湖南某高鈣型錳礦工藝礦物學(xué)及選礦試驗(yàn)研究

張曉峰，覃事元，周 菁，楊 光，朱一民，李天霞，潘高產(chǎn)，文金磊

（1.湖南有色金屬研究院，湖南長(zhǎng)沙 410100；2.湖南發(fā)展集團(tuán)礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410100）

湖南某高鈣型錳礦工藝礦物學(xué)及選礦試驗(yàn)研究

張曉峰1，覃事元2，周 菁1，楊 光2，朱一民1，李天霞1，潘高產(chǎn)1，文金磊1

（1.湖南有色金屬研究院，湖南長(zhǎng)沙 410100；2.湖南發(fā)展集團(tuán)礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410100）

通過(guò)化學(xué)定量分析、顯微鏡及掃描電鏡等分析手段，查明了湖南某高鈣型錳礦中錳的賦存狀態(tài)、礦物組成，以及主要礦物的嵌布特征。結(jié)合工藝礦物學(xué)的研究結(jié)果進(jìn)行了選礦工藝方案對(duì)比試驗(yàn)，其研究結(jié)果表明，錳主要賦存于錳方解石、含錳方解石等Mn含量較低的錳礦物中，采用選礦方法難以使礦石中的錳相對(duì)集中富集。

高鈣型錳礦；工藝礦物學(xué)；嵌布特征；選礦試驗(yàn)

錳的用途十分廣泛，在鋼鐵冶金、化工、建材、電子、國(guó)防等領(lǐng)域均有應(yīng)用。我國(guó)含錳礦石主要有5類(lèi)：碳酸錳礦石、氧化錳礦石、共生多金屬礦石、硫錳礦石和錳結(jié)核［1］，這其中碳酸錳礦石約占總儲(chǔ)量的73%［2］。近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和易選錳礦石資源的開(kāi)采利用，對(duì)難選錳礦石的開(kāi)采利用需求愈來(lái)愈迫切，對(duì)碳酸錳礦石的高效回收得到了選礦工作者的高度關(guān)注［3～6］。工藝礦物學(xué)是對(duì)礦石進(jìn)行選礦工作的基礎(chǔ)，鑒于我國(guó)錳礦石普遍存在貧、細(xì)、雜的特點(diǎn)，其對(duì)這類(lèi)礦石選礦工作的指導(dǎo)意義更大。

1 礦石物質(zhì)組成

某礦石的主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，礦石中錳和硫的物相分析結(jié)果分別見(jiàn)表2和表3。

表1 礦石的主要化學(xué)成分%

表2 礦石中錳的化學(xué)物相分析結(jié)果%

由表1可以看出，礦石中可供選礦回收的元素主要是Mn，其含量為8.77%。由表2、表3可以看出，礦石中錳主要以碳酸錳的形式存在，其分布率為97.95%；礦石中硫主要以硫化物形式存在，其分布率為80.77%。綜合化學(xué)成分特點(diǎn)，該礦石屬沉積型碳酸錳礦石。

表3 礦石中硫的化學(xué)物相分析結(jié)果%

經(jīng)鏡下鑒定、X射線衍射和掃描電鏡分析綜合研究表明，礦石的組成礦物種類(lèi)較復(fù)雜，錳礦物主要是碳酸錳，以錳方解石為主，其次為含錳方解石、鈣菱錳礦、錳白云石等；金屬礦物主要是黃鐵礦；脈石礦物主要是石英，其次為少量的云母、長(zhǎng)石、石墨及炭質(zhì)、粘土礦物等。礦石主要礦物相對(duì)含量見(jiàn)表4。

表4 礦石中主要礦物的相對(duì)含量%

2 主要礦物的嵌布特征

2.1 碳酸錳

礦石中的含錳礦物主要是碳酸鹽，礦物成分主要為含Mn的方解石類(lèi)礦物系列；其次為含Mn的白云石類(lèi)礦物系列。

同一礦區(qū)中碳酸錳礦物中Mn含量差別較大，即使在同一光片中，不同顆粒碳酸錳礦物的成分都有較大差別。錳方解石、含錳方解石、鈣菱錳礦的掃描電鏡能譜微區(qū)成分分析結(jié)果分別見(jiàn)表5、表6、表7。從表5、表6、表7的分析結(jié)果可知，這一系列的碳酸錳礦物化學(xué)組分變化較大，但它們的光學(xué)性質(zhì)及其它物理性質(zhì)相似，易于混淆，在偏光顯微鏡下難以鑒別。據(jù)掃描電鏡下的檢測(cè)結(jié)果粗略估計(jì)，錳方解石、含錳方解石、鈣菱錳礦的含量比大概為：75～85∶10～15∶1～5。

