譚 超，劉家睿，肖 駿，董艷紅，胡 波

（1.湖南有色金屬研究院復(fù)雜銅鉛鋅共伴生金屬資源綜合利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長沙 410100；2.長沙市第十五中學(xué)，湖南長沙 410007）

湖南某微細(xì)粒錳礦選礦工藝研究

譚 超1，劉家睿2，肖 駿1，董艷紅1，胡 波1

（1.湖南有色金屬研究院復(fù)雜銅鉛鋅共伴生金屬資源綜合利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長沙 410100；2.長沙市第十五中學(xué)，湖南長沙 410007）

湖南某微細(xì)粒錳礦含Mn11.34%，錳主要賦存于碳酸錳中，且錳礦物嵌布粒度細(xì)小，含有大量的易泥化的粘土礦物及隱晶質(zhì)礦物。根據(jù)礦石性質(zhì)，確定了粗細(xì)分級—粗粒強(qiáng)磁—強(qiáng)磁尾礦疏水絮凝強(qiáng)磁—細(xì)泥分散浮選的工藝流程。全流程閉路試驗(yàn)獲得的錳精礦含Mn26.11%，Mn回收率67.80%。

微細(xì)粒；錳礦；疏水性絮凝；捕收劑

我國錳礦資源稟賦差，絕大多數(shù)錳礦屬于貧、細(xì)難選錳礦，并有相當(dāng)數(shù)量的高磷礦、高鐵礦和共（伴）生有益金屬，此類難選錳礦選礦加工技術(shù)難度較大，其高效的選礦工藝研究一直都是選礦工作者攻關(guān)的重點(diǎn)［1］。目前，國內(nèi)外常用的難選錳礦選礦工藝有：洗礦和篩分［2］、重選［3］、強(qiáng)磁選、強(qiáng)磁選—反浮選、強(qiáng)磁選—焙燒、強(qiáng)磁選—黑錳礦、爐外脫磷、火法富集［4］和微生物脫磷［5］等。

花垣型難處理碳酸錳錳礦位于湖南省湘西花垣地區(qū)，其具有錳礦品位低、雜質(zhì)高、礦石結(jié)構(gòu)復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)等特點(diǎn)，常規(guī)的直接強(qiáng)磁回收工藝很難獲得較好的選礦指標(biāo)，所以開展了選礦新工藝研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 多元素分析及礦物組成

原礦多元素化學(xué)分析見表1。

表1 原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果%

經(jīng)鏡下檢測、X射線衍射和掃描電鏡綜合分析表明：花垣型難處理碳酸錳錳礦為粘土質(zhì)菱錳礦巖，大部分的菱錳礦呈隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，礦物組成極為復(fù)雜，錳礦物主要為碳酸錳，部分菱錳礦被氧化成水錳礦，還有少量的錳方解石及錳白云石等，脈石礦物主要為碳酸鹽礦物（如菱鎂礦、白云石、方解石等），粘土礦物及泥質(zhì)含量較多，并含有少量的云母、長石、炭質(zhì)等。礦石中主要礦物組成及相對含量見表2。

表2 原礦主要礦物組成%

1.2 主要礦物賦存狀態(tài)

對原礦進(jìn)行錳物相分析，得出主元素的賦存狀態(tài)見表3。

表3 原礦錳物相分析結(jié)果%

1.3 主要目的礦物的嵌布粒度及特征

由表1～3可看出，該錳礦屬于為粘土質(zhì)菱錳礦巖，礦石中的錳主要以菱錳礦狀態(tài)賦存，但原礦中含有大量的粘土礦物，致使該礦易泥化。對礦石中的菱錳礦進(jìn)行粒度分析，結(jié)果見表4。

表4 原礦中菱錳礦嵌布粒度分析結(jié)果

由表4可看出，礦石中的菱錳礦屬于微細(xì)粒嵌布的范疇，由于原礦中含有大量易于泥化的粘土礦物，鏡下分析發(fā)現(xiàn)：菱錳礦多數(shù)呈不規(guī)則粒狀與泥質(zhì)物呈混雜交生的形態(tài)，或呈微細(xì)粒集合體塊狀，在菱錳礦中常常不均勻地分散嵌布有方解石等，致使精礦品位不高，綜上所述，該微細(xì)粒錳礦屬于復(fù)雜難處理錳礦。

2 試驗(yàn)研究內(nèi)容與討論

2.1 原則工藝流程的確定

根據(jù)該微細(xì)粒錳礦的礦石性質(zhì)，結(jié)合礦石中目的礦物嵌布粒度細(xì)小、炭質(zhì)物及隱晶質(zhì)物含量高、易泥化等特點(diǎn)，分別進(jìn)行了直接強(qiáng)磁、粗細(xì)分級—粗粒強(qiáng)磁—強(qiáng)磁尾礦絮凝強(qiáng)磁—細(xì)泥分散浮選的方案對比試驗(yàn)。

