某低品位錳尾礦渣的綜合利用研究

楊曉文，賈宗勇，劉玉川，陳 攀，張建民，張國龍

(1. 青海省地質礦產測試應用中心，青海 西寧 810008； 2. 青海省第五地質勘查院，青海 西寧 810099)

錳礦是一種重要的黑色金屬，在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位，廣泛地應用于國防、鋼鐵、建材、化工以及農業(yè)等領域，同時隨著工業(yè)技術的快速發(fā)展，對錳資源的需求量也日益增加。但是，錳礦床以規(guī)模小，小礦多、大礦少，貧礦多、富礦少，共伴生礦多、單一礦少的特征，導致錳礦資源的綜合利用率明顯較低[1-2]。為緩解錳礦資源供需關系，以某低品位錳礦渣為研究對象，分析其綜合利用的選冶方法，為提高錳資源利用率提供參考。目前國內外對錳礦的選冶方法主要為：強磁選—浮選—弱磁選、焙燒—重選—弱磁選、洗礦—強磁選—浮選等流程[3-7]，但選冶效果相對較差，對錳資源的回收利用率不高。因此以陽離子反浮選工藝為研究對象，探索某錳礦渣的綜合利用方法。

1 樣品化學性質

所選的測試樣品為某礦山經(jīng)過磁選后的尾礦渣，礦樣的粒度較細。根據(jù)粒度分析可知，當粒度-0.074 mm的礦樣占97.63%時，錳礦渣中的錳含量較高。所選礦樣中主要化學成分見表1。

表1 錳尾礦渣主要成分質量分數(shù) %

2 試驗方法

使用陽離子反浮選工藝對該錳尾礦渣進行綜合利用研究，選擇以胺類藥劑作為試驗的捕收劑，分別對癸胺及混合胺、油胺、十二胺、二正己胺和聚醚胺進行了浮選試驗，結果表明十二胺作為捕收劑的效果最佳，同時以糊精和檸檬酸的組合藥劑作為抑制劑，其總體試驗流程見圖1。

圖1 陽離子反浮選工藝流程

3 試驗結果及分析

3.1 礦漿濃度試驗

由于試驗所選礦樣為磁選后的尾礦渣，導致礦石粒度較小，故在浮選過程中應適當?shù)亟档偷V漿濃度，才能有效地提高綜合利用率。固定試驗條件為：-0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，硫酸用量2 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，糊精用量2 kg/t，十二胺用量0.5 kg/t。在固定試驗條件下進行浮選礦漿濃度試驗，試驗結果見表2。

表2 礦漿濃度試驗結果 %

由表2可知：礦漿濃度與精礦品位呈正相關關系，與精礦回收率呈負相關關系，即隨著礦漿濃度增大精礦品位升高，而回收率卻逐漸降低。綜合選礦各項經(jīng)濟指標，認為當?shù)V漿濃度為20%時，在固定試驗條件下可獲得精礦品位為16.02%、回收率為66.35%的錳精礦。

3.2 捕收劑用量試驗

固定試驗條件為：-0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，硫酸用量2 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，糊精用量2 kg/t，礦漿濃度20%。在該固定條件下進行捕收劑(十二胺)用量的試驗，試驗結果見表3。

表3 捕收劑試驗結果

由表3可知：隨著十二胺(捕收劑)用量的逐漸增加，錳精礦品位逐漸升高，但回收率逐漸降低。因此，綜合考慮選冶經(jīng)濟指標等因素，認為捕收劑十二胺用量以0.5 kg/t為宜。

3.3 酸度pH調整劑用量試驗

在陽離子反浮選工藝過程中，酸度對浮選的影響較大，對精礦回收率影響較大。酸度pH調整劑對浮選的影響主要表現(xiàn)在兩個方面[8-10]：①pH能夠影響礦漿中礦物顆粒表面的電性特征，進而影響浮選效果；②pH對礦漿中的捕收劑性能影響較為明顯，這是由于在陽離子反浮選工藝中需將捕收劑電解成離子，才能夠和礦物表面發(fā)生作用，進而影響浮選效果。

