張秀峰，伊躍軍，譚秀民，王守敬，呂子虎

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006； 2.國(guó)家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450006； 3.國(guó)土資源部多金屬礦評(píng)價(jià)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450006)

廣西某氧化錳尾礦再選試驗(yàn)研究

張秀峰1,2,3，伊躍軍1,2,3，譚秀民1,2,3，王守敬1,2,3，呂子虎1,2,3

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006； 2.國(guó)家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450006； 3.國(guó)土資源部多金屬礦評(píng)價(jià)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450006)

廣西某微細(xì)粒嵌布氧化錳尾礦含錳21.53%，主要以軟錳礦和菱錳礦形式存在。試驗(yàn)考查了單一重選、重選-磁選聯(lián)合選別、分級(jí)強(qiáng)磁選和全粒級(jí)強(qiáng)磁選四種選礦流程對(duì)該氧化錳尾礦的回收，確定了全粒級(jí)單一強(qiáng)磁選的粗粒集合體選礦工藝，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為887kA/m的條件下，錳精礦產(chǎn)率為45.56%，精礦品位為30.35%，錳回收率為64.43%，精礦質(zhì)量達(dá)到黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T 319-2005《冶金用錳礦石》的AMn30-Ⅲ-Ⅲ-Ⅰ級(jí)別要求，可作為冶煉錳質(zhì)鐵合金的原料。

氧化錳尾礦；尾礦再選；強(qiáng)磁選；粗粒集合體

截至2007年，全國(guó)尾礦堆積總量為80.46億t，且每年以數(shù)億噸的數(shù)量遞增。尾礦的大量堆存帶來(lái)資源、環(huán)境、安全和土地等諸多問(wèn)題。國(guó)家于2010年發(fā)布了《金屬尾礦綜合利用專項(xiàng)規(guī)劃》(2010～2015年)，藉以加強(qiáng)尾礦利用，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、提高資源利用率。隨著技術(shù)的進(jìn)步，大多數(shù)尾礦是可以開發(fā)利用的二次資源，是放錯(cuò)位置的寶藏。尾礦再選是減少尾礦排放、提高資源利用率的重要途徑之一[1]。

眾所周知，廣西錳礦資源豐富，位居全國(guó)首位，尤以氧化錳礦為甚[2]。自建國(guó)以來(lái)直到近幾年，廣西一直以氧化錳礦為唯一開采對(duì)象，隨著氧化錳礦資源的日益枯竭，開始轉(zhuǎn)向碳酸錳礦的開發(fā)。氧化錳礦的幾十年開發(fā)歷程中，各企業(yè)堆存有大量尾礦。例如，某企業(yè)尾礦庫(kù)幾十年來(lái)堆存有300多萬(wàn)噸尾礦，錳含量在20%以上，達(dá)到中型錳礦床的規(guī)模。目前已有部分企業(yè)零星地從尾礦庫(kù)中再選尾礦，由于企業(yè)技術(shù)實(shí)力薄弱，尾礦再選工作不夠科學(xué)合理，回收率較低，再選之后的尾礦仍有綜合利用空間。為此，本研究以某企業(yè)的氧化錳尾礦開展系統(tǒng)的選礦工作，為該尾礦的再利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 原料性質(zhì)

1.1 化學(xué)組成

試驗(yàn)原料為取自某企業(yè)選廠尾礦庫(kù)的氧化錳尾礦，其主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 原料化學(xué)分析結(jié)果

由表1可以看出：尾礦中錳含量較高，為21.53%，具有回收價(jià)值；Fe含量為8.86%，不利于錳礦物的選別；其他元素利用價(jià)值不大。

1.2 粒度組成

對(duì)原料進(jìn)行濕式粒度篩分，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2看出，粗粒級(jí)含錳高，細(xì)粒級(jí)含錳低，在0.045mm以上的各粒級(jí)中Mn含量較高，且相差不大，在20.24%～27.58%范圍內(nèi)；-0.045mm粒級(jí)產(chǎn)率為22.34%，泥化嚴(yán)重，Mn含量最低，為11.58%；Fe含量在各粒級(jí)中較為接近，為7.23%～9.63%。

1.3 工藝礦物學(xué)研究

對(duì)原料進(jìn)行錳物相化學(xué)分析，其結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3看出，尾礦中錳礦物以軟錳礦為主，其次是菱錳礦，伴有少量的水錳礦和褐錳礦，其占有率分別為62.56%、22.02%和15.42%。