在原礦含Mn11.34%的條件下，采用SLon－100高梯度強(qiáng)磁選機(jī)在磁場強(qiáng)度1.0 T條件下僅能得到含Mn17.65%，Mn回收率27.78%的半成品精礦，且錳精礦中粗細(xì)夾雜嚴(yán)重，有害雜質(zhì)含量高，既不能作為成品入冶，也無法進(jìn)一步提高精礦品質(zhì)。

為了盡可能避免粘土礦物及隱晶質(zhì)物對錳回收和錳精礦品質(zhì)的影響，試驗(yàn)選用分級粗細(xì)分選的方案。在原礦不過磨的條件下，進(jìn)行了粗細(xì)分選條件試驗(yàn)，粗粒部分進(jìn)入強(qiáng)磁作業(yè)，而細(xì)泥部分進(jìn)入浮選作業(yè)。

2.2 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

由于該礦硬度小，粘土質(zhì)及隱晶質(zhì)礦物等易泥化礦物含量較高，常規(guī)磨礦方法易造成過磨，所以進(jìn)行了分段磨礦條件試驗(yàn)，磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5試驗(yàn)結(jié)果可看出，隨著磨礦細(xì)度的增加，磁粗精礦品位下降，產(chǎn)率和回收率先升高后降低，同時隨著磨礦細(xì)度的增大，細(xì)泥部分的Mn品位和回收率也明顯上升，由于細(xì)泥部分的錳回收難度更大，在不過磨的條件下盡可能降低細(xì)泥部分Mn金屬的含量，綜合考慮，在磨礦細(xì)度為－74μm占56.15%為宜。

圖1 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程

表5 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果%

2.3 粗粒強(qiáng)磁—強(qiáng)磁尾礦疏水絮凝強(qiáng)磁試驗(yàn)

2.3.1 磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)

原礦分級后粗粒部分采用SLon－100高梯度脈動磁選機(jī)進(jìn)行濕式強(qiáng)磁試驗(yàn)，磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)流程如圖2所示，所得結(jié)果如圖3所示。

由圖3可看出，隨著磁場強(qiáng)度的增大，磁粗精礦中含Mn逐漸下降，而磁粗精礦中Mn作業(yè)回收率也逐步上升，但磁場強(qiáng)度為1.0 T時，再增大磁場強(qiáng)度時，磁粗精礦中Mn的回收率雖仍有增加，但Mn品位有較大幅度的下降，表明有大量的雜質(zhì)進(jìn)入磁精礦當(dāng)中，所以，最適磁場強(qiáng)度為1.0 T。

圖2 磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)流程

圖3 磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)結(jié)果

2.3.2 疏水絮凝磁選試驗(yàn)

分級粗粒部分經(jīng)高梯度磁選一粗一掃后，磁選尾礦含Mn 4.10%，由于該部分磁選尾礦中的錳礦物主要為含錳碳酸鹽礦物，再增加磁選掃選不能取得良好的分選效果。為了進(jìn)一步提高磁選分選的回收率，擬采用疏水絮凝磁選工藝強(qiáng)化對該部分錳礦物的回收［6］。試驗(yàn)條件為：在磁選尾礦礦漿濃度為20%條件下，加入碳酸鈉調(diào)漿至pH＝9，分散劑為六偏磷酸鈉，用量為100 g／t，分散攪拌時間為10 min，再加入乳化油酸鈉作為絮凝劑，用量為400 g／t，絮凝攪拌時間為15 min，再進(jìn)入至強(qiáng)磁粗選作業(yè)中，粗選磁場強(qiáng)度為1.0 T，疏水絮凝磁選試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 絮凝磁選試驗(yàn)結(jié)果%

2.4 細(xì)泥浮選回收錳條件試驗(yàn)

2.4.1 捕收劑種類條件試驗(yàn)

磨礦分級后的細(xì)泥含Mn 7.23%，其主要脈石成分為石英、泥土礦物等，該部分細(xì)泥直接磁選或搖床重選所得精礦富集比不高，所以進(jìn)行了細(xì)泥中浮選回收錳的試驗(yàn)。錳浮選捕收劑種類條件試驗(yàn)流程如圖4所示，固定組合抑制劑硫酸鋁＋酸性水玻璃用量為100 g／t＋1 000 g／t。由于常規(guī)錳浮選選用陰離子正浮選工藝，試驗(yàn)考察了幾種陰離子捕收劑對細(xì)泥中的錳礦物的回收效果，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖4 捕收劑種類條件試驗(yàn)流程

