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某低品位氧化锰矿磁选试验研究 ① 杨茂春， 肖东升， 敖 江， 周 亮， 郭 强 （云南科力新材料股份有限公司，云南 昆明 ６５００３１） 摘 要 针对某低品位氧化锰矿分选指标不高的现状，考查了原矿性质和－６ ｍｍ 粒级分布情况，结合原工艺条件，进行了磁选⁃中矿 分级脱泥以及分级磁选试验。 结果表明感应辊式磁选机处理粗粒级锰矿效果较好，高梯度磁选机处理细粒级锰矿效果较好，两种 工艺流程均可获得混合精矿品位高于 ３０％、回收率高于 ８４％的较好指标。 关键词 低品位； 氧化锰矿； 分级脱泥； 磁选； 分级磁选 中图分类号 ＴＤ９２４文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０２０．０１．０１７ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０２０）０１－００７３－０４ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｌｏｗ⁃ｇｒａｄｅ Ｍａｎｇａｎｅｓｅ Ｏｘｉｄｅ Ｏｒｅ ＹＡＮＧ Ｍａｏ⁃ｃｈｕｎ， ＸＩＡＯ Ｄｏｎｇ⁃ｓｈｅｎｇ， ＡＯ Ｊｉａｎｇ， ＺＨＯＵ Ｌｉａｎｇ， ＧＵＯ Ｑｉａｎｇ （Ｙｕｎｎａｎ Ｋｅｌｉ Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３１， Ｙｕｎｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｐｏｏｒ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ａ ｌｏｗ⁃ｇｒａｄｅ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｏｘｉｄｅ ｏｒｅ， ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｗ ｏｒｅ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ －６ ｍｍ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｅｒｅ ａｌｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ａｄｏｐｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ， ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｌｉｍｉｎｇ ｏｆ ｍｉｄｄｌｉｎｇｓ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ． Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｒｏｌｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｆｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏａｒｓｅ⁃ｇｒａｉｎｅｄ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｏｒｅｓ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｆｏｒ ｆｉｎｅ⁃ｇｒａｉｎｅｄ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｏｒｅｓ． Ｂｏｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｃａｎ ｐｒｏｄｕｃｅ ａ ｍｉｘｅｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ Ｍｎ ｇｒａｄｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ３０％ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ８４％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｌｏｗ ｇｒａｄｅ； ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｏｘｉｄｅ ｏｒｅ； ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ⁃ｄｅｓｌｉｍｉｎｇ； ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ； ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ⁃ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ 我国锰矿资源比较丰富，储量位居世界前列，但存 在分布不平衡，呈现贫、薄、杂、细等特点［１－２］。 