某高铁菱锰矿选矿试验研究.pdf

第3 7 卷第2 期 2 0 1 7 年0 4 月 矿冶 工 程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R 斟G V 0 1 ．3 7 №2 A p r i l2 0 1 7 某高铁菱锰矿选矿试验研究④ 杨永斌，吕鹏，李骞，徐斌，姜涛，赵世印，纪方舟 中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙4 1 0 0 8 3 摘要对某高铁菱锰矿进行了选矿试验研究。原矿中菱锰矿矿物粒度细，多呈鲕状结构产出，与大量菱铁矿形成连续的类质同象系 列，完全解离困难。采用湿式弱磁选一高梯度强磁选流程，在0 ．1 1T 弱磁 ／1 ．6 5T 强磁 条件下，可获得F e 品位2 9 ．2 2 ％、M n 品位 1 1 ．1 3 ％的精矿。 关键词高铁菱锰矿；磁选；铁精矿 中图分类号T D 9 5 1文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 7 ．0 2 ．0 1 7 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 7 0 2 0 0 6 8 0 3 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nB e n e f i c i a t i o no fS o m eI r o n r i c hR h o d o c h r o s i t eO r e Y A N GY o n g ．b i n ，L t 2P e n g ，L IQ i a n ，x uB i n ，J I A N GT a o ，Z H A OS h i y i n ，J IF a n g z h o u S c h o o lo fM i n e r a l sP r o c e s s i n ga n dB i o e n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，H u n a n ，C h i n a A b s t r a c t B e n e f i c i a t i o nt e s to fa ni r o n r i c hr h o d o c h r o s i t eo r ew a sc o n d u c t e d ．R h o d o c h r o s i t ei nt h er a wo r ew a sf i n e l y d i s s e m i n a t e da n dw a sm a i n l yo fo o l i t i ct e x t u r e ．C o n t i n u o u si s o m o r p h i s mt y p e sf o r m e do w i n gt ot h ei n t i m a t ei n t e r g r o w t ho f r h o d o c h r o s i t ea n ds i d e r i t er e s u l t si nd i f f i c u l t yf o rt h ec o m p l e t e 、d i s s o c i a t i o n ．Af l o w s h e e to fw e tl O W ．i n t e n s i t ym a g n e t i c s e p a r a t i o n L I M S a n dh i g hg r a d i e n th i g h i n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t i o n H I M S w a sa d o p t e d ，a n dac o n c e n t r a t ew i t h F eg r a d eo f2 9 ．