某低品位氧化錳礦磁選試驗研究①

楊茂春，肖東升，敖 江，周 亮，郭 強

（云南科力新材料股份有限公司，云南 昆明650031）

我國錳礦資源比較豐富，儲量位居世界前列，但存在分布不平衡，呈現貧、薄、雜、細等特點［1－2］。某錳礦廠原有洗選及磁選兩個分廠，洗選廠處理高品位放電錳，工藝簡單、成本低；磁選廠處理品位25%左右粗粒級錳礦，后因大量采出含錳小于19%的低品位礦石，而且－0.074 mm 細粒級含量增加，造成粉精礦品位不達標、總回收率下降、選礦比增高、生產成本大幅增加而停產。為充分利用該低品位錳礦資源，查明回收率低的原因，充分利用現有生產設備條件或低成本改造，盡快恢復選廠生產，本文對該錳礦進行了選礦試驗研究。

1 原礦性質

1.1 化學組成與物相分析

原礦化學多元素分析結果見表1，錳物相分析結果見表2。

表1 原礦化學多元素分析結果(質量分數)/%

表2 錳物相分析結果

由表1 可知，錳是主要回收礦物。需要選礦除去的成分以鈣、硅、磷為主；從表2 可知，錳礦石中的高價錳占比93.80%，錳主要以氧化錳礦的形式存在，其次是少量碳酸錳。

1.2 礦物組成與特征

礦樣采自該礦原礦堆場，礦區(qū)主要為沉積變質型氧化錳礦床，氧化程度較深，主要錳礦物有褐錳礦、黑錳礦、軟錳礦、硬錳礦、菱錳礦和偏錳酸礦等，其它金屬礦物有少量的褐鐵礦、黃鐵礦；主要脈石礦物為石英、方解石、石灰石，并有少量的粘土礦物等。

主要錳礦物呈自形晶粒狀、半自形-它形晶粒、隱晶-微晶、交代殘余、變鮞狀團粒狀、環(huán)帶狀等結構；礦石構造為塊狀、浸染及斑點狀、條帶及紋層狀、脈狀、膠狀、粉土狀等，礦石的結構和構造較為復雜；多以束狀及放射狀、微細粒狀、微晶-細晶粒狀集合體、浸染狀、脈狀、腎狀、土狀、針狀、皮殼狀及鮞集合體形態(tài)產出，彼此交代。

主要脈石石英以粒狀（0.009 ～0.2 mm）嵌布于硬錳礦、黑錳礦、軟錳礦中，呈脈狀產出；方解石與錳方解石呈微細晶，為錳礦石的基質，呈條帶狀沿層分布，多與軟錳礦共生。目的礦物與脈石共生關系較緊密，對選礦產品質量產生不利影響。

1.3 粒度分析

本試驗試樣取自現場磁選作業(yè)的給礦，為破碎后－6 mm 粒級原礦。對試樣進行粒度分析，結果見表3。由表3 可知，－0.5 mm 產率48.53%，金屬分布率44.29%；－0.074 mm 產率33.73%，金屬分布率27.03%。結合濕式感應輥式磁選機回收粒級下限和現場原生產流程分析，－0.074 mm 細粒級含量增加會對分選指標產生影響。

表3 －6 mm 粒級原礦粒度組成

2 試驗方案的確定

通常錳礦物的主要處理方法有洗礦篩分、強磁選、浮選、重選及化學法或聯(lián)合流程等［3－8］?，F場原工藝流程見圖1。

圖1 現場原工藝流程

初期按現場磁選流程進行了探索試驗，對精、中礦粒度分析結果表明：①感應輥式磁選機對＋0.074 mm粗粒級分選效果較好，而中礦－0.15 mm 累計品位偏低，金屬分布率偏高，說明其對細粒級分選效率不高，原礦中－0.074 mm 粒級含量增加是造成精礦回收率低的主要原因；②若按現場原工藝流程，混合精礦采用螺旋分級機按0.5 mm 作為最終粗、細精礦兩種產品的分級界限，理論計算－0.5 mm 粉精礦的錳品位僅為20%左右，達不到《冶煉錳鐵的礦石技術條件》三級品要求，說明原工藝形成粗細兩種精礦產品已不合適；③若按原磁選流程，形成一個混合精礦產品，錳品位也僅略高于28%，達不到標準要求。但如脫除中礦－0.15 mm細粒級，形成次精礦，與磁選精礦合并后，最終混合精礦品位可達30%以上，可符合質量標準。

綜合以上分析，擬進行以下試驗研究：①磁選-中礦分級脫泥試驗，提出優(yōu)化解決問題的措施；②分級磁選試驗，針對細粒級含量增加，采用對細粒級回收效果較好的高梯度磁選，強化對細粒級回收，提出新的流程方案。