某锰矿 厂原有洗选及磁选两个分厂，洗选厂处理高品位放电 锰，工艺简单、成本低；磁选厂处理品位 ２５％左右粗粒 级锰矿，后因大量采出含锰小于 １９％的低品位矿石， 而且－０．０７４ ｍｍ 细粒级含量增加，造成粉精矿品位不 达标、总回收率下降、选矿比增高、生产成本大幅增加而 停产。 为充分利用该低品位锰矿资源，查明回收率低的 原因，充分利用现有生产设备条件或低成本改造，尽快 恢复选厂生产，本文对该锰矿进行了选矿试验研究。 １ 原矿性质 １．１ 化学组成与物相分析 原矿化学多元素分析结果见表 １，锰物相分析结 果见表 ２。 表 １ 原矿化学多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＳｉＯ２ ＣａＯＭｇＯ Ａｌ２Ｏ３ ＭｎＦｅＰ ８．８５２１．５４４．７１４．３３１８．９１４．２４０．１５ 表 ２ 锰物相分析结果 化学相含量／ ％分布率／ ％ 碳酸锰１．１１５．８８ 高价氧化锰１７．７２９３．８０ 硅酸盐矿物０．０６０．３２ 总量１８．８９１００．００ 由表 １ 可知，锰是主要回收矿物。 需要选矿除去 ①收稿日期 ２０１９－０８－１３ 作者简介 杨茂春（１９７０－），男，云南大理人，高级工程师，主要从事有色黑色金属选矿工艺、设备和药剂研究。 第 ４０ 卷第 １ 期 ２０２０ 年 ０２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．４０ №１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０２０ 万方数据 的成分以钙、硅、磷为主；从表 ２ 可知，锰矿石中的高价 锰占比 ９３．８０％，锰主要以氧化锰矿的形式存在，其次 是少量碳酸锰。 １．２ 矿物组成与特征 矿样采自该矿原矿堆场，矿区主要为沉积变质型 氧化锰矿床，氧化程度较深，主要锰矿物有褐锰矿、黑 锰矿、软锰矿、硬锰矿、菱锰矿和偏锰酸矿等，其它金属 矿物有少量的褐铁矿、黄铁矿；主要脉石矿物为石英、 方解石、石灰石，并有少量的粘土矿物等。 主要锰矿物呈自形晶粒状、半自形⁃它形晶粒、隐 晶⁃微晶、交代残余、变鲕状团粒状、环带状等结构；矿 石构造为块状、浸染及斑点状、条带及纹层状、脉状、胶 状、粉土状等，矿石的结构和构造较为复杂；多以束状 及放射状、微细粒状、微晶⁃细晶粒状集合体、浸染状、 脉状、肾状、土状、针状、皮壳状及鲕集合体形态产出， 彼此交代。 主要脉石石英以粒状（０．００９～０．２ ｍｍ）嵌布于硬 锰矿、黑锰矿、软锰矿中，呈脉状产出；方解石与锰方解 石呈微细晶，为锰矿石的基质，呈条带状沿层分布，多 与软锰矿共生。 目的矿物与脉石共生关系较紧密，对 选矿产品质量产生不利影响。 １．３ 粒度分析 本试验试样取自现场磁选作业的给矿，为破碎后 －６ ｍｍ 粒级原矿。 对试样进行粒度分析，结果见表 ３。 由表３ 可知，－０．５ ｍｍ 产率 ４８．５３％，金属分布率 ４４．２９％； －０．０７４ ｍｍ 产率 ３３．７３％，金属分布率 ２７．０３％。 结合湿式 感应辊式磁选机回收粒级下限和现场原生产流程分析， －０．０７４ ｍｍ 细粒级含量增加会对分选指标产生影响。 表 ３ －６ ｍｍ 粒级原矿粒度组成 粒级／ ｍｍ产率／ ％锰品位／ ％锰金属分布率／ ％ ＋３ ８．０５１９．６５８．５２ －３＋１ ２９．８７１９．８０３１．８５ －１＋０．５１３．５５ ２１．０２１５．３４ －０．５＋０．２８５．４５ ２２．１６６．５０ －０．２８＋０．１５６．０４ ２１．６１７．０３ －０．１５＋０．０７４３．３１ ２０．６１３．６７ －０．０７４＋０．０３７６．６８ １８．００６．４８ －０．０３７＋０．０１９８．０３ １４．３２６．１９ －０．０１９＋０．０１０４．３７ １５．２８３．６０ －０．０１０＋０．００５２．０８ １５．６９１．７０ －０．００５１２．５７ １３．３９９．０６ 合计１００．００１８．５７１００．００ ２ 试验方案的确定 通常锰矿物的主要处理方法有洗矿筛分、强磁选、 浮选、重选及化学法或联合流程等［３－８］。 