某難選含錳貧鐵礦的選礦試驗(yàn)研究

魏宗武

(廣西大學(xué)資源與冶金學(xué)院，廣西 南寧 530004)

我國(guó)是一個(gè)錳礦資源比較豐富的國(guó)家，錳礦資源的儲(chǔ)量位居世界前列。[1]隨著工業(yè)迅速發(fā)展，錳的金屬需求量增加，導(dǎo)致富礦資源逐漸枯竭；而我國(guó)貧錳礦資源存在著錳礦石結(jié)構(gòu)復(fù)雜，嵌布粒度微細(xì)且有害元素高的特點(diǎn)，給錳的選別和利用帶來困難。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)難選低品位錳礦石的選別多采用強(qiáng)磁選-浮選-重選[2]、洗礦-強(qiáng)磁選-浮選[3]、焙燒-重選-弱磁選、強(qiáng)磁粗選-跳汰精選-強(qiáng)磁掃選等聯(lián)合流程。[4-6]

云南某地含錳貧鐵共生礦石，礦物嵌布粒度微細(xì)，錳鐵礦物組分復(fù)雜，屬難選礦石，長(zhǎng)期以來一直未得到開發(fā)。為了充分利用礦產(chǎn)資源，企業(yè)方委托廣西大學(xué)對(duì)該礦石進(jìn)行選礦試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究表明，將原礦加入碳粉后進(jìn)行氧化還原焙燒，將焙燒后的礦石磨細(xì)至礦物單體解離后進(jìn)行弱磁選鐵，可得到鐵品位為49.78%、回收率為53.58%的鐵精礦；弱磁尾礦再利用強(qiáng)磁提高錳的品位，可得品位36.54%、回收率為81.69%的錳精礦。

1 試樣性質(zhì)

試驗(yàn)樣品取自于云南某地，該礦石以錳鐵化合物、復(fù)水錳礦、水錳礦為主，錳的氧化物極少；鐵礦物主要以褐鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦以及菱鐵礦為主，另有少量磁鐵礦；雜質(zhì)礦物主要為石英、白云石以及碳酸鹽礦物為主，另有少量泥質(zhì)礦物。試樣化學(xué)多元素分析見表1，錳物相分析見表2，鐵物相分析見表3。

表1 試樣化學(xué)多元素分析

表2 錳物相分析

表3 鐵物相分析

從化學(xué)多元素分析看,礦樣屬低錳低鐵高磷礦物,有用礦物品位低且含磷較高，礦石中有用礦物為錳礦物和鐵礦物。此外,從物相分析情況來看，礦樣中錳只有極少量的碳酸錳，其中大部分以軟錳礦、水錳礦、復(fù)水錳礦和錳鐵化合礦物的形式存在，說明錳礦物的回收難度極大；鐵的物相分析表明，鐵主要以氫氧化鐵的形式存在，另外還有部分赤鐵礦、褐鐵礦，磁鐵礦較少，從以上情況可以斷定，此種礦樣屬于難選錳鐵礦。

2 選磁化還原焙燒-弱磁選試驗(yàn)

磁化還原焙燒-弱磁選試驗(yàn)是在原礦中加入還原劑碳粉進(jìn)行焙燒，使含鐵礦物等弱磁性鐵礦物還原成強(qiáng)磁性鐵礦物，然后采用弱磁選方法分選出鐵精礦，達(dá)到鐵、錳分離的目的，其尾礦再進(jìn)行選錳。

2.1 磁化還原焙燒試驗(yàn)

磁化還原焙燒試驗(yàn)考察了焙燒溫度、焙燒時(shí)間、碳粉用量對(duì)鐵、錳分離效果的影響。試驗(yàn)流程如圖1所示。

由表4結(jié)果可見，隨著焙燒溫度的升高，鐵精礦鐵品位不斷升高，錳品位、回收率變化不大，但鐵回收率選升高后下降，當(dāng)焙燒溫度達(dá)到900℃時(shí)，鐵精礦的鐵回收率最高48.91%，且鐵品位達(dá)到50.37%；尾礦錳品位為22.88%，因此取焙燒溫度為900℃。

圖1 磁化還原焙燒試驗(yàn)流程圖

2.2 焙燒溫度試驗(yàn)

在原礦中加入碳粉10%進(jìn)行焙燒，時(shí)間為50min，焙燒后將礦石用磨至-200目80%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為140kA/m，焙燒冷卻采用水冷方式，改變焙燒溫度進(jìn)行磁化還原焙燒試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 焙燒溫度試驗(yàn)結(jié)果

2.3 焙燒時(shí)間試驗(yàn)