3 試驗研究

3.1 磁選-中礦分級脫泥試驗

采用與現場CS-1 類似的CGDE-210 濕式感應輥式磁選機進行試驗，對磁選中礦增加一次0.15 mm 分級脫泥作業(yè)，試驗流程見圖2，結果見表4。由表4 可知，采取磁選-中礦分級脫泥流程，中礦錳品位可由18.07%提高到24.74%，與磁選精礦合并后，混合總精礦產率達52.72%，精礦錳品位30.38%，回收率84.92%，錳品位滿足《冶煉錳鐵的礦石技術條件》三級品要求。

圖2 磁選-中礦分級脫泥試驗流程

表4 磁選-中礦分級脫泥試驗結果

3.2 分級磁選試驗

首先將試樣篩分成－6＋1 mm，－1 mm 兩個粒級，測定－6＋1 mm 粒級產率為42.49%，錳品位19.97%，錳金屬分布率44.87%；－1 mm 粒級產率為57.51%，錳品位18.13%，錳金屬分布率55.13%。

－6＋1 mm 粒級試樣采用濕式感應輥式磁選機試驗；－1 mm 粒級試樣采用高梯度磁選機進行分選考查。

3.2.1 －6＋1 mm 粒級感應輥式磁選試驗

采用CGDE-210 感應輥式磁選機對－6＋1 mm 粒級試樣進行一粗一掃濕式分選試驗，結果見表5。

表5 －6＋1 mm 粒級試樣感應輥式磁選試驗結果

由表5 可知，隨著磁場強度提高，精礦品位降低、回收率增加；僅需一段粗選，精礦品位即達39%以上，作業(yè)回收率83%～88%，分選效率較高，感應輥式磁選機對粗粒級的回收效果較好。

3.2.2 －1 mm 粒級高梯度磁選試驗

采用Slon-100 周期式脈動高梯度磁選機對－1 mm粒級試樣進行了一粗一掃磁選試驗，結果見表6。

表6 －1 mm 粒級試樣高梯度磁選試驗結果

由表6 可知，隨著磁場強度提高，精礦品位降低、回收率增加；采用高梯度磁選機選別－1 mm 粒級試樣，可得錳品位大于30%和大于24%的兩種精礦，混合精礦品位接近或超過30%，作業(yè)總回收率可達70%以上，說明高梯度磁選對細粒級分選精度高和回收效果好。

3.2.3 分級磁選流程試驗

根據以上分級試驗結果，按最佳試驗條件，進行了分級磁選流程試驗，試驗流程見圖3，結果見表7。由表7 可知，采用分級磁選，－6＋1 mm 粒級和－1 mm 粒級試樣各經一次粗選、一次掃選，可以獲得品位41.36%、33.62%、24.54%的3 種精礦，混合總精礦產率47.38%、品位33.82%、回收率達84.75%，指標較優(yōu)。

圖3 分級磁選試驗流程

表7 分級磁選流程試驗結果

3.3 產品考查及流程對比評價

對圖2 和圖3 試驗流程得到的精礦進行了化學多元素分析，結果見表8。

表8 錳精礦化學多元素分析結果(質量分數)/%

由表8 可知，兩種工藝所得混合精礦質量均能滿足《冶煉錳鐵的礦石技術條件》三級品要求。從技術指標方面看，分級磁選混合精礦品位高，兩種工藝綜合回收率較為接近，均大于84%。從設備配置改動方面看，磁選-中礦分級脫泥工藝相對簡單，可利舊，改造投入少和改造周期??；采用分級磁選工藝需增加設備配置，改造投入較大和改造周期長。兩種工藝各有優(yōu)缺點。

4 結 論

1）某低品位氧化錳礦主要錳礦物有褐錳礦、黑錳礦、軟錳礦、硬錳礦、菱錳礦和偏錳酸礦，主要脈石礦物以石英、方解石、石灰石為主。礦石結構構造較復雜、共生關系緊密，對選礦產品質量產生不利影響。

2）初期探索試驗分析，感應輥式磁選機對粗粒級回收效果較好，－0.074 mm 粒級含量增加是造成現場分選指標降低的主要原因，原生產流程對磁選混合精礦采用螺旋分級機按0.5 mm 作為粗細精礦兩產品的分級界限已不適合。

3）研究了磁選-中礦分級脫泥和分級磁選流程，兩種工藝綜合回收率都大于84%，指標較為接近，精礦質量均達到《冶煉錳鐵的礦石技術條件》三級品要求。前者流程較為簡單，后者流程精礦品位高、指標優(yōu)、流程適應性強，是綜合回收細粒級的有效手段。

4）磁選-中礦分級脫泥流程現場工藝改造周期短、投資小、可利舊，可馬上實施恢復生產；分級磁選流程新增設備、流程改造較多，改造周期長、投資較大。兩種工藝各有優(yōu)缺點，試驗研究為設計改造提供了方案對比選擇，建議可行性論證后實施。