明，脈石礦物以石英為主，堿性的鈣鎂化合物較少。

1.2 嵌布特征

軟錳礦分布廣泛，或呈彎曲膠狀或不規(guī)則脈狀，寬徑0.02～1.2 mm，與褐錳礦關(guān)系密切，多見褐錳礦夾雜分布于其邊緣附近；呈不規(guī)則狀、浸染狀分布，粒度0.01～0.15 mm。局部可見褐錳礦構(gòu)成的脈體中分布有不規(guī)則狀軟錳礦，大小為0.2 mm×0.5 mm左右。

石英主要呈兩種形態(tài)，一種為隱晶-微晶顆粒狀，粒度為0.01～0.05 mm，顆粒間緊密鑲嵌接觸，集合體呈不規(guī)則狀分布；一種為齒狀顆粒，粒徑0.05～1.5 mm，在顆粒間呈齒狀緊密接觸，且具有波狀消光特性，集合體呈團(tuán)狀分布。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

根據(jù)礦石性質(zhì)，結(jié)合前人研究成果，提出弱磁選—強(qiáng)磁選和搖床重選—強(qiáng)磁選兩個選礦工藝流程，兩試驗(yàn)流程強(qiáng)磁選均采用SLon-100立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)[3]。通過條件試驗(yàn)分別確定最佳的選別條件，對最終錳精礦指標(biāo)進(jìn)行對比，以確定該軟錳礦石最適宜的選別工藝流程。

2.1 弱磁選—強(qiáng)磁選流程試驗(yàn)

礦樣經(jīng)磨礦使軟錳礦充分單體解離，經(jīng)弱磁選除鐵，將鐵富集于弱磁尾礦中，弱磁精礦經(jīng)強(qiáng)磁選回收軟錳礦，實(shí)現(xiàn)錳的選別。條件試驗(yàn)采用1次弱磁選1次強(qiáng)磁選流程。

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

礦樣破碎至-2 mm后，固定弱磁選磁場強(qiáng)度為120 kA/m，強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度為680 kA/m、脈動沖次為100次/min，進(jìn)行弱磁選—強(qiáng)磁選流程磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 弱磁選—強(qiáng)磁選流程磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果 %

由表3可知，隨著磨礦細(xì)度的增大，錳精礦錳品位逐漸升高。在磨礦細(xì)度-0.074 mm含量超過85.15%時，升高趨勢趨于緩和。綜合考慮錳精礦的回收率，選擇磨礦細(xì)度-0.074 mm占85.15%較為適宜。

2.1.2 高梯度強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-0.074 mm占85.15%，弱磁選磁場強(qiáng)度為120 kA/m、高梯度強(qiáng)磁選脈動為 100次/min時，考察強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度對錳精礦指標(biāo)的影響。結(jié)合國內(nèi)工業(yè)使用高梯度強(qiáng)磁選機(jī)磁場強(qiáng)度的限制及探索試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)僅改變磁場強(qiáng)度為680 kA/m、800 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 高梯度強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度對錳精礦指標(biāo)的影響

從表4可以看出，隨著磁場強(qiáng)度的增大，錳精礦錳回收率明顯上升，錳品位變化不大。因此選擇磁場強(qiáng)度為800 kA/m，此時錳精礦品位為31.97%，回收率為75.37%。

2.1.3 高梯度強(qiáng)磁選脈動沖次試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-0.074 mm占85.15%，弱磁選磁場強(qiáng)度為120 kA/m、高梯度強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度為800 kA/m條件下，進(jìn)行高梯度強(qiáng)磁選脈動沖次條件試驗(yàn)。結(jié)合國內(nèi)工業(yè)使用高梯度磁選機(jī)脈動沖次的限制及探索試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)僅改變脈動沖次為100次/min、150次/min，結(jié)果見表5。

表5 高梯度強(qiáng)磁選脈動沖次條件試驗(yàn)結(jié)果

從表5可以看出，隨著脈動沖次由100次/min增加到150次/min，錳精礦品位略微上升，回收率則下降3.2個百分點(diǎn)。綜合考慮，選擇脈動沖次為100次/min。

2.2 搖床重選—強(qiáng)磁選流程試驗(yàn)

搖床重選獲得搖床錳精礦，中礦和尾礦合并后進(jìn)行高梯度強(qiáng)磁選。磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程為一次搖床重選，采用2 100 mm×1 050 mm搖床，搖床傾角3°，床面沖洗水100 t/d，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 搖床重選磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果 %

