云南盈江某低品位菱锰矿选矿工艺研究①

谢美芳， 熊 涛，2， 黄会春，2， 任祥君，2

（1.赣州金环磁选科技装备股份有限公司，江西 赣州 341001； 2.昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093）

锰被广泛用于金属冶炼行业、电子工业、航天工业及医药农业领域，是国民经济发展必不可少的金属之一[1-2］。 具有开采价值的锰矿主要是菱锰矿（MnCO3）、软锰矿（MnO2）、褐锰矿（Mn2O3）、黑锰矿（Mn3O4）等[3-4］。 锰矿伴生矿石性质复杂，存在类质同象、容易泥化等现象，锰矿高效开发利用一直是个难题[5-7］。

云南盈江地区锰矿性脆、易泥化，含锰品位低且含铁、磷高，属于难选锰矿石，一直未能开发利用。 本文在对其进行原矿性质研究后，开展了选矿工艺研究，包括实验室SLon-100 周期式脉动高梯度磁选机小型探索试验以及SLon-500 立环脉动高梯度磁选机半工业试验，以期获得理想的选矿指标，为大规模开发此类型的锰矿石提供科学依据。

1 矿石性质

云南盈江某锰矿石肉眼观察主要呈黑色、褐黑色、灰白色，粒度小于1 mm。 原矿化学多元素分析结果如表1 所示。 从表1 可知，该矿中具有回收价值的元素为锰，铜、铅含量均小于0.005%，有害元素Fe、P 含量较高，对提高锰精矿产品质量有较大影响。 其他有价金属含量不高，综合利用价值不大。

表1 原矿化学多元素分析结果（质量分数）%

原矿锰化学物相分析结果如表2 所示。 从表2 可知，该矿石中锰主要以碳酸锰形式存在，是锰矿石的主要回收对象，其次以硅酸锰形式存在，碳酸锰和硅酸锰两者占总锰的97.32%。

表2 锰化学物相分析结果

对原矿进行了粒度分析，结果如表3 所示。 从表3可知，该矿中－0.019 mm 粒级含量超过了50%，该粒级TMn 分布率也达到了46.17%，主要原因是该锰矿性脆、易泥化；＋0.074 mm 粒级含量仅21.71%，而占锰物相84.97%的碳酸锰易泥化，所以后续的选别作业中必须避免原矿过磨现象，这对提高该锰矿回收率、降低生产成本至关重要。

表3 原矿粒度分析结果

2 研究方法

该矿石中锰主要以碳酸锰和硅酸锰形式存在。 碳酸锰比磁化系数约（50～250） ×106cm3／g，硅酸锰比磁化系数小于15×106cm3／g。 基于此，拟采用脉动高梯度磁选机对碳酸锰和硅酸锰进行回收。 实验室试验使用SLon-100 周期式脉动高梯度磁选机，半工业试验使用SLon-500 立环脉动高梯度磁选机。 为了防止较大颗粒在分选过程中对SLon 型脉动高梯度磁选机磁介质造成堵塞，对原矿进行了1.2 mm 预先筛分。

3 结果与讨论

3.1 SLon-100 磁选机实验室试验

该锰矿粒度较细，为提高锰精矿回收率，研究了一粗一扫磁选过程中背景磁感应强度、磁介质尺寸、给矿流速、脉动冲程和冲次等条件对锰精矿指标的影响，得到SLon-100 周期式脉动高梯度磁选机分选该锰矿的适宜参数为：粗选背景磁感应强度1.5 T，磁介质Φ2 mm，给矿流速5 cm／s，脉动冲程8 mm，脉动冲次150 次／min；扫选背景磁感应强度1.5 T，磁介质Φ1.5 mm，给矿流速6 cm／s，脉动冲程8 mm，脉动冲次175 次／min。 该锰矿经SLon-100 周期式脉动高梯度磁选机一次粗选一次扫选，可以获得产率39.69%、TMn 品位15.25%、回收率89.25%的锰精矿。

