某低品位难选碳酸锰矿选矿试验研究.pdf

第3 4 卷第3 期 2 叭4 年0 6 月 矿冶工程 ⅣⅡN 矾GA N DM 哐T A L L U R G I C A LE N G 姗E R 矾G V 0 1 ．3 4 №3 J u n e2 0 1 4 某低品位难选碳酸锰矿选矿试验研究① 邹松，刘三军，覃文庆，罗虹霖，刘瑞增，肖魏 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 摘要对某低品位难选碳酸锰矿进行了选矿试验研究，确定采用新型组合药剂Q Y 作为菱锰矿的捕收剂，水玻璃和六偏磷酸钠作 为石英、方解石等脉石的抑制剂，碳酸钠作为矿浆的p H 调整剂，结果表明，采用一粗三精二扫、中矿顺序返回的浮选闭路流程，最终 获得了锰品位1 6 ．9 2 ％、回收率8 5 ．1 3 ％的锰精矿。 关键词碳酸锰；组合药剂；浮选；锰精矿 中图分类号T D 9 2 3文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j 。i s s n ，0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 3 ．0 1 3 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 3 0 0 4 4 0 3 B e n e 6 c i a t i o nT e s to faL o w - g r a d eR e f r a c t o r yM a n g a n e s eC a r b o n a t eO r e Z O US o n g ，U US a n _ j u n ，Q I NW e n q i n g ，L U 0H o n g l i n ，L I UR u i z e n g ，X I A 0W e i 5 c o o f 矿心珊m 如P r o 伽s 嘲Ⅱn dB i o e 嚼眦矗昭，C e n 舰Z5 0 u 琥踟i 钌e 瑚毋，吼口n 伊玩4 1 0 0 8 3 ，肌舳凡，吼i 舰 A b S t r a c t A c c o r d i n gt oc h a r a c t e r i s t i c so f al o w g r a d er e f h e t o r ym a n g a n e s ec a r b o n a t eo r e ，an e wt y p eo fc o m b i n e d I ℃g e n t ，n a m e dQ Y ， w a st a k e na sc o l l e c t o rf b rr h o d o c h r o s i t e ，s i l i c a t ea n ds o d i u mh e x a m e t a p h o s p h a t ea sd e p r e s s o r so f g a n g u em i n e r a l ss u c ha sq u a r t za n dc a l c i t e ，a n ds o d i u mc a r b o n a t ea st h er e g u l a t o ro fp u l pp HV a l u ei nab e n e f i c i a t i o n t e s t ．R e s u l t si n d i c a t e dt h a tac l o s e d c i r c u i tn o w s h e e tc o n s i s t i n go fo n e s t a g er o u g h i n g ，t h I ℃e s t a g ec l e a n i n ga n dt w o s t a g e s c a v e n g i n g ，w i t ht h em i d d l i n g st h e r e i nr e t u m e dt ot h ep r i o rp r o c e s s e ss e q u e n t i a Ⅱy ，y i e l d e d8 5 ．