張周位 張 遂 楊國彬

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實(shí)驗(yàn)室；2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局103地質(zhì)大隊(duì))

錳是我國重要的基礎(chǔ)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(kuò)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(xì)、組分復(fù)雜的難選碳酸錳礦已成為當(dāng)前礦業(yè)發(fā)展的重中之重[5-7]。貴州碳酸錳礦儲(chǔ)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(jì)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(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行干式磁選與濕式磁選對(duì)比試驗(yàn)，并結(jié)合地質(zhì)條件與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為礦山設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)踐提供較實(shí)用的技術(shù)指導(dǎo)。

1 礦石性質(zhì)

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

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 錳物相分析結(jié)果%

從表1、表2可以看出，礦石錳品位9.710%，磷含量高達(dá)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(yàn)結(jié)果與討論

2.1 干式磁選試驗(yàn)

礦石破碎至-2 mm后無需磨礦，分級(jí)為3個(gè)粒級(jí)后采用SLon干式磁選機(jī)直接進(jìn)行干式高梯度磁選，試驗(yàn)流程見圖2。

2.1.1 干選磁場強(qiáng)度試驗(yàn)

礦石粒級(jí)不同，磁選適宜的磁場強(qiáng)度也不同。控制振幅20 Hz，對(duì)分級(jí)后的3個(gè)不同粒級(jí)的產(chǎn)品分別進(jìn)行磁場強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

從表3可以看出，隨著磁場強(qiáng)度的增大，3個(gè)粒級(jí)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(shì)一致，但各粒級(jí)適宜的磁場強(qiáng)度大小不同。對(duì)于1～2 mm粒級(jí)，最佳磁場強(qiáng)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(qiáng)度，錳品位明顯下降；對(duì)于0.2～1 mm粒級(jí)，最佳磁場強(qiáng)度320 kA/m，精礦錳品位14.70%、回收率97.37%，指標(biāo)較好；對(duì)于-0.2 mm粒級(jí)，整體分選效果不如另外兩個(gè)粒級(jí)，主要原因是選別過程中過細(xì)的礦粉粘附于磁介質(zhì)中，惡化分選指標(biāo)，適宜的磁場強(qiáng)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(jí)/mm磁場強(qiáng)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(dòng)頻率試驗(yàn)

固定1～2 mm、0.2～1 mm、-0.2 mm粒級(jí)磁選磁場強(qiáng)度分別為560，320，280 kA/m，進(jìn)行振動(dòng)頻率試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 干式磁選振動(dòng)頻率試驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，隨著振動(dòng)頻率的增大，3個(gè)粒級(jí)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(shì)，各粒級(jí)磁選的最佳振動(dòng)頻率不同。1～2 mm粒級(jí)最佳振動(dòng)頻率25.0 Hz，此時(shí)精礦錳品位較高，回收率85.02%；對(duì)于0.2～1 mm粒級(jí)最佳振動(dòng)頻率 20.0 Hz，精礦錳品位 14.90%，回收率 97.27%，指標(biāo)較為理想；-0.2 mm粒級(jí)由于細(xì)顆粒礦粉的粘附作用，需要更高的振動(dòng)頻率才能實(shí)現(xiàn)錳的分離，最佳振動(dòng)頻率為30.0 Hz，精礦品位13.07%，回收率60.69%，指標(biāo)一般。

2.1.3 干式磁選驗(yàn)證試驗(yàn)

1.3.1 靈芝多糖的酶解 使用復(fù)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(shí)體多糖，多糖酶解液經(jīng)8 000 r/min離心10 min后，上清液儲(chǔ)存于4℃下備用[18]。

在條件試驗(yàn)確定的最佳磁選參數(shù)下進(jìn)行干式磁選驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 干式磁選驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果 %

從表5可以看出，礦石分級(jí)為1～2 mm、0.2～1 mm、-0.2 mm 3個(gè)粒級(jí)后進(jìn)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(biāo)。

2.2 濕式磁選試驗(yàn)

礦石破碎至-2 mm磨礦后，進(jìn)行1粗1掃高梯度濕式磁選試驗(yàn)，流程見圖3。

圖3 濕式磁選試驗(yàn)流程

2.2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

顆粒較粗時(shí)，濕式磁選選別效果較差。固定粗選、掃選磁場強(qiáng)度均為800 kA/m進(jìn)行1粗1掃濕式磁選磨礦細(xì)度試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 濕式磁選磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

從表6可以看出，隨著磨礦細(xì)度的增大，精礦錳回收率先上升后下降。當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm含量為50%時(shí)，精礦錳回收率最大，為88.34%。磨礦細(xì)度-0.074 mm 40%時(shí)，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(zhì)作用力減弱而損失于尾礦中。當(dāng)磨礦細(xì)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(xì)的顆粒被沖進(jìn)尾礦區(qū)域。因此，選擇磨礦細(xì)度-0.074 mm 50%。

在磨礦細(xì)度-0.074 mm 50%的條件下進(jìn)行濕式磁選磁場強(qiáng)度試驗(yàn)(粗、掃選磁場強(qiáng)度相同)，結(jié)果見表7。

表7 濕式磁選磁場強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

從表7可以看出，隨著磁場強(qiáng)度的增大，精礦錳品位不斷下降，回收率逐漸上升。當(dāng)磁場強(qiáng)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(qiáng)度800 kA/m。

2.2.3 濕式磁選驗(yàn)證試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)確定的最佳工作參數(shù)下進(jìn)行濕式磁選驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見表8。

表8 濕式磁選驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)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(biāo)。

3 干式和濕式磁選對(duì)比

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

(1)選礦指標(biāo)。原礦錳品位9.71%時(shí)，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(biāo)角度考慮，兩種磁選方法優(yōu)劣相當(dāng)。

(2)選礦能耗。干式磁選工藝破碎至-2 mm后可直接進(jìn)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(gè)粒級(jí)磁選磁場強(qiáng)度分別為280，320和560 kA/m，濕式磁選粗選、掃選磁場強(qiáng)度均為800 kA/m。綜合考慮處理量、磨礦能耗和維持磁場強(qiáng)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(shè)備，占地空間小，對(duì)礦山場地條件要求少；濕式磁選需破碎、磨礦、篩分、磁選等設(shè)備，同時(shí)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(shè)大型沉降池，占用空間大。由于銅仁地區(qū)多山地，建設(shè)大型沉降池容易受地形地勢(shì)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(huì)造成粉塵污染，因此需增設(shè)除塵設(shè)備；濕式磁選會(huì)造成大量污水排放，因此需加污水處理設(shè)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(jié) 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(jí)為1～2 mm、0.2～1 mm、-0.2 mm 3個(gè)粒級(jí)分別進(jìn)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(shí)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(biāo)和生態(tài)環(huán)境影響方面優(yōu)劣相當(dāng)，但能耗更低，對(duì)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。