碳酸錳礦選礦工藝研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

高翔

摘要：碳酸錳礦是工業(yè)的重要原料礦產(chǎn)，它是特種鋼材的基本組成元素之一，對(duì)鋼及其鋼材性能產(chǎn)生重要影響，是鋼鐵工業(yè)發(fā)展的重要原料。有資料表明世界上用于冶金工業(yè)的錳約占95%，只有約5%的錳用于如化學(xué)工業(yè)、建筑材料、電子工業(yè)、環(huán)境保護(hù)和農(nóng)牧業(yè)等其他工業(yè)。冶金工業(yè)中主要是錳系鐵合金、錳的氧化物和錳型。

關(guān)鍵詞：碳酸錳礦選礦工藝;現(xiàn)狀進(jìn)展

前言：

隨著易選錳礦石的不斷開采利用，難選錳礦石的比例不斷增加，供需矛盾不斷突出，對(duì)碳酸錳礦的高效回收得到了人們的高度關(guān)注，選礦工作者從選礦工藝、設(shè)備以及機(jī)理方面進(jìn)行了大量的科學(xué)研究，取得了一定的成就。究進(jìn)展進(jìn)行了評(píng)述。

一、應(yīng)用

錳元素的化合物在地殼中分布十分廣泛。古人很早就懂得加工利用它的氧化礦～軟錳礦。但是直到1770年之前，化學(xué)家們?nèi)詫④涘i礦看作是錫、鋅和鈷等的礦物。18世紀(jì)后半葉，瑞典化學(xué)家T.0.柏格曼研究了軟錳礦，認(rèn)為它是一種新金屬氧化物。他曾試圖分離出這個(gè)金屬，卻沒有成功。舍勒也同樣沒有從軟錳礦中提取出金屬，便求助于他的好友、柏格曼的助手一甘恩。在1774年，甘恩分離出了金屬錳。柏格曼將它命名為manganese（錳）。它的拉丁名稱manganum和元素符號(hào)Mn由此而來。錳為銀白色金屬，質(zhì)堅(jiān)而脆。屬于VIIB族元素?；疚锢硇再|(zhì)錳的化合價(jià)有+2、+3、+4、+6和+7，其中以+2、+4、+6、和+7為穩(wěn)定的氧化態(tài)。金屬錳以固態(tài)形式存在時(shí)，主要有四種同素異形體：a錳（體心立方），p錳（立方體），丫錳（面心立方），6錳（體心立方）。錳在空氣中易氧化生成褐色的氧化物，也易在升溫時(shí)氧化。氧化時(shí)形成層狀氧化銹皮，最靠近金屬的氧化層是MnO，而外層是Mn30a。在高于800℃的溫度下氧化時(shí)，MnO的厚度逐漸增加，而Mn304層的厚度減少。在800度以下出現(xiàn)第三種氧化層Mn202。在約450℃以下最外面的第四層氧化物Mn02是穩(wěn)定的。金屬M(fèi)n能分解水，易溶于稀酸，并有氫氣放出，生成二價(jià)錳離子。而符合國(guó)際商品級(jí)的富礦石（Mn大于48%）幾乎沒有，且有不少富錳礦石在選礦時(shí)仍需要進(jìn)行預(yù)處理。總的來說，我國(guó)錳礦資源貧多富少、薄而分散、礦石雜質(zhì)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