表2 原料粒度組成

表3 錳物相化學(xué)分析結(jié)果

工藝礦物學(xué)研究顯示：部分錳礦物粒度較粗，呈單體或富連體形式存在；另一部分粒度極細(xì)，-0.02mm占55.65%，呈浸染狀分布于脈石礦物中，難以選別；鐵礦物以赤褐鐵礦為主，主要呈粗粒單體、或富連體等形式存在，部分赤褐鐵礦與錳礦物緊密共生，不共生的赤褐鐵礦由于其性質(zhì)與錳礦物相似，錳鐵分離困難；脈石礦物以石英為主，含少量的長(zhǎng)石、綠泥石等，大部分脈石礦物粒度極細(xì)，僅有0.01～0.05mm，多呈集合體形態(tài)產(chǎn)出，集合體粒度較粗，集合體中多包裹有大量的微細(xì)粒錳礦物。

2 試驗(yàn)研究與討論

2.1 重選試驗(yàn)

根據(jù)錳礦物與脈石礦物的比重差異，首先考察重選流程，以期獲得合格錳精礦或者起到預(yù)富集作用。采用螺旋溜槽，對(duì)礦樣進(jìn)行重選，比較了給料粒度的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 重選試驗(yàn)結(jié)果

從表4可看出：重選具有一定的選別效果，精礦Mn品位偏低，僅為25%～28%；鐵沒(méi)有選別效果，鐵礦物與錳礦物不能分離。因此，重選選別效果較差，難以獲得較高品位的錳精礦。

2.2 重選-磁選試驗(yàn)

為了提高精礦品位和回收率，利用錳礦物與其他礦物的磁性差異，在重選試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了重選-磁選聯(lián)合選別試驗(yàn)。采用的磁選設(shè)備是贛州金環(huán)SLon-100周期式脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，磨礦細(xì)度為-0.15mm占69.49%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為887kA/m、磁介質(zhì)為Φ3mm鋼棒、脈動(dòng)沖次為50次/min。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

圖1 重選-磁選聯(lián)合流程

表5 重選-磁選試驗(yàn)結(jié)果

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率/%品位/%回收率/%MnFeMnFe精礦精礦127．2132．4610．1240．1530．49精礦28．2828．3011．3310．6510．39中礦中礦122．0823．147．6523．2318．70中礦28．1222．3111．148．2410．02尾礦尾礦112．8112．256．787．139．62尾礦221．5010．858．7310．6020．78給礦100．0022．009．03100．00100．00

從表5可看出，與單一重選相比，重選-磁選聯(lián)合選別效果顯著，精礦Mn品位為31.49%，Mn回收率為50.80%；中礦Mn品位為22.92%，Mn回收率為31.47%；尾礦Mn品位為11.37%，Mn回收率為17.73%。若對(duì)中礦再進(jìn)行一次強(qiáng)磁選，將進(jìn)一步提高精礦的錳回收率。由此可見(jiàn)，重選-磁選聯(lián)合選別流程在技術(shù)上是可行的。

2.3 磁選試驗(yàn)

對(duì)試樣進(jìn)行濕式強(qiáng)磁選試驗(yàn)，考查單一強(qiáng)磁選的效果，包括磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)、磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)和分級(jí)強(qiáng)磁選試驗(yàn)。

2.3.1 磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度和給礦濃度不變，進(jìn)行磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可以看出:磁場(chǎng)強(qiáng)度由479kA/m增加到887kA/m，精礦產(chǎn)率和錳回收率快速增加，分別由28.39%和38.23%增加到43.68%和61.46%；磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)887 kA/m后，精礦產(chǎn)率和錳回收率平緩增加，磁場(chǎng)強(qiáng)度由887 kA/m增加到1112kA/m，產(chǎn)率和回收率分別由43.68%和61.46%增加到45.97%和66.02%；精礦品位由479kA/m時(shí)的28.88%增加到721kA/m時(shí)的31.16%，磁場(chǎng)強(qiáng)度大于721kA/m后，精礦品位變化不明顯，Mn含量為30%～31%。

綜合考慮，選取合適的磁場(chǎng)強(qiáng)度為887kA/m。

2.3.2 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

在887kA/m的磁場(chǎng)強(qiáng)度下，固定其他條件不變，考察磨礦細(xì)度對(duì)選別效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表6。

