低品位细颗粒锰矿的选矿

低品位细颗粒锰矿的选矿

M.Oliazadeh,M.Naparast,R.Dehghan

Faculty of Mining Engineering,Tehran University,Tehran,Iran

摘要：国家对铁矿和锰矿新的需求促使把低品位锰矿列入考虑范围之内。对于低品位的锰矿来说最主要的问题是锰矿石颗粒的分解，因此细磨是必需的。在锰矿选矿中常用的重力学方法是疏松细颗粒的有利条件。伊朗的Venarj矿山包含两种类型的锰矿：高品位锰矿和低品位锰矿。在目前的调查中，通过光学矿物分析，XRD和SEM分析，Venarj的一种具有代表性的锰矿含15.18的锰。因此按照不同的颗粒大小，包括重选（重液分离，摇床，跳汰和螺旋溜槽），磁选和浮选在内的各种选矿技术方法进行着选矿实验。主要的锰矿是褐铁矿。通过物理手段把产品分离，使之满足冶炼和化工的要求。用不同的药剂对锰矿作正反浮选，结果表明，通过浮选选锰在经济上是行不通的。然而，如果把正浮选和湿式高梯度磁选机结合起来的方法，可以使包含8.36Mn，34.11%SiO2，和23.05%Fe2O3的细粒锰矿（-150微米），得到包含26.78%Mn,11.64%SiO2,和20.37%Fe2O3的精矿，并有56%的回收率。

1 绪论

由于工业需求，锰是一种很重要的元素，主要用于钢铁，不含铁合金和电池行业。另外在非冶金行业，锰矿石也有很广泛的用途，像植物的肥料，动物的饲料，织物染料着色剂以及医药行业。

锰元素的科技重要性，特别是由于伊朗钢铁工业的快速增长，促使低品位的矿被列入考虑的范围之内。Venarj是伊朗最大的锰矿区，位于Qom城西南35公里处。该矿区已探明的不同品位矿石的储矿量有6Mt.Venarj矿床包含两种类型的矿石：高品位矿和低品位。目前大约每年有8000t含24%Mn的锰矿石被直接开采送往当地的钢铁厂，用来生产钢铁合金。然而对于Venarj的含15-16%Mn的低品位的锰矿，最大的问题是锰矿的分解，这就需要更多的细磨。在磁选中最常用的重力学方法是松散细颗粒之间的结合力，因此在这项研究工作中，低品位细粒锰矿的选矿采用物理和物理化学方法结合的方法进行。

2 原料和方法

实验所用锰矿样是从Venarj矿山库存的低品位矿中搜集所得。为了得到进一步选矿的实验流程图，本次研究实验大约需要500g这样的低品位矿。

2.1 矿石分析

为了查明矿石所含主要矿物以及它们的综合性质，除了要做颗粒大小和化学分析，还要做光学显微镜，XRD和扫描电子显微镜分析。

通过对八个不同大小的光片做光学显微镜分析，从而确定该锰矿石的解离度。然后，准备好选矿研究所需矿样，按照不同的粒度大小，进行重选（重液分离，摇床，跳汰和螺旋溜槽），磁选和浮选实验。矿石的Bond功指数是通过标准的Bond Ball方法确定的。而对原矿和产物的化学分析是在原子吸收技术的基础上进行的。

2.2重选实验

为了确定该锰矿在重选中适应的粒度范围，需要用7个不同粒级的矿样在3.1和3.3gr/cm3两个不同重力条件下做沉降实验，结果显示：-12.7+4.75mm，4.75+3.3mm和-3.3+2mm这三个粒级适合用Denver跳汰机进行重选，-2+0.6mm和-0.6+0.25mm这两个粒级适合用Wilfely

摇床进行重选，而对于-2+0.15mm粒级的矿适合用Humphrey螺旋分级机进行重选。

2.3 磁选实验

用Box-mag公司生产的交叉带式干式磁选机对粒级为-2+0.7mm和-0.7+0.15mm的原矿进行磁选，也可以用来对经摇床选出的产物进行磁选。而对于更细粒级的原矿，适用于Box-mag 的湿式高梯度磁选机，给矿浓度为30%.而且为了提高这种低品位细粒锰矿产品品位，可以把磁选和浮选结合起来。从这些实验所得到的最重要的结论见本文的第三部分。

2.4浮选实验

物理的分选方法适用于解决降低原矿中粗粒级颗粒的硅及铁的含量，而浮选相反，适用于细粒级，原矿中有些细粒级矿物或者在磨矿中产生的细粒矿物，用上述物理方法是不能有效提高品位的。为了使锰矿中有用矿物优先分离必须进行深度解离，这也使细磨成为必需的。按照浮选作业的难度不同，可以将锰矿分为三个不同的种类。分类结果见表1。

