湖南某高钙型锰矿工艺矿物学及选矿试验研究

张晓峰，覃事元，周 菁，杨 光，朱一民，李天霞，潘高产，文金磊

（1.湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100；2.湖南发展集团矿业开发有限公司，湖南长沙 410100）

湖南某高钙型锰矿工艺矿物学及选矿试验研究

张晓峰1，覃事元2，周 菁1，杨 光2，朱一民1，李天霞1，潘高产1，文金磊1

（1.湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100；2.湖南发展集团矿业开发有限公司，湖南长沙 410100）

通过化学定量分析、显微镜及扫描电镜等分析手段，查明了湖南某高钙型锰矿中锰的赋存状态、矿物组成，以及主要矿物的嵌布特征。结合工艺矿物学的研究结果进行了选矿工艺方案对比试验，其研究结果表明，锰主要赋存于锰方解石、含锰方解石等Mn含量较低的锰矿物中，采用选矿方法难以使矿石中的锰相对集中富集。

高钙型锰矿；工艺矿物学；嵌布特征；选矿试验

锰的用途十分广泛，在钢铁冶金、化工、建材、电子、国防等领域均有应用。我国含锰矿石主要有5类：碳酸锰矿石、氧化锰矿石、共生多金属矿石、硫锰矿石和锰结核［1］，这其中碳酸锰矿石约占总储量的73%［2］。近年来随着经济的发展和易选锰矿石资源的开采利用，对难选锰矿石的开采利用需求愈来愈迫切，对碳酸锰矿石的高效回收得到了选矿工作者的高度关注［3～6］。工艺矿物学是对矿石进行选矿工作的基础，鉴于我国锰矿石普遍存在贫、细、杂的特点，其对这类矿石选矿工作的指导意义更大。

1 矿石物质组成

某矿石的主要化学成分分析结果见表1，矿石中锰和硫的物相分析结果分别见表2和表3。

表1 矿石的主要化学成分%

表2 矿石中锰的化学物相分析结果%

由表1可以看出，矿石中可供选矿回收的元素主要是Mn，其含量为8.77%。由表2、表3可以看出，矿石中锰主要以碳酸锰的形式存在，其分布率为97.95%；矿石中硫主要以硫化物形式存在，其分布率为80.77%。综合化学成分特点，该矿石属沉积型碳酸锰矿石。

表3 矿石中硫的化学物相分析结果%

经镜下鉴定、X射线衍射和扫描电镜分析综合研究表明，矿石的组成矿物种类较复杂，锰矿物主要是碳酸锰，以锰方解石为主，其次为含锰方解石、钙菱锰矿、锰白云石等；金属矿物主要是黄铁矿；脉石矿物主要是石英，其次为少量的云母、长石、石墨及炭质、粘土矿物等。矿石主要矿物相对含量见表4。

表4 矿石中主要矿物的相对含量%

2 主要矿物的嵌布特征

2.1 碳酸锰

矿石中的含锰矿物主要是碳酸盐，矿物成分主要为含Mn的方解石类矿物系列；其次为含Mn的白云石类矿物系列。

同一矿区中碳酸锰矿物中Mn含量差别较大，即使在同一光片中，不同颗粒碳酸锰矿物的成分都有较大差别。锰方解石、含锰方解石、钙菱锰矿的扫描电镜能谱微区成分分析结果分别见表5、表6、表7。从表5、表6、表7的分析结果可知，这一系列的碳酸锰矿物化学组分变化较大，但它们的光学性质及其它物理性质相似，易于混淆，在偏光显微镜下难以鉴别。据扫描电镜下的检测结果粗略估计，锰方解石、含锰方解石、钙菱锰矿的含量比大概为：75～85∶10～15∶1～5。

表5 锰方解石的能谱微区成分分析结果%

表6 含锰方解石的能谱微区成分分析结果%

表7 钙菱锰矿的能谱微区成分分析结果%

含锰碳酸盐的嵌布情况较复杂，集合体多呈结核状、不规则状等。碳酸锰矿物之间交生混杂嵌布，锰方解石、含锰方解石、钙菱锰矿、锰白云石、方解石等碳酸盐在偏光显微镜下无法分辨，仅从扫描电镜背散射电子图像中发现碳酸盐矿物之间关系复杂，扫描电镜照片如图1、图2所示，形成似文象结构或包裹结构，Mn含量变化大。碳酸锰矿物内部含有较多的杂质，扫描电镜照片如图3所示，可见包裹细粒黄铁矿及不规则状或粒状的石英、方解石、磷灰石、长石等，也见碳酸锰矿物呈不规则粒状分布于由石英、长石等组成的基底中，扫描电镜照片如图4所示。

图1 电镜照片：背散射电子图像

图2 电镜照片：背散射电子图像

图3 电镜照片：背散射电子图像

图4 电镜照片：背散射电子图像

2.2 黄铁矿

矿石中主要的金属矿物，呈他形粒状，多数呈微细粒以浸染状形式分布于矿石中，粒度主要在0.01～0.05 mm之间，少量粒度大于0.5 mm。黄铁矿反射光下照片如图5、图6所示。