SLon-100 磁选机实验室试验结果为后续SLon-500立环脉动高梯度磁选机半工业试验奠定了基础。

3.2 SLon-500 磁选机半工业试验

3.2.1 粗选磁感应强度试验

磁感应强度是SLon-500 立环脉动高梯度磁选机的关键参数，也是影响锰精矿品位及回收率的关键因素。 磁感应强度高，励磁线圈消耗的功率大，单位处理成本增加。 转环转速2 r／min、磁介质Φ2 mm、给矿流速5.5 cm／s、脉动冲程18 mm、脉动冲次150 次／min，进行了粗选磁感应强度试验，结果见表4。 从表4 可以看出，随着粗选磁感应强度增加，锰精矿产率不断增加，精矿品位呈现下降趋势，锰精矿回收率先大幅度提升后逐渐趋缓。 粗选磁感应强度超过1.5 T 后，锰精矿产率增加很少，而锰连生体及其他非磁性矿被夹带进锰精矿，造成锰精矿品位大幅度下降。 磁感应强度1.5 T 时，可获得回收率65.08%、品位17.02%的锰精矿。

表4 粗选磁感应强度试验结果

3.2.2 粗选转环转速试验

转环转速一方面直接影响设备处理能力，另一方面影响矿物在分选区停留的时间。 磁感应强度1.5 T，其他条件不变，进行了粗选转环转速试验，结果见表5。 从表5 可以看出，随着转环转速提高，锰精矿产率及回收率都增加，锰精矿品位降低。 转环转速小于2.0 r／min 时，磁介质在分选区停留时间太长，在矿浆脉动作用下，微细粒级锰矿物大量损失在尾矿中。转环转速2.5 r／min 时，可获得回收率66.64%、TMn 品位17.12%的锰精矿。

表5 粗选转环转速试验结果

3.2.3 粗选脉动冲次试验

锰矿性脆，易泥化，脉动机构对锰精矿品位及回收率影响很大。 转环转速2.5 r／min，其他条件不变，进行了粗选脉动冲次条件试验，结果见表6。 从表6 可以看出，随着脉动冲次提高，锰精矿产率降低，锰精矿品位单调上升，锰精矿回收率先提高后降低。 提高脉动冲次，增大了作用在弱磁性锰矿物上的竞争力，也增加了矿粒与磁介质碰撞的次数，精矿产率降低，在一定范围内精矿回收率提高。 分选该锰矿适宜的脉动冲次为150 次／min，此时可获得TMn 品位17.08%、回收率64.51%的锰精矿。

表6 粗选脉动冲次试验结果

3.2.4 半工业全流程试验

从条件试验结果来看，SLon-500 半工业试验与SLon-100 实验室试验精矿品位还有一定差距，可能是因为SLon-100 磁选机分选试验是在相对理想条件下进行的，特别是SLon-100 磁选机分选时间要比SLon-500磁选机分选时间更长，能获得更高的精矿品位及回收率。 半工业试验可采用一粗一扫、扫选精矿精选作业以保证锰精矿品位及回收率。

半工业全流程试验中，原矿先进行隔渣以防大颗粒矿物堵塞磁介质。 主要技术参数为：粗选磁感应强度1.5 T、磁介质Φ2 mm、冲次150 次／min、冲程18 mm、转环转速2.5 r／min；扫选磁感应强度1.5 T、磁介质Φ1.5 mm、冲次150 次／min、冲程18 mm、转环转速3.0 r／min；扫选精矿再精选磁感应强度1.5 T、磁介质Φ2 mm、冲次175 次／min、冲程18 mm、转环转速2.0 r／min。 试验流程见图1，结果见表7。 在原矿TMn品位6.55%时，经SLon-500 立环脉动高梯度磁选机一粗一扫、扫选精矿一次精选，获得了产率34.21%、TMn品位16.77%、回收率87.61%的锰精矿。

图1 半工业全流程试验流程

表7 SLon-500 半工业全流程试验结果

4 结论

1） 云南盈江某低品位菱锰矿Mn含量为6.72%，锰是具有回收价值的主要元素，有害元素Fe、P 含量较高，对提高锰精矿产品质量有较大影响。 原矿－0.019 mm粒级含量超过了50%，有效回收该粒级锰矿物是分选的关键。

2） SLon-500 立环脉动高梯度磁选机半工业试验结果表明，采用“一粗一扫、扫选精矿一次精选”的磁选流程，可以获得TMn 品位16.77%、回收率87.61%的综合锰精矿。 高梯度磁选具有成本低、无污染等优势，是有效利用该锰矿石的适宜方法。