圖2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磁選效果的影響

表6 磨礦細(xì)度對(duì)強(qiáng)磁選的影響

磨礦細(xì)度產(chǎn)品名稱產(chǎn)率/%品位/%回收率/%全粒級(jí)(-0．074mm占35．20%)精礦46．5830．6266．10尾礦53．4213．6933．90給礦100．0021．58100．00-0．074mm占46．82%精礦32．3731．0647．32尾礦67．6316．5552．68給礦100．0021．25100．00-0．074mm占100．00%精礦26．8632．2740．72尾礦73．1417．2559．28給礦100．0021．28100．00

從表6中看出，隨著磨礦細(xì)度變細(xì)，精礦Mn品位不斷緩慢增大，品位增加不大(由30.62%增加至32.27%)，但是產(chǎn)率和回收率急速下降，產(chǎn)率由46.58%下降為26.86%，回收率由66.10%下降為40.72%。由此可見(jiàn)，磨礦反而會(huì)惡化強(qiáng)磁選選別效果。主要原因是：①礦石中不同錳礦物的磁性相差較大，未磨礦時(shí)部分錳礦物呈粗粒集合體產(chǎn)出，強(qiáng)磁性礦物會(huì)帶著弱磁性礦物一起被選出，所以回收率高，機(jī)械磨礦后破壞了富錳粗粒集合體，弱磁性礦物不易選出，造成選礦回收率降低；②機(jī)械磨礦加劇了泥化，使磁選效果變差；③礦石中存在少量磁性很強(qiáng)的磁鐵礦，細(xì)磨會(huì)造成其單體解離，難以再攜帶弱磁性的錳礦物選出造成回收率降低。

對(duì)于含泥嚴(yán)重、嵌布粒度微細(xì)的氧化錳尾礦再選，應(yīng)注意保護(hù)富錳集合體，盡量避免磨礦、強(qiáng)攪拌、強(qiáng)擦洗等機(jī)械作用對(duì)集合體的破壞[3]。所以，對(duì)該氧化錳尾礦應(yīng)采用“粗粒集合體選礦”工藝。因此，原料無(wú)需磨礦，全粒級(jí)即可，為了防止少量粗顆粒堵塞磁選機(jī)，礦樣在磁選前進(jìn)行2mm篩分。

2.3.3 分級(jí)磁選試驗(yàn)

對(duì)礦樣進(jìn)行分級(jí)后分別進(jìn)行強(qiáng)磁選，考查分級(jí)強(qiáng)磁選是否優(yōu)于全粒級(jí)強(qiáng)磁選。在887kA/m的磁場(chǎng)強(qiáng)度下，進(jìn)行0.15mm和0.45mm兩個(gè)粒度下分級(jí)強(qiáng)磁選，篩下的使用Φ3mm鋼棒作為磁介質(zhì)，篩上的使用Φ1mm鋼棒作為磁介質(zhì)。試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖3，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 分級(jí)磁選試驗(yàn)結(jié)果

圖3 分級(jí)磁選工藝流程

從表7看出，與全粒級(jí)磁選相比，分級(jí)磁選更能降低尾礦品位，提高回收率；Mn回收率由66.10%提高至74.84%，提高了8.74%；尾礦品位由13.69%降低至11.43%，精礦品位由30.62%降低至28.20%；品位在30%以上的精礦錳回收率較低，僅為41.87%，低于全粒級(jí)磁選的66.10%。

因此，分級(jí)磁選流程更能提高回收率，但是精礦品位稍低，而全粒級(jí)強(qiáng)磁選在保證較高的精礦品位的同時(shí)回收率也較高。兼顧精礦品位和回收率的取舍，試驗(yàn)中確定采用全粒級(jí)強(qiáng)磁選選礦工藝。

2.3.4 全粒級(jí)強(qiáng)磁選綜合試驗(yàn)

在磁場(chǎng)強(qiáng)度為887kA/m、粒度為-2mm占100%，脈動(dòng)沖次為50次/min、磁介質(zhì)為Φ3mm鋼棒的條件下，用SLon-100周期式脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)進(jìn)行了全粒級(jí)強(qiáng)磁選綜合試驗(yàn)，總計(jì)處理礦樣25kg。試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖4，結(jié)果見(jiàn)表8。

從表8可以看出，采用的全粒級(jí)強(qiáng)磁選流程簡(jiǎn)單，經(jīng)一次強(qiáng)磁選獲得錳精礦品位為30.35%，回收率達(dá)64.43%，精礦產(chǎn)率為45.56%。

2.3.5 精礦產(chǎn)品分析

全粒級(jí)強(qiáng)磁選獲得的精礦化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果如表9所示。