二、碳酸錳礦選礦工藝研究現(xiàn)狀進(jìn)展

2.1重選工藝。碳酸錳礦的密度一般為3.6～3.7g/cm3，與其共生的常見脈石礦物石英、方解石的比重一般為2.6～2.9g/cm3，密度相差不大。對(duì)于細(xì)粒級(jí)入選的碳酸錳礦，采用單一重選法難以獲得較理想的選礦指標(biāo);但是對(duì)于可以粗粒級(jí)入選的碳酸錳礦，采用重選法可有效回收有用礦物，且重選工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，對(duì)環(huán)境污染較小。因此，在條件適宜時(shí)，常作為優(yōu)先考慮的選礦工藝。湘潭錳礦原礦含錳17.6%，采用重介質(zhì)旋流器分選碳酸錳礦，再對(duì)粗精礦經(jīng)強(qiáng)磁處理，根據(jù)礦石性質(zhì)，選擇合適的重選設(shè)備和重介質(zhì)種類尤為重要，常用的重選設(shè)備主要有搖床、跳汰機(jī)和重介質(zhì)的孤形分選機(jī)、旋流器等。

2.2磁選工藝。碳酸錳礦的比磁化系數(shù)屬于弱磁性礦物，其比磁化率和脈石礦物的相差較大。因此，強(qiáng)磁選在碳酸錳礦的選別中占有重要地位。常用的磁選機(jī)有干式強(qiáng)磁選機(jī)、濕式強(qiáng)磁選機(jī)和高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，其中濕式強(qiáng)磁選機(jī)和高梯度強(qiáng)磁選機(jī)的發(fā)展較快，并越來越廣泛地用于選別0～0.5mm級(jí)別甚至更細(xì)級(jí)別的礦石;近年來各種新型的粗、中、細(xì)粒強(qiáng)磁機(jī)陸續(xù)研制成功，大大促進(jìn)了磁選工藝的發(fā)展。王使用立環(huán)式脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)分別從影響磁選指標(biāo)的磨礦細(xì)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁選介質(zhì)三個(gè)方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究，對(duì)原礦錳品位為14%，采用一粗一掃流程，磨礦細(xì)度含量占65%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為631kA/m，磁介質(zhì)為粗鋼絲網(wǎng)型時(shí)可獲得錳精礦品位回收率為82%的良好指標(biāo)對(duì)原礦品位為18%的花垣碳酸錳礦采用分粒級(jí)磁選，對(duì)15～6mm粒級(jí)采用高梯度磁選機(jī)進(jìn)行選別，對(duì)6～0mm粒級(jí)采用感應(yīng)輥式強(qiáng)磁選機(jī)選別，可獲得兩級(jí)別綜合選礦的錳精礦品位為21%，回收率為85%。對(duì)微細(xì)粒級(jí)低品位碳酸錳礦進(jìn)行強(qiáng)磁選工藝研究，強(qiáng)磁粗選采用濕式強(qiáng)磁選機(jī)，在磨礦細(xì)度為-0.038mm占38%，磁場(chǎng)強(qiáng)度一次粗選即可獲得錳粗精礦品位同時(shí)，對(duì)該礦石采用先疏水絮凝再?gòu)?qiáng)磁掃選的方法進(jìn)行了試驗(yàn)研究，即用碳酸鈉調(diào)整礦漿PH值到10，加入分散劑水玻璃和六偏磷酸鈉，再加入油酸鈉進(jìn)行攪拌，使礦石充分疏水絮凝，最后使用強(qiáng)磁機(jī)進(jìn)行掃選，可獲得磁選錳精礦品位和回收率分別為并在此基礎(chǔ)上強(qiáng)化疏水絮凝處理，即在絮凝過程中有選擇性地增加磁力作用力，減少非選擇性的機(jī)械作用力，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為條件下進(jìn)行一次掃選，最終在一次強(qiáng)粗選和強(qiáng)化絮凝掃選后可獲得錳精礦品位指標(biāo)。