图5 黄铁矿（Py）呈细粒状分布于碳酸盐矿物中

图6 黄铁矿（Py）呈草莓状结构

2.3 脉石矿物

主要脉石矿物是石英，其次为云母、长石、炭质、石墨、粘土矿物及少量石膏、方解石、磷灰石等。石英主要呈他形粒状，集合体呈不规则状、脉状包裹于碳酸盐矿物中，是矿石中含量最高的脉石矿物；云母呈细鳞片状，与长石等关系密切；长石呈不规则状包裹于碳酸锰矿物中，与石英、云母等共生；多数的炭质物粒度细微，粒度在1μm以下，尘埃状弥散分布于矿物各处。少数炭质物为晶质的石墨，主要呈片状、叶片状分布于矿石中。

3 影响选矿的矿物学因素

根据工艺矿物学的研究结果得出以下影响选矿的矿物学因素：

1.锰主要赋存于碳酸盐矿物中，这些碳酸锰矿物中，主要是锰方解石、含锰方解石等低锰矿物，含锰相对较高的钙菱锰矿、菱锰矿等矿物含量较低。通过选矿作业难以获得高品位的锰精矿产品。

2.碳酸锰的嵌布关系复杂，常见碳酸锰包裹细粒的黄铁矿及石英、长石、方解石及磷灰石等脉石矿物。这些包裹物的部分粒度在2～15μm左右，解离困难，这将影响锰精矿的品质。

3.矿石中部分黄铁矿嵌布粒度细小，在10μm以下，且分布广泛，降低锰精矿中S的含量难度较大。

总体来讲，该矿属于低品位高钙型复杂难选锰矿石。

4 试验方案及结果

结合矿石性质的研究结果，进行了磁选、重选、浮选、焙烧，以及多种工艺的联合方案试验，并将各方案的最优工艺条件获得的试验结果进行对比，方案试验原则流程如图7、图8、图9、图10、图11所示，试验结果见表8。从试验结果可知，各方案均未能使锰精矿中Mn的品位有较大幅度的提高。即使焙烧工艺锰品位也仅提高三个点左右。选矿试验的研究结果应证了矿石工艺矿物学的研究结果。

图7 Slon强磁机强磁选试验工艺原则流程

图8 ZH强磁机强磁选试验工艺原则流程

图9 摇床—磁选方案试验工艺原则流程

图10 碳、硫、锰顺序优先浮选方案试验工艺原则流程

图11 焙烧—强磁选方案试验工艺原则流程

5 结 论

1.该矿石属沉积型碳酸锰矿石，可供选矿回收的主要元素是Mn，其Mn含量为8.77%。

2.矿石的组成矿物种类较复杂，矿物间的嵌布关系密切。锰矿物主要是以碳酸锰形式存在，其碳酸锰矿物中，主要是以锰方解石、含锰方解石等低锰矿物为主，含锰相对较高的钙菱锰矿、菱锰矿等碳酸锰矿物的含量较低。因此，通过选矿过程难以获得高品位的锰精矿产品。

表8 锰矿选矿方案试验结果%

3.从该锰矿样通过磁选、重选、浮选、焙烧，以及多种工艺的联合方案试验结果可知，该锰矿难以获得高品位的锰精矿产品。

［1］ 张泾生，周光华.我国锰矿资源及选矿进展评述［J］.中国锰业，2006，2（1）：1－5.

［2］ 朱昌洛，沈明伟.低品位碳酸锰矿的选矿技术现状及进展［J］.矿产综合利用，2010，31（5）：30－32.

［3］ 毛萤博，方建军，文书明，等.碳酸锰矿选矿工艺研究进展［J］.昆明理工大学学报（自然科学版），2014，39（6）：25－30.

［4］ 秦勤.湖南湘西某低品位碳酸锰矿磁浮分选技术研究［D］.武汉：武汉科技大学，2012.

［5］ 李巧双，何东升，刘星，等.某低品位细粒锰尾矿浮选试验研究［J］.矿产保护与利用，2015，（6）：54－58.

［6］ 赵海涛，张志华.某高钙氧化锰矿提锰降钙选矿试验研究［J］.中国锰业，2013，（4）：14－17.

Study on Process Mineralogy and Beneficiation Experim ents of H igh Calcium Bearing Manganese Ore in Hunan Province

ZHANG Xiao-feng1，QIN Shi-yuan2，ZHOU Jing1，YANG Guang2，ZHU Yi-min1，LITian-xia1，PAN Gao-chan1，WEN Jin-lei1
（1.Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China；2.Hunan Development Group Mining Co.，Ltd.，Changsha 410100，China）

Occurrence state，mineral composition and the distribution characteristic ofmain minerals ofmanganese ore with high calcium content in Hunan province were charified by analysemeans like chemical quantitative analysis，microscope and scanning electron microscopy（sem），etc.Combined with the results of mineralogy，comparative experiments of beneficiation processing scheme were carried out，the results show thatmanganese mainly distributed in mangane ore with low mangane content such as tetalite，manganese-bearing calcite，etc.It is difficult to relatively concentrated enrichmangane in this type of ore by beneficiationmethods.

high calcium bearingmanganese ore；processmineralogy；distribution characteristic；beneficiation tests

TD913

A

1003－5540（2016）05－0004－05

2016－07－20

张晓峰（1985－），男，工程师，主要从事选矿工艺研究、选矿药剂、资源综合利用等科研和设计工作。