表5 錳方解石的能譜微區(qū)成分分析結(jié)果%

表6 含錳方解石的能譜微區(qū)成分分析結(jié)果%

表7 鈣菱錳礦的能譜微區(qū)成分分析結(jié)果%

含錳碳酸鹽的嵌布情況較復(fù)雜，集合體多呈結(jié)核狀、不規(guī)則狀等。碳酸錳礦物之間交生混雜嵌布，錳方解石、含錳方解石、鈣菱錳礦、錳白云石、方解石等碳酸鹽在偏光顯微鏡下無(wú)法分辨，僅從掃描電鏡背散射電子圖像中發(fā)現(xiàn)碳酸鹽礦物之間關(guān)系復(fù)雜，掃描電鏡照片如圖1、圖2所示，形成似文象結(jié)構(gòu)或包裹結(jié)構(gòu)，Mn含量變化大。碳酸錳礦物內(nèi)部含有較多的雜質(zhì)，掃描電鏡照片如圖3所示，可見(jiàn)包裹細(xì)粒黃鐵礦及不規(guī)則狀或粒狀的石英、方解石、磷灰石、長(zhǎng)石等，也見(jiàn)碳酸錳礦物呈不規(guī)則粒狀分布于由石英、長(zhǎng)石等組成的基底中，掃描電鏡照片如圖4所示。

圖1 電鏡照片：背散射電子圖像

圖2 電鏡照片：背散射電子圖像

圖3 電鏡照片：背散射電子圖像

圖4 電鏡照片：背散射電子圖像

2.2 黃鐵礦

礦石中主要的金屬礦物，呈他形粒狀，多數(shù)呈微細(xì)粒以浸染狀形式分布于礦石中，粒度主要在0.01～0.05 mm之間，少量粒度大于0.5 mm。黃鐵礦反射光下照片如圖5、圖6所示。

圖5 黃鐵礦（Py）呈細(xì)粒狀分布于碳酸鹽礦物中

圖6 黃鐵礦（Py）呈草莓狀結(jié)構(gòu)

2.3 脈石礦物

主要脈石礦物是石英，其次為云母、長(zhǎng)石、炭質(zhì)、石墨、粘土礦物及少量石膏、方解石、磷灰石等。石英主要呈他形粒狀，集合體呈不規(guī)則狀、脈狀包裹于碳酸鹽礦物中，是礦石中含量最高的脈石礦物；云母呈細(xì)鱗片狀，與長(zhǎng)石等關(guān)系密切；長(zhǎng)石呈不規(guī)則狀包裹于碳酸錳礦物中，與石英、云母等共生；多數(shù)的炭質(zhì)物粒度細(xì)微，粒度在1μm以下，塵埃狀彌散分布于礦物各處。少數(shù)炭質(zhì)物為晶質(zhì)的石墨，主要呈片狀、葉片狀分布于礦石中。

3 影響選礦的礦物學(xué)因素

根據(jù)工藝礦物學(xué)的研究結(jié)果得出以下影響選礦的礦物學(xué)因素：

1.錳主要賦存于碳酸鹽礦物中，這些碳酸錳礦物中，主要是錳方解石、含錳方解石等低錳礦物，含錳相對(duì)較高的鈣菱錳礦、菱錳礦等礦物含量較低。通過(guò)選礦作業(yè)難以獲得高品位的錳精礦產(chǎn)品。

2.碳酸錳的嵌布關(guān)系復(fù)雜，常見(jiàn)碳酸錳包裹細(xì)粒的黃鐵礦及石英、長(zhǎng)石、方解石及磷灰石等脈石礦物。這些包裹物的部分粒度在2～15μm左右，解離困難，這將影響錳精礦的品質(zhì)。