2.3浮選工藝

錳礦石中碳酸錳礦的可浮性較好，其次是軟錳礦和硬錳礦。因此，碳酸錳礦的浮選技術(shù)受到了選礦工作者的極大重視，在浮選藥劑和工藝方面都取得了一系列的成就。碳酸錳礦的浮選技術(shù)根據(jù)捕收劑種類主要分為兩種：一是用脂肪酸類正浮選技術(shù);二是用陽離子捕收劑反浮選脈石礦物。查閱大量文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)外碳酸錳礦的浮選技術(shù)普遍采用陰離子正浮選;但陽離子捕收劑在反浮選過程中存在氣泡量大、難消泡、選擇性差、受礦泥影響大等問題，現(xiàn)階段主要出于試驗(yàn)階段。碳酸錳礦的正浮選工藝，捕收劑一般采用油酸及油酸鈉、氧化石蠟皂、石油磺酸鈉、塔爾油、環(huán)烷酸、烷基羥肟酸等羧酸類藥劑。在浮選過程中，常添加一定的促進(jìn)劑燃料油和煤油，可加強(qiáng)捕收劑在礦物表面的疏水作用，近年來發(fā)現(xiàn)了一些新型的碳酸錳礦正浮選捕收劑，如磷酸脂、堿渣、酸渣等。與碳酸錳礦共生的常見脈石為方解石、炭質(zhì)頁巖、石英、硅酸鹽及黃鐵礦等居多，在保證碳酸錳礦可浮性的同時(shí)，常使用脈石的抑制劑來提高錳精礦的浮選指標(biāo)，前人在抑制劑方面也進(jìn)行了大量的研究，如發(fā)現(xiàn)了碳酸鈉作為脈石的抑制劑，即通過調(diào)整礦漿PH值來抑制脈石的可浮性，特別是采用羧酸類捕收劑浮選碳酸錳礦時(shí)，將礦漿PH值調(diào)到8～9，可獲得良好的浮選指標(biāo);對(duì)硅質(zhì)類、方解石、炭質(zhì)頁巖等脈石也采用水玻璃和六偏磷酸鈉作為其抑制，可獲得較好的效果。對(duì)于此現(xiàn)象推測(cè)認(rèn)為在高濃度硫酸浸出過程中，原礦中的方解石與硫酸生成的硫酸鈣因?yàn)橥x子效應(yīng)使得溶度積增大，在短時(shí)間內(nèi)生成大量硫酸鈣結(jié)晶并罩蓋在碳酸錳礦物表面，阻止了反應(yīng)進(jìn)一步向礦物內(nèi)部進(jìn)行，故而引起了錳浸出率的下降。這是高濃度硫酸浸出菱錳礦的錳浸出率不能達(dá)到很高的原因。并采用檢測(cè)手段對(duì)推測(cè)進(jìn)行了驗(yàn)證。

2.4建議

（1）浸出這種選礦手段能初步達(dá)到對(duì)碳酸錳礦的有效利用，對(duì)后期的錳電解液提供了一些便利，但也存在浸出時(shí)間長(zhǎng)，浸出液雜質(zhì)多等問題，如何對(duì)浸出過程中的復(fù)雜體系進(jìn)行選擇性的控制，仍是一個(gè)值得深入研究的課題。（2）深化對(duì)浸出，除雜的機(jī)理分析，明晰浸出過程的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)原理以及反映過程中的相變、價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變，并以一些現(xiàn)代化的測(cè)試手段輔助驗(yàn)證。從理論出發(fā)，以更廣闊的思路進(jìn)行工藝和藥劑的選擇，是選礦發(fā)展的一條道路。

結(jié)束語：

碳酸錳礦中磷的分選研究，一直受到人們的關(guān)注，盡管可以采用物理選礦聯(lián)合法或化學(xué)法深度除磷，但成本高、流程長(zhǎng)、錳損失大是其局限性，沒有得到實(shí)質(zhì)性的突破。近年來，生物浸出法在重金屬硫化礦領(lǐng)域得到長(zhǎng)足發(fā)展，在碳酸錳礦的降磷研究剛剛起步。繼續(xù)加強(qiáng)試驗(yàn)研究，可望有所突破。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔恩靜，任金菊，等。高磷低錳難選礦石除磷提高鍰礦品位試驗(yàn)研究[J]。有色金屬（選礦部分），2019（3）：36—39。