同时，在对于粒级为-0.15mm的锰矿的浮选作业中，由于所加药剂不同，可以分为正浮选和反浮选。而实验结果及结果的分析见后文。

表1：锰矿不同浮选难度

锰矿浮选难易程度

菱锰矿易浮

--

硫锰矿，软锰矿难浮

水锰矿

褐锰矿，蔷薇辉石几乎不浮

3实验结果及分析

按照矿物分析结果可以知道，该矿的主要矿物为含硅的褐锰矿-a，化学式为3Mn2O3，MnSiO3. XRD（X射线衍射分析）的结果显示，矿样中主要由以下几种矿物组成：

褐锰矿+石英+方解石+长石

后面分散的电子图片是通过SEM(扫描电子显微镜)获得，同样揭示了褐锰矿伴生着赤铁矿，方解石及石英的整体形态。该锰矿的Bond Ball功指数经过两次确定分别为18.53kwh/t和18.42kwh/t. 得到比较高的功指数可能是由于矿石中含硅比较多。这一代表性矿样的化学分析结果见表2。

表2。锰矿矿样的化学分析：

元素或化合物名称含量

SiO2 31.52

Al2O3 7.35

Fe2O3 18.44

Mn 15.18

CaO 9.45

MgO 1.81

P 0.04

S 0.33

L.O.I. 7.37

从石英和赤铁矿中选锰的浓度比分别是2.17和1.21。因此，用重选的方法来降低硅的含量比用来降低铁的含量更为有效。在沉降实验中，颗粒大小在0.106mm和12.7mm之间的碎矿被分为7个粒级，而且每个粒级单独实验。这些沉降实验是在重力分别设定为3.1gr/cm3和3.3gr/cm3的条件下进行的。

在特定的重力为3.1gr/cm3条件下，沉淀物中锰的品位和回收率分别为24.7%和92.5%，而在重力为3.3gr/cm3的时候，沉淀物中锰的品位及回收率分别为30%和81.2%，经过计算可以知道，在重力为3.1gr/cm3和3.3gr/cm3的条件下，分离的效率分别为50.8%和56.7%。锰矿石的颗粒大小及锰的分布情况见表3。三个不同粒级的跳汰实验的结果见表4，表中最后三栏表示化合物的分布情况，是根据整个原矿计算所得，用于选矿实验研究。

表3。原矿大小及锰的分布状况：

大小（mm）重量（%）Mn的含量（%）

-12.7+4.75 22.8 27.4

-4.75+3.35 16.2 18.4

-3.35+2 15.5 16.8

-2 45.5 37.4

表4。三个不同粒级经跳汰后所得两份精矿的品位及回收率：

粒级（mm）精矿品位（%）原矿分布状况

Mn SiO2 Fe2O3 Mn SiO2 Fe2O3

46.1 15.5 6.8 7.7 1.3 0.9

-12.7+4.75 25.2 26.2 17.5 18.8 9.6 10.8

35.9 16.7 14.2 7.6 1.7 2.7

-4.75+3.35 25.0 22.8 20.6 6.1 2.7 4.4

36.5 15.9 18 5.9 1.1 2.3

-3.35+2 26.8 21.7 23.2 7.6 2.7 5.3

表4的结果显示，用跳汰分选+2mm以上三个不同粒级的锰原矿，得到的精矿锰的品位分别为46%，36%和25%，而精矿中铁的含量随着原矿粒级的减小而增大，为了评估和比较不同粒级的跳汰实验的优劣，由同一粒级做的两次精矿结合起来，然后运用Schulz方法计算分选效率，可以得出，对于粒级分别为-12.7+4.75mm，-4.75+3.35mm和-3.35+0.2mm的原矿，用跳汰分选的效率分别为48.2%，42.9%和34.7%。

对于摇床实验，首先用粒级分别为-2+0.6mm和-0.6+0.15mm的原矿进行实验，然后又把-0.6+0.15mm的粒级分为-0.6+0.25mm和-0.25+0.15mm，因为当用-0.6+0.15mm的粒级用摇床实验时，所得到的精矿中铁的品位及锰的回收率都很不理想。用粒级分别为-0.6+0.25mm 和-0.6+0.15mm的矿做摇床实验所得精矿比较见表5。

当矿物颗粒粒级为-2+0.6mm时，用摇床重选所得两个精矿锰的品位分别为40%和26.2%，锰的回收率分别为23%和35.5%。很明显用摇床分选不能有效地降低精矿中铁的含量，因此，如果最终产品要求的锰铁比比较严格时，就应考虑用磁选进一步选摇床的产物了。