现场原工艺 流程见图 １。 B3-6 mm CS-1-A.;*0* ,23*23 23 D3 CS-1-A.;*0 3Φ1.5 m5,00 -60.5 mm-0.5 mm 图 １ 现场原工艺流程 初期按现场磁选流程进行了探索试验，对精、中矿 粒度分析结果表明① 感应辊式磁选机对＋０．０７４ ｍｍ 粗粒级分选效果较好，而中矿－０．１５ ｍｍ 累计品位偏 低，金属分布率偏高，说明其对细粒级分选效率不高， 原矿中－０．０７４ ｍｍ 粒级含量增加是造成精矿回收率低 的主要原因；② 若按现场原工艺流程，混合精矿采用 螺旋分级机按 ０．５ ｍｍ 作为最终粗、细精矿两种产品的 分级界限，理论计算－０．５ ｍｍ 粉精矿的锰品位仅为 ２０％左右，达不到冶炼锰铁的矿石技术条件三级品要 求，说明原工艺形成粗细两种精矿产品已不合适；③ 若 按原磁选流程，形成一个混合精矿产品，锰品位也仅略 高于 ２８％，达不到标准要求。 但如脱除中矿－０．１５ ｍｍ 细粒级，形成次精矿，与磁选精矿合并后，最终混合精 矿品位可达 ３０％以上，可符合质量标准。 综合以上分析，拟进行以下试验研究① 磁选⁃中 矿分级脱泥试验，提出优化解决问题的措施；② 分级 磁选试验，针对细粒级含量增加，采用对细粒级回收效 果较好的高梯度磁选，强化对细粒级回收，提出新的流 程方案。 ３ 试验研究 ３．１ 磁选⁃中矿分级脱泥试验 采用与现场 ＣＳ⁃１ 类似的 ＣＧＤＥ⁃２１０ 湿式感应辊 式磁选机进行试验，对磁选中矿增加一次 ０．１５ ｍｍ 分 级脱泥作业，试验流程见图 ２，结果见表 ４。 由表 ４ 可知， 采取磁选⁃中矿分级脱泥流程，中矿锰品位可由 １８．０７％ 提高到 ２４．７４％，与磁选精矿合并后，混合总精矿产率 达 ５２．７２％，精矿锰品位 ３０．３８％，回收率 ８４．９２％，锰品 位满足冶炼锰铁的矿石技术条件三级品要求。 ４７矿 冶 工 程第 ４０ 卷 万方数据 B3-6 mm -A.;*0* D23 *23 *D3 *23 -A.;*0 D3 ,06 0.15 mm-0.15 mm H828 kA/m H860 kA/m 图 ２ 磁选⁃中矿分级脱泥试验流程 表 ４ 磁选⁃中矿分级脱泥试验结果 产品名称产率／ ％锰品位／ ％锰回收率／ ％ 磁选精矿４８．５８３０．８６７９．４９ 磁选中矿９．０２１８．０７８．６４ 次精矿４．１４２４．７４５．４３ －０．１５ ｍｍ 产品４．８８１２．４１ ３．２１ 总精矿５２．７２３０．３８８４．９２ 总尾矿４７．２８６．０２１５．０８ 原矿１００．００１８．８６１００．００ ３．２ 分级磁选试验 首先将试样筛分成－６＋１ ｍｍ，－１ ｍｍ 两个粒级， 测定－６＋１ ｍｍ 粒级产率为 ４２．４９％，锰品位 １９．９７％，锰 金属分布率 ４４．８７％；－１ ｍｍ 粒级产率为 ５７．５１％，锰品 位 １８．１３％，锰金属分布率 ５５．１３％。 －６＋１ ｍｍ 粒级试样采用湿式感应辊式磁选机试 验；－１ ｍｍ 粒级试样采用高梯度磁选机进行分选考查。 ３．２．１ －６＋１ ｍｍ 粒级感应辊式磁选试验 采用 ＣＧＤＥ⁃２１０ 感应辊式磁选机对－６＋１ ｍｍ 粒 级试样进行一粗一扫湿式分选试验，结果见表 ５。 表 ５ －６＋１ ｍｍ 粒级试样感应辊式磁选试验结果 磁场强度／ （ｋＡｍ －１ ） 粗选扫选 产品 名称 作业产率 ／ ％ 锰品位 ／ ％ 锰作业回收率 ／ ％ ７６４８６０ 精矿４０．９０４０．４８８３．０３ 中矿６．０４２５．１０７．６０ 尾矿５３．０６３．５２９．３７ 给矿１００．００１９．９４１００．００ ８２８８６０ 精矿４４．１１３９．１９８６．８３ 中矿４．１２２３．０８４．７８ 尾矿５１．７７３．２３８．３９ 给矿１００．００１９．９１１００．００ ８９２８９２ 精矿４４．８２３８．９７８７．４６ 中矿４．０１２３．２６４．６７ 尾矿５１．１７３．０７７．８７ 给矿１００．００１９．９７１００．００ 由表 ５ 可知，随着磁场强度提高，精矿品位降低、 回收率增加；仅需一段粗选，精矿品位即达 ３９％以上， 作业回收率 ８３％～８８％，分选效率较高，感应辊式磁选 机对粗粒级的回收效果较好。 ３．２．２ －１ ｍｍ 粒级高梯度磁选试验 采用 Ｓｌｏｎ⁃１００ 周期式脉动高梯度磁选机对－１ ｍｍ 粒级试样进行了一粗一扫磁选试验，结果见表 ６。 表 ６ －１ ｍｍ 粒级试样高梯度磁选试验结果 磁场强度／ （ｋＡｍ －１ ） 粗选扫选 产品 名称 作业产率 ／ ％ 品位 ／ ％ 作业回收率 ／ ％ ７９６９５５ 精矿２２．８１３５．１１４４．１７ 中矿２０．０７２５．１１２７．８０ 尾矿５１．１２８．９１２８．