磨礦細(xì)度(-0.074mm含量)產(chǎn)品產(chǎn)率錳品位錳回收率62.65精礦18.2836.2829.36中礦45.2519.6539.36尾礦36.4719.3831.28原礦100.0022.59100.0075.29精礦14.2637.6523.78中礦45.3919.2538.69尾礦40.3521.0037.53原礦100.0022.58100.0085.15精礦11.2142.2520.96中礦44.2420.0639.26尾礦44.5520.1839.78原礦100.0022.60100.0091.52精礦8.8545.2017.68中礦35.1220.5231.86尾礦56.0320.3750.46原礦100.0022.62100.00

從表6可知，隨著磨礦細(xì)度的增大，錳精礦品位逐漸升高，錳回收率呈下降趨勢。在磨礦細(xì)度 -0.074 mm 含量由85.15%提高到91.52%時，錳回收率下降，表明該礦石出現(xiàn)過磨，軟錳礦在磨礦細(xì)度-0.074 mm占 85.15%時已充分解離。

進(jìn)一步的條件試驗(yàn)表明，搖床重選—強(qiáng)磁選流程最佳的搖床傾角為3°，床面沖洗水100 t/d，高梯度強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度為800 kA/m、脈動沖次為100次/min。

2.3 兩種選礦工藝流程選別指標(biāo)對比

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行弱磁選—強(qiáng)磁選和搖床重選—強(qiáng)磁選試驗(yàn)，流程分別見圖1和圖2，最佳工藝條件下的試驗(yàn)結(jié)果對比見表7。

圖1 弱磁選—強(qiáng)磁選工藝流程

圖2 搖床重選—強(qiáng)磁選工藝流程

表7 兩種選別工藝流程試驗(yàn)結(jié)果對比 %

從表7可以看出，采用弱磁選—強(qiáng)磁選工藝流程處理該礦石，最終可獲得產(chǎn)率為53.21%、錳品位31.97%、回收率75.37%的錳精礦；搖床重選—強(qiáng)磁選工藝流程最終可獲得產(chǎn)率為48.73%、錳品位31.79%、回收率68.54%的錳精礦。弱磁選—強(qiáng)磁選工藝流程錳精礦產(chǎn)品指標(biāo)優(yōu)于搖床重選—強(qiáng)磁選流程。另外，搖床重選存在占地面積大、處理能力低等設(shè)備局限問題，因此推薦采用弱磁選—強(qiáng)磁選工藝流程處理該軟錳礦石。

采用弱磁選—強(qiáng)磁選工藝流程最終錳精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表8。表8表明，錳精礦產(chǎn)品Mn/Fe≥3，P/Mn=0.0016，高于冶金錳礦石產(chǎn)品三級標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)為P/Mn<0.006)。

表8 弱磁選—強(qiáng)磁選流程錳精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

成分MnTFePSCaOMgOSiO2Mn/FeP/Mn含量31.977.520.050.083.341.4521.784.250.0016

3 結(jié) 論

(1)某軟錳礦石錳品位為22.55%，錳主要以軟錳礦的形式存在，其次為水(褐)錳礦、菱錳礦，脈石礦物以石英為主。提出弱磁選—強(qiáng)磁選和搖床重選—強(qiáng)磁選兩種工藝流程處理該礦石。

(2)條件試驗(yàn)確定的兩種工藝流程磨礦細(xì)度均為-0.074 mm占85.15%、高梯度強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度均為800 kA/m、脈動沖次100次/min，其他條件調(diào)整至最佳，弱磁選—強(qiáng)磁選流程最終可獲得錳品位31.97%、回收率75.37%的錳精礦，指標(biāo)優(yōu)于搖床重選—強(qiáng)磁選流程指標(biāo)，P/Mn值高于冶金錳礦石產(chǎn)品三級標(biāo)準(zhǔn)，因此推薦使用弱磁選—強(qiáng)磁選工藝流程。

[1] 張涇生，周光華.我國錳礦資源及選礦進(jìn)展評述[J]．中國錳業(yè)，2006(2)：1-5.

[2] 洪世琨.我國錳礦資源開采現(xiàn)狀與可持續(xù)發(fā)展的研究[J]．中國錳業(yè)，2011(8)：13-16.

[3] 潘其經(jīng),周永生.我國錳礦選礦的回顧與展望[J]．中國錳業(yè)，2000(11)：1-10.

2015-08-12)

劉 華 (1979—)，男，工程師，610081 四川省成都市人民北路一段25號。