貴州銅仁錳礦石干式與濕式磁選對比試驗*

張周位 張 遂 楊國彬

(1.貴州省地質礦產(chǎn)中心實驗室；2.貴州省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局103地質大隊)

錳是我國重要的基礎物資和戰(zhàn)略資源，有“無錳不成鋼”之說[1]。近年來錳礦資源需求日益增加，高純度電解錳產(chǎn)能迅速擴大，工藝主要原料碳酸錳礦的消耗量也日趨增大[2-4]。由于高品位碳酸錳礦幾乎消耗殆盡，如何利用選礦方法有效利用我國品位低、嵌布粒度細、組分復雜的難選碳酸錳礦已成為當前礦業(yè)發(fā)展的重中之重[5-7]。貴州碳酸錳礦儲量極大，但大量錳礦品位不足10%，直接用于電解生產(chǎn)金屬錳，酸耗高、渣量大、經(jīng)濟效益極差，屬難利用礦產(chǎn)資源[8-9]。為合理利用貴州銅仁地區(qū)碳酸錳礦，在研究其工藝礦物學的基礎上，進行干式磁選與濕式磁選對比試驗，并結合地質條件與經(jīng)濟指標進行綜合評價，以期為礦山設計、生產(chǎn)實踐提供較實用的技術指導。

1 礦石性質

貴州銅仁地區(qū)碳酸錳礦石化學多元素分析結果見表1，錳物相分析結果見表2，X射線衍射分析結果見圖1。

表1 礦石化學多元素分析結果 %

表2 錳物相分析結果%

從表1、表2可以看出，礦石錳品位9.710%，磷含量高達0.128%，屬高磷低錳礦石；錳主要以碳酸錳的形式存在，占總錳的94.85%。從圖1可以看出，礦石中錳礦物主要是鈣菱錳礦和錳方解石，脈石以石英和絹云母為主，長石、綠泥石和黃鐵礦等少量。

2 試驗結果與討論

2.1 干式磁選試驗

礦石破碎至-2 mm后無需磨礦，分級為3個粒級后采用SLon干式磁選機直接進行干式高梯度磁選，試驗流程見圖2。

2.1.1 干選磁場強度試驗

礦石粒級不同，磁選適宜的磁場強度也不同?？刂普穹?0 Hz，對分級后的3個不同粒級的產(chǎn)品分別進行磁場強度試驗，結果見表3。

從表3可以看出，隨著磁場強度的增大，3個粒級干式磁選精礦產(chǎn)率和回收率均逐漸升高，錳品位則不斷下降，變化趨勢一致，但各粒級適宜的磁場強度大小不同。對于1～2 mm粒級，最佳磁場強度為560 kA/m，精礦錳回收率在90%以上，錳品位14.99%；繼續(xù)增大磁場強度，錳品位明顯下降；對于0.2～1 mm粒級，最佳磁場強度320 kA/m，精礦錳品位14.70%、回收率97.37%，指標較好；對于-0.2 mm粒級，整體分選效果不如另外兩個粒級，主要原因是選別過程中過細的礦粉粘附于磁介質中，惡化分選指標，適宜的磁場強度為280 kA/m。

圖1 礦石的X射線衍射分析圖譜

圖2 干式磁選流程

粒級/mm磁場強度/(kA/m)精礦產(chǎn)率/%精礦錳品位/%精礦錳回收率/%1～240039.5017.4873.6548048.7416.1183.2956057.1414.9990.6364065.2613.7894.850.2～124039.5016.1867.4828051.6715.4884.8732062.1814.7097.3736064.5814.3998.15-0.220034.7513.9451.6924050.0012.3665.4328061.0211.8576.3732066.2711.4178.43

2.1.2 干選振動頻率試驗

固定1～2 mm、0.2～1 mm、-0.2 mm粒級磁選磁場強度分別為560，320，280 kA/m，進行振動頻率試驗，結果見表4。

表4 干式磁選振動頻率試驗結果

從表4可以看出，隨著振動頻率的增大，3個粒級磁選精礦均呈產(chǎn)率和回收率下降、錳品位上升的變化趨勢，各粒級磁選的最佳振動頻率不同。1～2 mm粒級最佳振動頻率25.0 Hz，此時精礦錳品位較高，回收率85.02%；對于0.2～1 mm粒級最佳振動頻率 20.0 Hz，精礦錳品位 14.90%，回收率 97.27%，指標較為理想；-0.2 mm粒級由于細顆粒礦粉的粘附作用，需要更高的振動頻率才能實現(xiàn)錳的分離，最佳振動頻率為30.0 Hz，精礦品位13.07%，回收率60.69%，指標一般。

2.1.3 干式磁選驗證試驗

1.3.1 靈芝多糖的酶解 使用復合酶(木瓜蛋白酶∶纖維素酶=2∶1)在56℃、pH 7.0條件下水解靈芝子實體多糖，多糖酶解液經(jīng)8 000 r/min離心10 min后，上清液儲存于4℃下備用[18]。