０３ 给矿１００．００１８．１３１００．００ ９５５１ １１４ 精矿２６．３７３４．２７４９．８７ 中矿１９．３３２３．４８２５．０５ 尾矿５４．３０８．３７２５．０８ 给矿１００．００１８．１２１００．００ １ １９４１ ２７４ 精矿２９．４０３３．６２５４．４３ 中矿１８．７９２４．５８２５．４３ 尾矿５１．８１７．０６２０．１４ 给矿１００．００１８．１６１００．００ 由表 ６ 可知，随着磁场强度提高，精矿品位降低、 回收率增加；采用高梯度磁选机选别－１ ｍｍ 粒级试 样，可得锰品位大于 ３０％和大于 ２４％的两种精矿，混 合精矿品位接近或超过 ３０％，作业总回收率可达 ７０％ 以上，说明高梯度磁选对细粒级分选精度高和回收效 果好。 ３．２．３ 分级磁选流程试验 根据以上分级试验结果，按最佳试验条件，进行了 分级磁选流程试验，试验流程见图 ３，结果见表 ７。 由 表 ７ 可知，采用分级磁选，－６＋１ ｍｍ 粒级和－１ ｍｍ 粒 级试样各经一次粗选、 一次扫选， 可以获得品位 ４１．３６％、３３．６２％、２４．５４％的 ３ 种精矿，混合总精矿产率 ４７．３８％、品位 ３３．８２％、回收率达 ８４．７５％，指标较优。 B3-6 mm -A.; 23 0/ *23 -, 23 -3 -A.;*0 -61 mm-1 mm H1194 kA/m -A.;*0* H764 kA/m H860 kA/m -,*0 H1274 kA/m 图 ３ 分级磁选试验流程 ５７第 １ 期杨茂春等 某低品位氧化锰矿磁选试验研究 万方数据 表 ７ 分级磁选流程试验结果 产品名称产率／ ％品位／ ％回收率／ ％ －６＋１ ｍｍ 感应辊式粗选精矿１７．０３４１．３６３７．２５ －１ ｍｍ 高梯度粗选精矿１６．９１３３．６２３０．０６ －６＋１ ｍｍ 感应辊式扫选精矿２．６３２５．０７３．４９ －１ ｍｍ 高梯度扫选精矿１０．８１２４．４２１３．９５ 总精矿４７．３８３３．８２８４．７５ 总尾矿５２．６２５．４８１５．２５ 原矿１００．００１８．９１１００．００ ３．３ 产品考查及流程对比评价 对图 ２ 和图 ３ 试验流程得到的精矿进行了化学多 元素分析，结果见表 ８。 表 ８ 锰精矿化学多元素分析结果（质量分数） ／ ％ 工艺流程产品ＣａＯＭｇＯＭｎＰ ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３Ｆｅ 磁选⁃中矿 分级脱泥 磁选精矿１１．２８３．２４ ３０．８６０．１３７．９６４．５９５．４７ 次精矿１９．９１３．０６ ２４．７４０．１６５．００２．５７６．９５ 混合精矿１１．９６３．２３ ３０．３８０．１３７．７３４．４３５．５９ 分级磁选 辊式精矿１１．５６３．０９ ４１．３６０．１１６．２５３．９８５．６６ 次精矿１５．３４３．１３ ２４．５４０．１６５．４７２．６５７．０２ 高梯度精矿 １１．１１３．３１ ３３．６２０．１４６．８２４．１１５．７１ 混合精矿１１．９３３．１８ ３３．８３０．１３６．２３３．６５５．８５ 由表 ８ 可知，两种工艺所得混合精矿质量均能满 足冶炼锰铁的矿石技术条件三级品要求。 从技术 指标方面看，分级磁选混合精矿品位高，两种工艺综合 回收率较为接近，均大于 ８４％。 从设备配置改动方面 看，磁选⁃中矿分级脱泥工艺相对简单，可利旧，改造投 入少和改造周期小；采用分级磁选工艺需增加设备配 置，改造投入较大和改造周期长。 两种工艺各有优 缺点。 ４ 结 论 １） 某低品位氧化锰矿主要锰矿物有褐锰矿、黑锰 矿、软锰矿、硬锰矿、菱锰矿和偏锰酸矿，主要脉石矿物 以石英、方解石、石灰石为主。 矿石结构构造较复杂、 共生关系紧密，对选矿产品质量产生不利影响。 ２） 初期探索试验分析，感应辊式磁选机对粗粒级 回收效果较好，－０．０７４ ｍｍ 粒级含量增加是造成现场 分选指标降低的主要原因，原生产流程对磁选混合精 矿采用螺旋分级机按 ０．５ ｍｍ 作为粗细精矿两产品的 分级界限已不适合。 ３） 研究了磁选⁃中矿分级脱泥和分级磁选流程， 两种工艺综合回收率都大于 ８４％，指标较为接近，精 矿质量均达到冶炼锰铁的矿石技术条件三级品要 求。 前者流程较为简单，后者流程精矿品位高、指标 优、流程适应性强，是综合回收细粒级的有效手段。 ４） 磁选⁃中矿分级脱泥流程现场工艺改造周期 短、投资小、可利旧，可马上实施恢复生产；分级磁选流 程新增设备、流程改造较多，改造周期长、投资较大。 两种工艺各有优缺点，试验研究为设计改造提供了方 案对比选择，建议可行性论证后实施。 参考文献 ［１］ 陈仁义，柏 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