2 2 ％a n dM ng r a d eo f1 1 ．1 3 ％w a so b t a i n e du n d e rm a g n e t i cf i e l do f0 ．1 1Ta n d1 ．6 5Tf o rL I M Sa n d H I M Sr e s p e c t i v e l y ． K e yw o r d s i r o n r i c hr h o d o c h r o s i t eo r e ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ；i r o nc o n c e n t r a t e 锰矿是一种重要的战略矿产资源，虽然我国锰矿石 蕴藏量丰富，居世界第七位，但矿石锰品位低，平均只有 2 1 ．4 ％左右，富矿仅占保有资源储量的6 ．1 2 ％1 1 - 2 ] ，富锰 矿和优质锰矿资源已被我国列为紧缺矿种旧o 。在现 代工业中，锰及其含锰化合物的用途极其广泛。据统 计，锰产量的9 0 ％用于钢铁行业，1 0 ％用于有色冶金、 电池、化工、电子、国防、农牧业等行业和部门H - 。我 国是锰矿消费大国，每年对锰矿的需求量大约为30 0 0 万吨MJ 。我国的锰矿资源大部分是碳酸盐型，占总量 5 6 ％左右，其次是氧化型，约占2 5 ％，其他类型约占 1 9 ％1 4 ’6J 。近年来随着锰矿石的不断开采，难选锰矿石 比例不断增加，供需矛盾愈显突出，对低品位碳酸锰矿 的高效开发利用得到了人们的高度关注。 某低品位高铁菱锰矿因为无法达到铁锰综合品位 4 0 ％以上的烧结入料要求，某生产单位需长期外购价 格高昂的进口锰矿石。为提高铁锰综合品位，本文采 用弱磁选和高梯度强磁选等方法进行分选试验研究， 以确定合理的选矿工艺。 1 试验原料 矿石主要化学成分分析结果见表1 。由表1 可 知，原矿F e 品位2 6 ．8 1 ％，M n 品位- 1 0 ．7 5 ％。 表1 矿石化学多元素分析结果 质量分数 ／％ 铁、锰物相分析结果见表2 。由表2 可知，原矿中 铁主要以菱铁矿、磁铁矿形式存在；锰主要以菱锰矿及 锰铁氧化物形式存在。 由镜下观测和E D S 检测可知，菱铁矿为主要含铁 矿物之一，多鲡状产出，嵌布粒度极细，且晶格中的铁 与锰、钙、镁等相互取代，类质同象，分离困难。 磁铁矿为主要含铁矿物之一，多呈片状粗粒产出， 在磨矿过程中易单体解离；部分与菱铁矿、菱锰矿紧密 共生，嵌布粒度较细。 ①收稿日期2 0 1 6 1 0 2 6 作者简介杨永斌 1 9 6 9 一 ，男，江西莲花人，博士，副教授，主要从事矿产资源综合利用研究。 万方数据 第2 期 杨永斌等某高铁菱锰矿选矿试验研究 表2 矿石中铁、锰物相分析结果 菱锰矿为主要含锰矿物之一，与菱铁矿相似，多鲕 状产出，嵌布粒度极细，且晶格中的锰与铁、钙、镁等相 互取代，类质同象，分离困难。 黄铁矿与闪锌矿、方铅矿为主要含硫矿物，多分布 于铁氧化矿与碳酸盐矿物间，或浸染状与碳酸盐矿物 紧密共生。 原矿锰品位较低，含有较高的铁，铁、锰在碳酸盐 晶体中互相取代，与铁的氧化矿物紧密共生，结构复 杂，单体解离困难，处理技术难度大。 2 选矿试验研究 该矿石碳酸锰品位低，嵌布粒度细，单体解离难度 较大；同时该矿铁含量较高，与碳酸锰均具有磁性，矿 石中菱铁矿、磁铁矿与菱锰矿等含锰矿物共生密切，增 强了含锰矿物的磁性，因此，可选择磁选工艺“ o 进行 锰铁混合分选。对原矿进行试验后发现，因于式磁选 的分选介质为空气，精矿中易夹杂脉石矿物，分选效果 不理想，故选用湿式磁选进行选别。 2 。l 湿式弱磁选试验 2 ．1 ．1 磁场强度试验 取破碎至- 3m m 原矿在不同场强下用磁选管进 行湿式弱磁选别，结果见表3 。 表3 湿式弱磁选试验结果 由表3 可知，随场强增强，F e 、M n 回收率均有明显 提高。场强由0 ．1T 上升到0 ．3T ，F e 回收率由4 0 ％左 右上升到6 3 ％，但品位略有降低，整体维持在3 0 ％以 上；M n 回收率整体较低，这与锰矿物磁性较差有关。 