試驗過程中的固定條件為：-0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，十二胺用量0.5 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，糊精用量2 kg/t。在該固定條件下進行硫酸(pH調整劑)的用量，試驗結果見表4。由于在陽離子反浮選工藝過程中將捕收劑十二胺電解成胺分子和胺離子，且兩者的濃度相差較大，尤其是隨著礦漿pH的變化差異更明顯[11]。一般來說，在酸性條件下主要以胺離子為主，進而與礦物顆粒表面的雙電層進行作用吸附在一起，最終將錳元素富集、提純[12]。

表4 硫酸用量試驗結果

由表4可知：當硫酸用量為0.0 kg/t時，雖然錳精礦的回收率較高，但精礦品位較低，綜合選冶經(jīng)濟效率不高，綜合選冶經(jīng)濟各項指標認為硫酸用量為3.0 kg/t時選冶經(jīng)濟最佳，此時錳精礦品位為16.27%，錳精礦回收率為65.74%。

3.4 抑制劑用量試驗

固定試驗條件為：-0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，捕收劑十二胺用量0.5 kg/t，調整劑硫酸用量3.0 kg/t，對檸檬酸和糊精聯(lián)合使用的抑制劑進行試驗，試驗結果見表5。

表5 抑制劑用量試驗結果

由表5可知：抑制劑對礦漿選冶影響較大，無論是糊精還是檸檬酸，對精礦品位影響都呈正相關關系，但對回收率均呈負相關關系。對比兩者對精礦選冶性能的影響，其中檸檬酸對品位的影響更明顯，綜合考慮后認為檸檬酸用量2 kg/t、糊精用量1 kg/t為宜，此時可獲得錳精礦品位為16.21%，回收率為66.48%。

3.5 精選試驗

為盡可能地提高錳精礦的選冶品位以及盡可能地發(fā)揮捕收劑十二胺的捕收能力，在精選試驗過程中將捕收劑分為3次加入，即采用“一粗二精”的開路浮選工藝。通過多次試驗后認為第一次加藥量為總量的0.25為宜。固定試驗條件為：-0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，捕收劑十二胺用量0.5 kg/t，調整劑硫酸用量3.0 kg/t，捕收劑糊精用量1 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，進行開路試驗，流程見圖2，試驗結果見表6。

圖2 “一粗二精”開路試驗流程

表6 “一粗二精”開路試驗結果%

由表6可知：當捕收劑按照“一粗二精”開路試驗分批次按照0.1，0.2，0.2 kg/t加入時，可以獲得品位為20.57%和回收率為56.54%的精礦[13-15]。

3.6 掃選試驗

固定試驗條件為： -0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，捕收劑十二胺用量0.5 kg/t，調整劑硫酸用量3.0 kg/t，捕收劑糊精用量1 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，此條件下錳尾礦渣在經(jīng)過“一粗二精”選冶后，尾礦中的錳品位為6.21%，其含量較高。為提高錳資源回收利用率以及盡可能利用尾礦中的捕收劑等，可繼續(xù)添加pH調整劑硫酸以及抑制劑檸檬酸、糊精等進行掃選試驗，其掃選流程見圖3，掃選結果分析見表7。

圖3 掃選試驗流程

表7 掃選試驗結果 %

由表7可知：經(jīng)過掃選試驗后，能夠獲得錳品位為3.84%的尾礦和11.51%的中礦，中礦可再返回至給礦流程進行閉路試驗。

3.7 閉路試驗

在上述試驗的基礎上，確定了該尾礦渣的陽離子反浮選試驗工藝參數(shù)： -0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，捕收劑十二胺用量0.5 kg/t，調整劑硫酸用量為3.0 kg/t，捕收劑糊精用量1 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t。在此固定條件下進行“一粗二精”開路試驗、“一次掃選”試驗后，再經(jīng)過閉路試驗，流程見圖4，試驗結果見表8。

圖4 閉路試驗流程

表8 閉路試驗結果 %

由表8可知：經(jīng)過閉路試驗后可獲得，錳品位20.91%、回收率為69.51%的錳精礦。

4 結 論

某原錳礦的尾礦渣中錳品位為10.22%，但是采用磁選工藝的綜合利用效率較低，對錳資源的浪費較大。在固定條件為： -0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，捕收劑十二胺用量0.5 kg/t，調整劑硫酸用量3.0 kg/t，捕收劑糊精用量1 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，對該尾礦渣進行“一粗二精”開路試驗、“一次掃選”試驗后，閉路試驗中可獲得，錳品位為20.91%、回收率為69.51%的錳精礦，顯著地提升了錳資源的綜合利用效率。