楊茂春，肖東升，敖 江，周 亮，郭 強(qiáng)

（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(chǔ)量位居世界前列，但存在分布不平衡，呈現(xiàn)貧、薄、雜、細(xì)等特點(diǎn)［1－2］。某錳礦廠原有洗選及磁選兩個(gè)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(jí)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(xì)粒級(jí)含量增加，造成粉精礦品位不達(dá)標(biāo)、總回收率下降、選礦比增高、生產(chǎn)成本大幅增加而停產(chǎn)。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(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備條件或低成本改造，盡快恢復(fù)選廠生產(chǎn)，本文對(duì)該錳礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。

1 原礦性質(zhì)

1.1 化學(xué)組成與物相分析

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，錳物相分析結(jié)果見表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

表2 錳物相分析結(jié)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(jià)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(chǎng)，礦區(qū)主要為沉積變質(zhì)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(tuán)粒狀、環(huán)帶狀等結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造為塊狀、浸染及斑點(diǎn)狀、條帶及紋層狀、脈狀、膠狀、粉土狀等，礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造較為復(fù)雜；多以束狀及放射狀、微細(xì)粒狀、微晶-細(xì)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(chǎn)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(chǎn)出；方解石與錳方解石呈微細(xì)晶，為錳礦石的基質(zhì)，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(guān)系較緊密，對(duì)選礦產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

1.3 粒度分析

本試驗(yàn)試樣取自現(xiàn)場(chǎng)磁選作業(yè)的給礦，為破碎后－6 mm 粒級(jí)原礦。對(duì)試樣進(jìn)行粒度分析，結(jié)果見表3。由表3 可知，－0.5 mm 產(chǎn)率48.53%，金屬分布率44.29%；－0.074 mm 產(chǎn)率33.73%，金屬分布率27.03%。結(jié)合濕式感應(yīng)輥式磁選機(jī)回收粒級(jí)下限和現(xiàn)場(chǎng)原生產(chǎn)流程分析，－0.074 mm 細(xì)粒級(jí)含量增加會(huì)對(duì)分選指標(biāo)產(chǎn)生影響。

表3 －6 mm 粒級(jí)原礦粒度組成

2 試驗(yàn)方案的確定

通常錳礦物的主要處理方法有洗礦篩分、強(qiáng)磁選、浮選、重選及化學(xué)法或聯(lián)合流程等［3－8］。現(xiàn)場(chǎng)原工藝流程見圖1。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)原工藝流程

初期按現(xiàn)場(chǎng)磁選流程進(jìn)行了探索試驗(yàn)，對(duì)精、中礦粒度分析結(jié)果表明：①感應(yīng)輥式磁選機(jī)對(duì)＋0.074 mm粗粒級(jí)分選效果較好，而中礦－0.15 mm 累計(jì)品位偏低，金屬分布率偏高，說明其對(duì)細(xì)粒級(jí)分選效率不高，原礦中－0.074 mm 粒級(jí)含量增加是造成精礦回收率低的主要原因；②若按現(xiàn)場(chǎng)原工藝流程，混合精礦采用螺旋分級(jí)機(jī)按0.5 mm 作為最終粗、細(xì)精礦兩種產(chǎn)品的分級(jí)界限，理論計(jì)算－0.5 mm 粉精礦的錳品位僅為20%左右，達(dá)不到《冶煉錳鐵的礦石技術(shù)條件》三級(jí)品要求，說明原工藝形成粗細(xì)兩種精礦產(chǎn)品已不合適；③若按原磁選流程，形成一個(gè)混合精礦產(chǎn)品，錳品位也僅略高于28%，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。但如脫除中礦－0.15 mm細(xì)粒級(jí)，形成次精礦，與磁選精礦合并后，最終混合精礦品位可達(dá)30%以上，可符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

綜合以上分析，擬進(jìn)行以下試驗(yàn)研究：①磁選-中礦分級(jí)脫泥試驗(yàn)，提出優(yōu)化解決問題的措施；②分級(jí)磁選試驗(yàn)，針對(duì)細(xì)粒級(jí)含量增加，采用對(duì)細(xì)粒級(jí)回收效果較好的高梯度磁選，強(qiáng)化對(duì)細(xì)粒級(jí)回收，提出新的流程方案。

3 試驗(yàn)研究

3.1 磁選-中礦分級(jí)脫泥試驗(yàn)

采用與現(xiàn)場(chǎng)CS-1 類似的CGDE-210 濕式感應(yīng)輥式磁選機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)磁選中礦增加一次0.15 mm 分級(jí)脫泥作業(yè)，試驗(yàn)流程見圖2，結(jié)果見表4。由表4 可知，采取磁選-中礦分級(jí)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(chǎn)率達(dá)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(shù)條件》三級(jí)品要求。