1 3 ％M nr e c o V e r yt o m a n g a n e s ec o n c e n t r a t eg r a d i n g1 6 ．9 2 ％M n ． 1 【e yw o r d s m a n g a n e s ec a r b o n a t e ；c o m b i n e dr e g e n t ；n o t a t i o n ；m a n g a n e s ec o n c e n t r a t e 锰矿是一种重要的黑色金属矿产资源，锰矿及其 深加工产品是冶金及许多工业部门必不可少的原料。 锰的用途非常广泛，在钢铁行业中，锰的用量仅次于 铁，居第2 位，9 0 ％的锰消耗于钢铁工业，1 0 ％消耗于 有色冶金、化工、电子、电池、农业等部门。我国锰矿资 源丰富，截止2 0 0 7 年底，累计查明储量7 92 9 3 ．5 万吨， 其中基础储量2 24 4 3 ．7 万吨、资源量5 68 4 9 ．8 万吨，锰 金属储量40 0 0 万吨左右，仅次于南非、乌克兰和加 蓬，居世界第四位o 。但我国锰矿分布非常不均匀， 虽然有2 3 个省、市、自治区查明有锰矿资源，但大多分 布在南方地区，尤其以广西和湖南两省居多，占全国锰 矿储量的5 5 ．5 ％。其次，我国锰矿矿床规模多为中、小 型，矿石质量较差，以贫矿为主，嵌布粒度细心。3J ，锰品 位普遍在1 8 ％以下，主要以碳酸锰形式存在，约占总 储量的7 3 ％L 4J 。因此，开展对低品位碳酸锰矿的选矿 试验研究，具有重大的意义。 1 矿石性质 某矿石中可利用的含锰矿物为菱锰矿、锰白云石、 锰方解石和软锰矿，主要的脉石矿物为石英、粘土、云 母、方解石等。原矿锰品位较低，仅为1 2 ．3 5 ％，含硅 2 5 ．9 2 ％，且钙、镁含量也较高，硫、磷含量较少。锰主 要存在于碳酸锰中，分布率8 6 ．5 6 ％，其次存在于氧化 锰、锰铁氧化物以及硅酸锰中，但含量均很少，因此碳 酸锰是主要的回收对象。 矿石主要为层状构造，可见矿石不同颜色的层理。 其中粒度较粗、含较高的碳酸盐锰矿物与石英和长石 胶结的层理为褐色，而粒度较细、含较高的碳酸盐锰矿 物与石英和长石胶结的层理为深褐色或偏黑色。其中 含氧化锰的矿物与石英和长石胶结的层理为黑色。含 锰矿少脉石矿物多的层理颜色稍浅，为浅褐色。 原矿化学多元素分析结果见表1 ，锰物相结果见 表2 。 表1 原矿化学多元素分析结果 质量分数 ／％ M n1 下bS i 0 2C a 0M 9 0A 1 2 0 3 PSP bZ n 1 2 ．3 55 ．7 82 5 ．9 29 ．3 14 ．6 0 6 ．3 2O ．0 7 4 O ．0 7 4O ．0 4O ．0 3 5 ①收稿日期2 0 1 3 一1 2 2 2 作者简介邹松 1 9 9 0 一 ，男，江西赣州人，硕士研究生，主要研究方向为有色和黑色金属选矿、选矿废水处理。 万方数据 第3 期邹松等某低品位难选碳酸锰矿选矿试验研究 4 5 表2 原矿锰物相分析结果 对原矿进行了粒度分析，结果见表3 。结果表明 锰以很均匀的形式分布于各级别中，分布率与各级别 产率关系密切。锰在 0 ．0 7 5m m 粒级中的分布率为 8 7 ．1 3 ％。 表3 原矿粒度组成 2 试验方案 针对该矿石特性进行了大量的探索试验，结果表 明采用碳酸钠作为碳酸锰浮选的p H 调整剂，组合药 剂Q Y 作为菱锰矿的捕收剂，水玻璃和六偏磷酸钠作 为脉石的抑制剂和分散剂。捕收剂Q Y 是中南大学自 主研制的一种以脂肪酸为主、羟肟酸为辅的新型混合 药剂。浮选原则流程如图1 所示。 原矿 图1 浮选试验流程 3 试验结果与讨论 3 ．1 磨矿粒度试验 由于该矿石的嵌布粒度较细，为了保证矿物实现 单体解离而又不过粉碎，必须确定合理的磨矿粒度。 在碳酸钠用量20 0 0g ／t p H 值1 0 左右 ，粗选捕收剂 Q Y 用量1 1 0 0 4 0 0g ／t 、扫选捕收剂用量减半，粗选水 玻璃用量15 0 0g ／t 、扫选水玻璃用量10 0 0g ／t 的条件 下，按照图1 所示流程进行了试验，结果见图2 。 - 0 ．0 7 4l m 粒级含量／％ 图2 磨矿粒度试验结果 由图2 可以看出，当磨矿粒度较粗时，菱锰矿与硅 酸盐矿物连生被水玻璃抑制，导致回收率较低。随着 磨矿粒度变细，菱锰矿得到较为充分的解离，锰回收率 升高。进一步磨细，会使矿浆中微细粒菱锰矿含量增 加，脉石矿物也容易泥化，导致矿浆浮选环境恶化，锰 品位下降。试验结果表明，在磨矿粒度为一0 ．0 7 4m m 粒级占9 1 ．6 5 ％时，锰粗精矿回收率和品位分别为 7 4 ．4 0 ％和1 4 ．0 0 ％，故确定磨矿粒度为一0 ．0 7 4m m 粒 级占9 1 ．6 5 ％。 3 ．2 捕收剂Q Y 用量试验 碳酸锰矿石的浮选可以采用正、反浮选“ ‘6 1 ，目前 国内外应用较多的是阴离子正浮选，常用的阴离子型 捕收剂有油酸、油酸钠、氧化石蜡皂、羟肟酸、塔尔 油等。 通过大量的捕收剂种类探索试验，发现组合捕收 剂Q Y 对碳酸锰浮选具有良好的效果，品位和回收率 指标都较好。在碳酸钠用量20 0 0g ／t ，粗选水玻璃用 量15 0 0g ／t ，扫选水玻璃用量10 0 0g ／t 条件下，按图1 所示流程进行了粗选捕收剂Q Y 用量试验 扫选捕收 剂用量减半 ，结果见表4 。由表4 可以看出，随着Q Y 用量增大，精矿品位和回收率都先升高后降低，当Q Y 用量为12 0 0 3 0 0g ／t 时，精矿品位和回收率分别为 1 4 ．3 l ％和7 4 ．4 4 ％，继续增大药剂用量，精矿品位和回 收率有所下降。综合考虑，捕收剂Q Y 用量选择l2 0 0 3 0 0g ／t 为宜。 万方数据 矿冶工程第3 4 卷 表4Q Y 用量试验结果 3 ．3 粗选水玻璃用量试验 非硫化矿浮选时，水玻璃是石英、硅酸盐、铝硅酸盐 类矿物广泛使用的一种抑制剂，同时它也常用作矿泥分 散剂∞J 。在磨矿粒度为一0 ．0 7 4 n l l l l 粒级占9 1 ．6 5 ％，捕收 剂Q Y 用量为12 0 0 3 0 0 ∥t ，扫选捕收剂用量减半，碳 酸钠用量为20 0 0 ∥t ，扫选水玻璃用量10 0 0g ／t 条件 下，进行了粗选水玻璃用量试验，结果见图3 。 水玻璃用量／ g f 1 图3 水玻璃用量试验结果 由图3 可以看出，随着水玻璃用量增加，锰粗精矿 锰品位和回收率都是先上升后降低，水玻璃的抑制效 果逐渐增强。当水玻璃用量为l5 0 0g ／t 时，锰精矿品 位为1 4 ．0 0 ％，但回收率为7 4 ．4 0 ％；当水玻璃用量继续 增大到2 0 0 0g ／t ，锰品位虽略有上升，但回收率下降很 大；继续增大水玻璃用量，锰品位和回收率都下降。综 合考虑，粗选水玻璃用量选择15 0 0g ／t 为宜。 3 ．4 分散剂六偏磷酸钠用量试验 六偏磷酸钠解离及水解组分通过静电、氢键或络 合与矿物表面作用对矿物的表面性质及浮选行为产生 影响。六偏磷酸钠既能分散矿浆，也能对石英等硅酸 盐矿物产生抑制，且对钙、镁有一定的抑制效果“ 娟J 。 为了考察六偏磷酸钠用量对浮选的影响，在磨矿 粒度为一0 ．0 7 4m m 粒级占9 1 ．6 5 ％，捕收剂Q Y 用量为 12 0 0 3 0 0g ／t ，碳酸钠用量为20 0 0g ／t ，粗选水玻璃用 量15 0 0g ／t ，扫选水玻璃用量10 0 0g ／t 的条件下，进行 了六偏磷酸钠用量条件试验，试验流程见图1 扫选时 六偏磷酸钠用量为粗选的2 ／3 ，试验结果见图4 。 六偏磷酸钠用量／ g 竹 图4 六偏磷酸钠用量试验结果 由图4 可以看出，六偏磷酸钠对碳酸锰矿物的抑 制作用很强烈，用量较低时，锰粗精矿品位较低；用量 过大又会对碳酸锰产生剧烈抑制作用，粗精矿品位虽 较高，但回收率降低严重。综合考虑，六偏磷酸钠用量 以1 5 0g ／t 为宜。 3 ．5 闭路试验 在条件试验的基础上，确定了碳酸锰矿浮选的最 佳浮选药剂制度和工艺参数。闭路试验流程见图5 ，试 验结果见表5 。原矿经一段磨矿至一0 ．0 7 4 - 砌粒级占 9 1 ．