在原礦中加入碳粉10%進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為900℃，焙燒后將礦石用磨至-200目80%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為140kA/m，焙燒冷卻采用水冷方式，改變焙燒時(shí)間進(jìn)行磁化還原焙燒試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5結(jié)果可見，隨著焙燒時(shí)間的延長(zhǎng)，鐵精礦鐵品位變化不大，鐵回收率先升高后下降；當(dāng)焙燒時(shí)間達(dá)到70min時(shí)，鐵精礦的品位和回收率達(dá)到最高，且尾礦錳品位達(dá)到23.18%，錳回收率達(dá)到94.97%。因此焙燒時(shí)間為70min比較合適。

2.4 碳粉用量試驗(yàn)

在原礦中加入碳粉進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為900℃，焙燒時(shí)間為70min，焙燒后將礦石用磨至-200目80%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為140kA/m，焙燒冷卻采用水冷方式，改變碳粉用量進(jìn)行磁化還原焙燒試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

從表6數(shù)據(jù)可見，隨著碳粉用量的增加，鐵精礦鐵品位和回收率先升高后下降，當(dāng)碳粉用量為15%時(shí)，其回收率和品位最佳，故碳粉用量固定在15%。

表5 焙燒時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

表6 碳粉用量試驗(yàn)結(jié)果

2.5 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在原礦中加入碳粉15%進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為900℃，焙燒時(shí)間為70分鐘，磁場(chǎng)強(qiáng)度為140kA/m，焙燒冷卻采用水冷方式，改變磨礦細(xì)度進(jìn)行磁化還原焙燒試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

由表7結(jié)果可見，隨著磨礦細(xì)度的增加，鐵精可礦鐵品位上升但鐵回收率降低，尾礦錳品位變化不大而錳回收率不斷提高。綜合考慮，焙砂磨礦細(xì)度為-200目80%較好。此時(shí)鐵精礦品位為49.78%、回收率為53.58%；尾礦中錳品位為23.56%、回收率為94.96。

3 磁化還原焙燒弱磁選尾礦強(qiáng)磁選試驗(yàn)

原礦經(jīng)磁化還原焙燒-弱磁選后，可得到產(chǎn)率13.97%、鐵品位為49.78%，回收率為53.58%的鐵精礦，同時(shí)針鐵礦、軟錳礦、復(fù)水錳礦等錳礦物隨云母、石英等脈石礦物富集到選鐵尾礦中，使選鐵尾礦錳品位達(dá)到23.56%，錳回收率達(dá)到94.96%，通過去除該尾礦中的脈石礦物，可獲得錳精礦。為了提高錳精礦的品位，在通過磁化還原焙燒弱磁選得到鐵精礦后，其尾礦再經(jīng)過強(qiáng)磁選得到高品位錳精礦，試驗(yàn)結(jié)果如表8。

表7 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

表8 不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下提高錳品位的試驗(yàn)結(jié)果

從表8可以看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，錳精礦的回收率不斷增加，而錳精礦品位逐漸下降，但下降不明顯；錳精礦中含鐵品位相差不大，鐵的回收率也變化不明顯。綜合考慮磁場(chǎng)強(qiáng)度確定為1.6T較為適宜。從總的回收錳的情況來看，錳精礦品位可達(dá)36.54%、含鐵7.53%，錳作業(yè)回收率86.03%，總回收率可達(dá)81.69%。

4 結(jié)語

(1)該礦石以錳鐵化合物、復(fù)水錳礦、水錳礦為主，錳的氧化物極少；鐵礦物主要以褐鐵礦、

針鐵礦、赤鐵礦以及菱鐵礦為主，另有少量磁鐵礦；雜質(zhì)礦物主要為石英、白云石以及碳酸鹽礦物為主，以及少量泥質(zhì)礦物。

(2)從化學(xué)多元素分析看,礦樣屬于低錳低鐵高磷礦物，礦石中有用礦物為錳礦物和鐵礦物。從物相分析情況來看，礦樣中錳礦物以軟錳礦、水錳礦、復(fù)水錳礦和錳鐵化合礦物的形式存在；鐵的物相分析表明，鐵主要以氫氧化鐵的形式存在，另有部分赤鐵礦、褐鐵礦，磁鐵礦較少，屬于難選錳鐵礦。

(3)通過將碳粉加入原礦中進(jìn)行氧化還原焙燒，再將焙燒所得礦石磨細(xì)至礦物單體解離后進(jìn)行弱磁選回收鐵礦物，可得到品位為49.78%、回收率為53.58%的鐵精礦；弱磁選尾礦再用強(qiáng)磁選回收錳礦物，可得品位36.54%、回收率為81.69%的錳精礦。

(4)隨著錳鐵逐漸枯竭和冶煉對(duì)原料的要求越來越高，用簡(jiǎn)單的物理選礦方法處理難選錳鐵礦將會(huì)變得更加困難，尋求新的選礦方法顯得尤為重要。

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