圖2 磁選-中礦分級(jí)脫泥試驗(yàn)流程

表4 磁選-中礦分級(jí)脫泥試驗(yàn)結(jié)果

3.2 分級(jí)磁選試驗(yàn)

首先將試樣篩分成－6＋1 mm，－1 mm 兩個(gè)粒級(jí)，測(cè)定－6＋1 mm 粒級(jí)產(chǎn)率為42.49%，錳品位19.97%，錳金屬分布率44.87%；－1 mm 粒級(jí)產(chǎn)率為57.51%，錳品位18.13%，錳金屬分布率55.13%。

－6＋1 mm 粒級(jí)試樣采用濕式感應(yīng)輥式磁選機(jī)試驗(yàn)；－1 mm 粒級(jí)試樣采用高梯度磁選機(jī)進(jìn)行分選考查。

3.2.1 －6＋1 mm 粒級(jí)感應(yīng)輥式磁選試驗(yàn)

采用CGDE-210 感應(yīng)輥式磁選機(jī)對(duì)－6＋1 mm 粒級(jí)試樣進(jìn)行一粗一掃濕式分選試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 －6＋1 mm 粒級(jí)試樣感應(yīng)輥式磁選試驗(yàn)結(jié)果

由表5 可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)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(dá)39%以上，作業(yè)回收率83%～88%，分選效率較高，感應(yīng)輥式磁選機(jī)對(duì)粗粒級(jí)的回收效果較好。

3.2.2 －1 mm 粒級(jí)高梯度磁選試驗(yàn)

采用Slon-100 周期式脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)對(duì)－1 mm粒級(jí)試樣進(jìn)行了一粗一掃磁選試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 －1 mm 粒級(jí)試樣高梯度磁選試驗(yàn)結(jié)果

由表6 可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度提高，精礦品位降低、回收率增加；采用高梯度磁選機(jī)選別－1 mm 粒級(jí)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(dá)70%以上，說明高梯度磁選對(duì)細(xì)粒級(jí)分選精度高和回收效果好。

3.2.3 分級(jí)磁選流程試驗(yàn)

根據(jù)以上分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果，按最佳試驗(yàn)條件，進(jìn)行了分級(jí)磁選流程試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖3，結(jié)果見表7。由表7 可知，采用分級(jí)磁選，－6＋1 mm 粒級(jí)和－1 mm 粒級(jí)試樣各經(jīng)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(chǎn)率47.38%、品位33.82%、回收率達(dá)84.75%，指標(biāo)較優(yōu)。

圖3 分級(jí)磁選試驗(yàn)流程

表7 分級(jí)磁選流程試驗(yàn)結(jié)果

3.3 產(chǎn)品考查及流程對(duì)比評(píng)價(jià)

對(duì)圖2 和圖3 試驗(yàn)流程得到的精礦進(jìn)行了化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表8。

表8 錳精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

由表8 可知，兩種工藝所得混合精礦質(zhì)量均能滿足《冶煉錳鐵的礦石技術(shù)條件》三級(jí)品要求。從技術(shù)指標(biāo)方面看，分級(jí)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(shè)備配置改動(dòng)方面看，磁選-中礦分級(jí)脫泥工藝相對(duì)簡單，可利舊，改造投入少和改造周期??；采用分級(jí)磁選工藝需增加設(shè)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(diǎn)。

4 結(jié) 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(jié)構(gòu)構(gòu)造較復(fù)雜、共生關(guān)系緊密，對(duì)選礦產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

2）初期探索試驗(yàn)分析，感應(yīng)輥式磁選機(jī)對(duì)粗粒級(jí)回收效果較好，－0.074 mm 粒級(jí)含量增加是造成現(xiàn)場(chǎng)分選指標(biāo)降低的主要原因，原生產(chǎn)流程對(duì)磁選混合精礦采用螺旋分級(jí)機(jī)按0.5 mm 作為粗細(xì)精礦兩產(chǎn)品的分級(jí)界限已不適合。

3）研究了磁選-中礦分級(jí)脫泥和分級(jí)磁選流程，兩種工藝綜合回收率都大于84%，指標(biāo)較為接近，精礦質(zhì)量均達(dá)到《冶煉錳鐵的礦石技術(shù)條件》三級(jí)品要求。前者流程較為簡單，后者流程精礦品位高、指標(biāo)優(yōu)、流程適應(yīng)性強(qiáng)，是綜合回收細(xì)粒級(jí)的有效手段。

4）磁選-中礦分級(jí)脫泥流程現(xiàn)場(chǎng)工藝改造周期短、投資小、可利舊，可馬上實(shí)施恢復(fù)生產(chǎn)；分級(jí)磁選流程新增設(shè)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(diǎn)，試驗(yàn)研究為設(shè)計(jì)改造提供了方案對(duì)比選擇，建議可行性論證后實(shí)施。