在條件試驗確定的最佳磁選參數(shù)下進行干式磁選驗證試驗，結果見表5。

表5 干式磁選驗證試驗結果 %

從表5可以看出，礦石分級為1～2 mm、0.2～1 mm、-0.2 mm 3個粒級后進行干式磁選，在原礦錳品位9.71%的條件下，可獲得綜合精礦(精礦1、精礦2、精礦3合并)錳品位14.81%、回收率86.13%的良好指標。

2.2 濕式磁選試驗

礦石破碎至-2 mm磨礦后，進行1粗1掃高梯度濕式磁選試驗，流程見圖3。

圖3 濕式磁選試驗流程

2.2.1 磨礦細度試驗

顆粒較粗時，濕式磁選選別效果較差。固定粗選、掃選磁場強度均為800 kA/m進行1粗1掃濕式磁選磨礦細度試驗，結果見表6。

表6 濕式磁選磨礦細度試驗結果 %

從表6可以看出，隨著磨礦細度的增大，精礦錳回收率先上升后下降。當磨礦細度-0.074 mm含量為50%時，精礦錳回收率最大，為88.34%。磨礦細度-0.074 mm 40%時，精礦錳回收率較低，主要原因是顆粒較粗，有用礦物未充分單體解離，連生體因與磁介質作用力減弱而損失于尾礦中。當磨礦細度-0.074 mm含量大于50%后，回收率逐漸下降，原因是濕式磁選沖洗水的作用使較細的顆粒被沖進尾礦區(qū)域。因此，選擇磨礦細度-0.074 mm 50%。

在磨礦細度-0.074 mm 50%的條件下進行濕式磁選磁場強度試驗(粗、掃選磁場強度相同)，結果見表7。

表7 濕式磁選磁場強度試驗結果

從表7可以看出，隨著磁場強度的增大，精礦錳品位不斷下降，回收率逐漸上升。當磁場強度超過800 kA/m后，精礦錳品位下降幅度增大，綜合考慮選擇磁場強度800 kA/m。

2.2.3 濕式磁選驗證試驗

在條件試驗確定的最佳工作參數(shù)下進行濕式磁選驗證試驗，結果見表8。

表8 濕式磁選驗證試驗結果 %

從表8可以看出，1粗1掃濕式磁選可獲得精礦錳品位14.41%、回收率88.34%的良好指標。

3 干式和濕式磁選對比

干式磁選與濕式磁選均可實現(xiàn)該礦石中錳的有效富集，現(xiàn)從以下幾方面進行兩種磁選工藝的對比分析。

(1)選礦指標。原礦錳品位9.71%時，干式磁選精礦錳品位14.81%、回收率86.13%，濕式磁選精礦錳品位略低，為14.41%，但回收率較高，為88.34%。從選礦指標角度考慮，兩種磁選方法優(yōu)劣相當。

(2)選礦能耗。干式磁選工藝破碎至-2 mm后可直接進行磁選，濕式磁選破碎后需磨礦后方可磁選，因此濕式磁選比干式磁選多一段磨礦的能耗。干式磁選3個粒級磁選磁場強度分別為280，320和560 kA/m，濕式磁選粗選、掃選磁場強度均為800 kA/m。綜合考慮處理量、磨礦能耗和維持磁場強度所需的電耗，干式磁選較濕式磁選節(jié)能。

(3)礦山場地條件。干式磁選工藝需破碎、篩分、磁選、除塵等設備，占地空間小，對礦山場地條件要求少；濕式磁選需破碎、磨礦、篩分、磁選等設備，同時必須考慮回水利用，且磁選沖洗水量極大，因此需要較大空間建設大型沉降池，占用空間大。由于銅仁地區(qū)多山地，建設大型沉降池容易受地形地勢條件限制。就礦山場地條件而言，干式磁選更適用于處理該地區(qū)錳礦。

(4)生態(tài)環(huán)境影響。干式磁選會造成粉塵污染，因此需增設除塵設備；濕式磁選會造成大量污水排放，因此需加污水處理設備，各有利弊。綜合分析，干式磁選相比濕式磁選更適用于處理貴州銅仁地區(qū)的低品位錳礦。

4 結 論

(1)貴州銅仁地區(qū)低品位錳礦石錳品位9.71%，含磷0.128%，屬高磷低錳礦石。錳主要以碳酸錳的形式存在，錳礦物主要是鈣菱錳礦和錳方解石，脈石以石英和絹云母為主，長石、綠泥石和黃鐵礦等少量。

(2)原礦破碎至-2 mm分級為1～2 mm、0.2～1 mm、-0.2 mm 3個粒級分別進行干式磁選，可獲得錳品位14.81%、回收率86.13%綜合錳精礦；原礦磨礦至-0.074 mm 50%，經(jīng)1粗1掃濕式磁選可獲得錳品位14.41%、回收率88.34%的綜合錳精礦，均實現(xiàn)該錳礦石中錳的有效回收。

(3)相比濕式磁選工藝，干式磁選工藝在選礦指標和生態(tài)環(huán)境影響方面優(yōu)劣相當，但能耗更低，對礦山場地條件要求更低，因此推薦干式磁選作為銅仁地區(qū)錳礦石適宜的選礦方法。