圖5 捕收劑種類條件試驗(yàn)結(jié)果

由圖5可知：選用湖南有色金屬研究院自主研發(fā)的新型陰離子捕收劑HN－1作為細(xì)泥中錳礦物的捕收劑，所得精礦品位和作業(yè)回收率都高于其它兩種陰離子捕收劑，所以，選用HN－1作為錳浮選捕收劑。

2.4.2 酸性水玻璃用量條件試驗(yàn)

為了確定抑制劑酸性水玻璃最適用量，進(jìn)行了酸性水玻璃用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖4所示，固定捕收劑HN－1用量為150 g／t，硫酸鋁用量為150 g／t，以酸性水玻璃用量為變量，所得結(jié)果如圖6所示。

圖6 錳粗選酸性水玻璃用量條件試驗(yàn)結(jié)果

由圖6可看出，浮選錳精礦Mn品位隨著酸性水玻璃用量的增大而升高，回收率隨著酸性水玻璃用量增加而降低，當(dāng)水玻璃用量超過1 500 g／t時，Mn品位和回收率大幅度降低，所以酸性水玻璃最適合用量為1 500 g／t。

2.5 全流程閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖7所示，所得指標(biāo)見表7。

圖7 全流程閉路試驗(yàn)工藝流程

表7 全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果%

從表7可看出，采用如圖7所示的工藝流程，可獲得的錳總精礦含Mn 26.11%，總回收率為67.80%。

3 結(jié) 論

1.該碳酸錳錳礦屬于粘土質(zhì)菱錳礦巖，礦石中主要可回收元素Mn的含量為11.34%，通過工藝礦物學(xué)分析可知，該礦中菱錳礦嵌布粒度微細(xì)，且有部分菱錳礦呈不規(guī)則粒狀與泥質(zhì)物混雜交生，并有大量粘土質(zhì)、隱晶質(zhì)礦物等易泥化的礦物，綜上，該微細(xì)粒錳礦屬于難處理復(fù)雜錳礦。

2.研究在工藝礦物學(xué)分析的基礎(chǔ)上，確定了粗細(xì)粒分級—粗粒部分強(qiáng)磁—強(qiáng)磁尾礦疏水絮凝磁選—細(xì)泥浮選的工藝流程，細(xì)泥部分選用HN－1作為微細(xì)粒錳礦物的捕收劑，有效回收了部分微細(xì)粒的錳礦物，具有良好的捕收效果。

3.全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果表明，在合理的工藝流程和藥劑制度下，可得到較優(yōu)的選礦指標(biāo)，全流程閉路試驗(yàn)指標(biāo)為：錳精礦1含Mn 28.21%，Mn回收率60.18%，錳精礦2含Mn 16.44%，Mn回收率為7.62%，錳總精礦含Mn 26.11%，總回收率為67.80%。

［1］ 張涇生，周光華.我國錳礦資源及選礦進(jìn)展評述［J］.中國錳業(yè)，2006，24（1）：1－5.

［2］ 張曉峰，覃事元，周菁，等.湖南低品位難選碳酸錳礦選礦工藝研究［J］.湖南有色金屬，2016，32（2）：14－17.

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［4］ 潘加彬，劉子帥.廣西某低品位碳酸錳礦選礦試驗(yàn)研究［J］.云南冶金，2016，45（4）：25－28.

［5］ 何良菊，張維慶，魏德洲，等.高磷貧碳酸錳礦石微生物的脫磷機(jī)理［J］.中國錳業(yè)，1999，（4）：29－33.

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Mineral Processing Research on a Fine-grain Manganese Ore in Hunan

TAN Chao1，LIU Jia-rui2，XIAO Jun1，DONG Yan-hong1，HU Bo1
（1.Hunan Provincial Key Laboratory for Complex Copper Lead Zinc Associated Metal Resources Comprehensive Utilization，Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China；2.NO.15 Middle School of Changsha，Changsha 410007，China）

The fine-grain maganese ore in Hunan contains Mn 11.34%，maganese maily exists in manganese carbonate，and the particle size ofmanganeseminerals is fine，the content of clay implicit crystalmineral which are easy tomud is high in the ore.Based on the properties of the ore，the flowsheet including coarse and fine particle fracing-coarse grain strong magnetic separtion-hydrophobic strong flocculation-magnetic separation for magnetic separation tailings-fine-mud flotation was determined，the closed-circuit testwas conducted.The results show that the Mn concentrates grading 26.11%Mn，at the recovery rate of 67.80%.

micro-fine particle；manganese ore；hydrophobic flocculation；collector

TD923

A

1003－5540（2017）01－0013－04

2016－10－16

湖南省國土資源廳科技研究計劃項(xiàng)目（2015－08）

譚 超（1987－），男，助理工程師，主要從事選礦試驗(yàn)工作。