6 5 ％，采用碳酸钠作为矿浆的p H 调整剂，调矿浆p H 值至1 0 左右，经一次粗选、三次精选、二次扫选，最终得 到了锰品位1 6 ．9 2 ％、回收率8 5 ．1 3 ％的锰精矿。 原矿 图5 闭路试验流程 下转第5 0 页 万方数据 5 0矿冶工程 第3 4 卷 盐钾矿物与辉钼矿连生或者在浮选过程中夹杂，是导 致钼精矿钾高的主要原因。要保证选矿厂人选矿石钾 含量均衡稳定，露天矿尚需进一步优化配矿方案。 2 浮选过程中9 9 ．9 9 ％的钾进入尾矿，其中 9 8 ．9 4 ％的钾流向粗选尾矿，粗精矿中钾含量很低，略 低于原矿，在选矿厂降钾的空间不大。但选矿厂可通 过优化工艺参数，提高钼精矿品位等措施，适当降低钼 精矿钾含量。 3 钼精矿焙烧过程中高溶氧化钼急速冷却对水洗 降钾有效果。氧化钼急冷速度越快，水洗降钾效果越好。 4 高溶氧化钼水洗过程中通过优化工艺参数，控 制母液、氨浸液及缓冲液钾含量，可有效降低钼酸铵钾 含量。 5 纯三氧化钼还原过程中采用不同钾含量的原 料生产不同用途的钼粉，对提高钼粉生产技术指标和 实现节能降耗具有现实意义。 6 生产管理及相关控制标准的制定，为降钾工作 取得突破提供了保障和支撑。 7 钼产业链降钾工作成果显著，其技术措施和工 作经验可为解决后续出现类似杂质元素超标问题提供 参考借鉴。 参考文献 顾岩，陈世菊．我国钾盐矿的选矿方法及选矿工艺探讨[ J ] ．新 疆化工，2 0 1 2 2 2 4 ． 付万军，刘文彬．塔里木盆地碎屑岩中钾长石的蚀变作用[ J ] ．沉 积学报，1 9 9 6 增 8 4 8 8 ． 张国斌．计算机配矿管理系统在多源配矿中的应用[ J ] ．矿业研 究与开发，1 9 9 8 增 3 3 3 6 ， 胡熙庚，黄和慰，毛钜凡，等．浮选理论与工艺[ M ] ．长沙中南大 学出版社，1 9 9 1 ． 向铁根．钼冶金[ M ] ．长沙中南大学出版社，2 0 0 2 ． 刘芳玲，唐军利．钼焙砂难浸原因分析[ J ] ．中国铝业，2 0 1 2 1 4 1 4 3 ． 孙凯学，冀亚利，李大成．铝酸铵生产过程中高钾母液循环利用研 究[ J ] ．中国钼业，2 0 0 8 6 3 4 3 5 上接第4 6 页 表5 闭路试验结果 4 结语 1 某锰矿石中锰品位很低，仅为1 2 ．3 5 ％，有用矿 物的嵌布粒度微细，与脉石矿物共生关系复杂，单一的 菱锰矿含量较少，金属锰主要以类质同象的形式被钙、 镁等元素取代。 2 在磨矿粒度为一0 ．0 7 4m m 粒级占9 1 ．6 5 ％，采 用碳酸钠作矿浆p H 调整剂，Q Y 为菱锰矿捕收剂，水 玻璃为脉石抑制剂，六偏磷酸钠为分散剂，采用一粗三 精二扫、中矿顺序返回的浮选闭路流程，最终可以获得 锰品位为1 6 ．9 2 ％、回收率为8 5 ．1 3 ％的锰精矿，实现了 金属锰的高效回收。 参考文献 [ 1 ] 梅光贵，张文山，曾湘波，等．中国锰业技术[ M ] ．长沙中南大学 出版社，2 0 1 1 ． [ 2 ] 朱昌洛，沈明伟，田君．低品位碳酸锰矿的选矿技术现状及进展 [ J ] ．矿产综合利用，2 0 1 0 5 3 0 3 3 ． [ 3 ]李赋屏，朱国才．从低品位碳酸锰矿石中富集回收锰的绿色化学 工艺研究[ J ] ．矿产与地质，2 0 0 5 ，1 9 1 1 1 1 5 ． [ 4 ]戴惠新，赵志强．云南某难选锰铁共生矿石选矿试验研究[ J ] ．金 属矿山，2 0 0 8 2 5 3 5 6 ． [ 5 ]张刚．碳酸锰矿的界面化学[ D ] ．长沙中南大学资源加工与生 物工程学院，2 0 1 I ． [ 6 ] 胡为柏．浮选[ M ] ，北京冶金工业出版社，1 9 8 3 ． [ 7 ]冯其明，周清波，张国范，等．六偏磷酸钠对方解石的抑制机理 [ J ] ．中国有色金属学报，2 0 1 l ，2 1 2 4 3 6 4 3 9 ． [ 8 ] 罗娜，张国范，冯其明，等．菱锰矿与方解石浮选行为及其机理 研究[ J ] ．有色金属，2 0 1 2 ，6 4 4 4 卜4 5 ． 1j 1；1j 1 2 3 4 5 6 7 l 二 心 口 H 瞪№ ∽ 万方数据