3.礦石中部分黃鐵礦嵌布粒度細(xì)小，在10μm以下，且分布廣泛，降低錳精礦中S的含量難度較大。

總體來(lái)講，該礦屬于低品位高鈣型復(fù)雜難選錳礦石。

4 試驗(yàn)方案及結(jié)果

結(jié)合礦石性質(zhì)的研究結(jié)果，進(jìn)行了磁選、重選、浮選、焙燒，以及多種工藝的聯(lián)合方案試驗(yàn)，并將各方案的最優(yōu)工藝條件獲得的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，方案試驗(yàn)原則流程如圖7、圖8、圖9、圖10、圖11所示，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。從試驗(yàn)結(jié)果可知，各方案均未能使錳精礦中Mn的品位有較大幅度的提高。即使焙燒工藝錳品位也僅提高三個(gè)點(diǎn)左右。選礦試驗(yàn)的研究結(jié)果應(yīng)證了礦石工藝礦物學(xué)的研究結(jié)果。

圖7 Slon強(qiáng)磁機(jī)強(qiáng)磁選試驗(yàn)工藝原則流程

圖8 ZH強(qiáng)磁機(jī)強(qiáng)磁選試驗(yàn)工藝原則流程

圖9 搖床—磁選方案試驗(yàn)工藝原則流程

圖10 碳、硫、錳順序優(yōu)先浮選方案試驗(yàn)工藝原則流程

圖11 焙燒—強(qiáng)磁選方案試驗(yàn)工藝原則流程

5 結(jié) 論

1.該礦石屬沉積型碳酸錳礦石，可供選礦回收的主要元素是Mn，其Mn含量為8.77%。

2.礦石的組成礦物種類(lèi)較復(fù)雜，礦物間的嵌布關(guān)系密切。錳礦物主要是以碳酸錳形式存在，其碳酸錳礦物中，主要是以錳方解石、含錳方解石等低錳礦物為主，含錳相對(duì)較高的鈣菱錳礦、菱錳礦等碳酸錳礦物的含量較低。因此，通過(guò)選礦過(guò)程難以獲得高品位的錳精礦產(chǎn)品。

表8 錳礦選礦方案試驗(yàn)結(jié)果%

3.從該錳礦樣通過(guò)磁選、重選、浮選、焙燒，以及多種工藝的聯(lián)合方案試驗(yàn)結(jié)果可知，該錳礦難以獲得高品位的錳精礦產(chǎn)品。

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

［2］ 朱昌洛，沈明偉.低品位碳酸錳礦的選礦技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2010，31（5）：30－32.

［3］ 毛螢博，方建軍，文書(shū)明，等.碳酸錳礦選礦工藝研究進(jìn)展［J］.昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，39（6）：25－30.

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［5］ 李巧雙，何東升，劉星，等.某低品位細(xì)粒錳尾礦浮選試驗(yàn)研究［J］.礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2015，（6）：54－58.

［6］ 趙海濤，張志華.某高鈣氧化錳礦提錳降鈣選礦試驗(yàn)研究［J］.中國(guó)錳業(yè)，2013，（4）：14－17.

Study on Process Mineralogy and Beneficiation Experim ents of H igh Calcium Bearing Manganese Ore in Hunan Province

ZHANG Xiao-feng1，QIN Shi-yuan2，ZHOU Jing1，YANG Guang2，ZHU Yi-min1，LITian-xia1，PAN Gao-chan1，WEN Jin-lei1
（1.Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China；2.Hunan Development Group Mining Co.，Ltd.，Changsha 410100，China）

Occurrence state，mineral composition and the distribution characteristic ofmain minerals ofmanganese ore with high calcium content in Hunan province were charified by analysemeans like chemical quantitative analysis，microscope and scanning electron microscopy（sem），etc.Combined with the results of mineralogy，comparative experiments of beneficiation processing scheme were carried out，the results show thatmanganese mainly distributed in mangane ore with low mangane content such as tetalite，manganese-bearing calcite，etc.It is difficult to relatively concentrated enrichmangane in this type of ore by beneficiationmethods.

high calcium bearingmanganese ore；processmineralogy；distribution characteristic；beneficiation tests

TD913

A

1003－5540（2016）05－0004－05

2016－07－20

張曉峰（1985－），男，工程師，主要從事選礦工藝研究、選礦藥劑、資源綜合利用等科研和設(shè)計(jì)工作。