圖4 全粒級(jí)強(qiáng)磁選流程

表8 全粒級(jí)強(qiáng)磁選綜合試驗(yàn)結(jié)果

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率/%品位/%回收率/%MnFeMnFe精礦45．5630．359．9864．4353．15尾礦54．4414．027．3635．5746．85給礦100．0021．468．55100．00100．00

將表9與黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T 319-2005《冶金用錳礦石》對(duì)照，精礦質(zhì)量達(dá)到AMn30-Ⅲ-Ⅲ-Ⅰ級(jí)別要求，可以作為冶煉錳質(zhì)鐵合金的原料。

表9 精礦化學(xué)多項(xiàng)分析

3 結(jié)論

1)廣西某氧化錳尾礦含錳21.53%，含鐵8.86%。錳礦物以軟錳礦和菱錳礦為主，嵌布粒度微細(xì)，部分以富錳粗粒集合體形態(tài)產(chǎn)出。赤褐鐵礦與錳礦物緊密共生，錳鐵分離困難。

2)比較了單一重選、重選-磁選聯(lián)合流程、分級(jí)強(qiáng)磁選和全粒級(jí)強(qiáng)磁選四種選礦流程。單一重選選別效果較差，難以獲得較高品位的精礦；重選-磁選聯(lián)合選別流程在技術(shù)上可行，可以獲得品位31%左右的錳精礦，但回收率偏低；分級(jí)強(qiáng)磁選可獲得74%左右的較高回收率，但精礦品位偏低；全粒級(jí)強(qiáng)磁選可實(shí)現(xiàn)精礦品位和回收率的“雙贏”。

3)采用全粒級(jí)單一強(qiáng)磁選的粗粒集合體選礦工藝可實(shí)現(xiàn)氧化錳尾礦的有效回收，在887kA/m的磁場(chǎng)強(qiáng)度下，可獲取產(chǎn)率為45.56%的錳精礦，精礦品位為30.35%，錳回收率為64.43%，該精礦可作為冶煉錳質(zhì)鐵合金的原料，質(zhì)量達(dá)到黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T 319-2005《冶金用錳礦石》的AMn30-Ⅲ-Ⅲ-Ⅰ級(jí)別要求。

[1] 常前發(fā).我國(guó)礦山尾礦綜合利用和減排的新進(jìn)展[J].金屬礦山，2010 (3):1-5.

[2] 范娜，田鳳鳴.廣西錳礦資源的可供性分析[J].中國(guó)礦業(yè)，2009,18(6)：90-92.

[3] 溫英，胡邦成.難選氧化錳礦的選別工藝特征[J].中國(guó)錳業(yè)，1997，15(1):22-25.

Research on reconcentration of a certain manganese oxide ore tailings in Guangxi

ZHANG Xiu-feng1,2,3，YI Yue-jun1,2,3，TAN Xiu-min1,2,3，WANG Shou-jing1,2,3，LU Zi-hu1,2,3

(1.Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Zhengzhou 450006,China;2.China National Engineering Research Center for Utilization of Industrial Minerals，Zhengzhou 450006,China;3.Key Laboratory for Polymetallic Ores’ Evaluation and Utilization，Ministry of Land and Resources，Zhengzhou 450006,China)

The manganese content of a certain fine-disseminated manganese oxide ore tailings is 21.53%，mainly existing in the form of pyrolusite and rhodochrosite.Four mineral processing flowsheets of gravity separation，combined process of gravity separation and magnetic concentration，high intensity magnetic separation after classifying，and high intensity magnetic separation with the whole size range were investigated.Lastly，the coarse aggregate dressing process of high intensity magnetic separation with the whole size range was considered to be the best.Under the magnetic field intensity of 887 kA/m，the manganese concentrate yield is 45.56%，and the grade of which is 30.35%，with the manganese recovery going up to 64.43%.The concentrate quality reaches the requirements of the grade AMn30-Ⅲ-Ⅲ-Ⅰin the ferrous metallurgy industry standard YB/T 319-2005MetallurgicalManganeseOre，which can be used for smelting manganese ferroalloy.

manganese oxide ore tailings；reconcentration of tailings；high intensity magnetic separation；coarse aggregate

2014-07-09

國(guó)土資源公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目資助(編號(hào)：201211069)

張秀峰(1986-)，男，助理研究員，從事礦產(chǎn)資源綜合利用研究工作。E-mail：zh200318@126.com。

譚秀民(1979-)，男，博士，副研究員，研究方向?yàn)榈V產(chǎn)資源綜合利用。

TD981，TD951

A

1004-4051(2015)07-0113-05