F e 品位在弱磁条件下有所提高，而M n 在弱磁条件下 富集效果较差。 2 ．1 ．2 给矿粒度试验 不同粒度的原矿在0 ．3T 场强下用磁选管进行湿 式弱磁选别，结果如表4 所示。 表4 给矿粒度试验结果 由表4 可知，随给矿粒度增大，磁选管对F e 、M n 回 收率有明显提高，这与原矿中磁性较差的锰矿物与磁性 较好易通过磁选富集的磁铁矿等紧密共生有关。粒度 较大时铁锰矿物作为一个整体被选别出来成为精矿，但 同时矿物解离不佳，夹杂了部分脉石矿物，故品位有所 降低；原矿粒度较细时，矿物解离度高，精矿中强磁性 的铁矿物富集度高，如在- 0 ．0 7 4m m 粒级占7 3 ．4 6 ％时 F e 品位达到5 1 ．9 2 ％，但同时弱磁性的锰矿物解离后 难以被选别出来，故M n 品位非常低，仅有5 ．2 7 ％。 2 ．2 高梯度强磁选试验 为了更有效地回收原矿中的M n ，将原矿破碎，利 用高梯度磁选机进行湿式强磁选别。 2 ．2 ．1 磁场强度试验 将原矿破碎至一1m m ，利用高梯度磁选机进行场 强试验，结果如表5 所示。由表5 可知，高梯度强磁选 M n 富集效果明显好于弱磁选，说明锰矿物可以在高梯 度强磁选工艺中得到有效富集。场强较高时，F e 、M n 回收率明显提高，但较高的磁场强度使得部分夹杂脉 石矿物较多的矿物颗粒也随之进入精矿，导致F e 品位 较低。 2 ．2 ．2 粒度试验 不同粒度原矿在1 ．6 5T 条件下的高梯度强磁选 试验结果见表6 。由表6 可知，在1 ．6 5T 场强条件下， 随着粒度减小，精矿产率缓慢降低，F e 、M n 回收率随之 降低；由于粒度减小使得矿物解离度升高，磁性较好的 铁矿物富集效果加强，品位略有提高，但尾矿中F e 、M n 万方数据 7 0矿冶工程第3 7 卷 表5 高梯度磁选场强试验结果 表6 粒度对高梯度磁选的影响 品位升高。综合来看，在试验粒度范围内，粒度减小对 精矿中F e 、M n 品位影响较小，但磨矿能耗急剧增加。 2 ．3 流程试验 在前述试验基础上进行了各选矿方法的优化组 合，发现选别流程为湿式弱磁选- 高梯度强磁选流程可 得到较好的选别效果。原矿经破碎和磨矿后，利用湿 式磁滚筒粗选，粗选尾矿经高梯度磁选机扫选，试验流 程见图1 ，结果如表7 所示。由表7 可知，湿式弱磁选． 高梯度强磁选流程将F e 、M n 回收明显分为2 个步骤 粗选主要回收高品位的F e ，精矿中F e 品位达到5 5 ％ 以上，可作为铁精矿产品产出，也可配加到后续工序 中；扫选主要回收矿石中的M n 和部分F e ，中矿中的 M n 品位达1 3 ％以上。精矿 中矿F e 、M n 综合品位达 到生产要求。 中矿尾矿 图1 试验流程 表7 湿式弱磁- 高梯度磁选流程试验结果 3 结论 1 试验矿样锰品位仅1 0 ．7 5 ％，结晶粒度极细；锰 矿物与强磁性的磁铁矿及弱磁性的菱铁矿紧密共生， 且共生组合关系复杂、多样，极大地增加了选别难度； 锰矿物与脉石矿物呈微细粒相互混杂；矿石中含锰高 的富集合体少，含锰矿物多样、分散，这些特性决定了 试样属于极难选矿石。 2 湿式弱磁选一高梯度强磁选流程将F e 、M n 分步 分选，工艺灵活，产品多样，可达到磁选精矿F e 、M n 综 合品位大于4 0 ％的目的，为后续烧结提供原料。最佳 条件下，可获得F e 品位2 9 ．2 2 ％、回收率9 1 ．3 9 ％，M n 品位1 1 ．1 3 ％、回收率8 8 ．6 3 ％的选别效果。 参考文献 [ 1 ] 徐昱，王建平，吴景荣，等．我国锰资源存在的问题及可持续开 发对策[ J ] ．矿业研究与开发，2 0 1 3 3 1 1 卜1 1 5 ． [ 2 ]王尔贤．中国的锰矿资源[ J ] ．电池工业，2 0 0 7 3 1 8 4 1 8 8 ． [ 3 ] 邱俊，吕宪俊，王桂芳．中国锰矿资源的分布及矿物学特征[ J ] ． 现代矿业，2 0 0 9 ，2 5 9 6 - 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