云南某难选含锰贫铁矿的选矿试验研究_百科知识_行业资讯

我国是一个锰矿资源比较丰富的国家，锰矿资源的储量位居世界前列。随着工业迅速发展，锰的金属需求量增加，导致富矿资源逐渐枯竭；而我国贫锰矿资源存在着锰矿石结构复杂，嵌布粒度微细且有害元素高的特点，给锰的选别和利用带来困难。

目前国内外对难选低品位锰矿石的选别多采用强磁选－浮选－重选、洗矿－强磁选－浮选、焙烧－重选－弱磁选、强磁粗选－跳汰精选－强磁扫选等联合流程。

云南某地含锰贫铁共生矿石，矿物嵌布粒度微细，锰铁矿物组分复杂，属难选矿石，长期以来一直未得到开发。为了充分利用矿产资源，企业方委托广西大学对该矿石进行选矿试验研究。

试验研究表明，将原矿加入碳粉后进行氧化还原，焙烧，将焙烧后的矿石磨细至矿物单体解离后进行弱磁选铁，可得到铁品位为49.7％、回收率为53.5％的铁精矿；弱磁尾矿再利用强磁提高锰的品位，可得品位36.54%、回收率为81.69%的S精矿。

一、试样性质

试验样品取自于云南某地，该矿石以锰铁化合物、复水锰矿、水锰矿为主，锰的氧化物极少铁矿物主要以褐铁矿、针铁矿、赤铁矿以及菱铁矿为主，另有少量磁铁矿，杂质矿物主要为石英、白云石以及碳酸盐矿物为主，另有少量泥质矿物，试样化学多元素分析见表1，锰物相分析见表2。铁物相分析见表3。

表1 试样化学多元素分析

SiO₂	Mn	Fe	Al₂O₃	K₂O	P	S	MgO
46	20.7	13.4	5.5	1.5	0.65	0.04	0.4
Pb	Ti	Ba	CaO	Zn	Co	Na₂O	Sb
0.2	0.1	0.1	0.1	0.05	0.05	0.05	0.04

表2 锰物相分析

相态	碳酸锰	软锰矿	水锰矿	复水锰矿	锰铁化合物	全锰
含量/%	0.96	1.31	2.13	3.76	12.54	20.7
分布率/%	4.64	6.33	10.29	18.16	60.58	100.0

表3 铁物相分析

相态	菱铁矿	针铁矿	磁铁矿	赤铁矿	褐铁矿	全铁
含量/%	2.04	3.97	1.57	2.17	3.65	13.4
分布率/%	15.22	29.63	11.71	16.19	27.23	100.0

从化学多元素分析看，矿样属低锰低铁高磷矿物，有用矿物品位低且含磷较高，矿石中有用矿物为锰矿物和铁矿物。此外，从物相分析情况来看，矿样中锰只有极少量的碳酸锰，其中大部分以软锰矿、水锰矿、复水锰矿和锰铁化合矿物的形式存在，说明锰矿物的回收难度极大；铁的物相分析表明，铁主要以氢氧化铁的形式存在，另外还有部分赤铁矿、褐铁矿，磁铁矿较少，从以上情况可以断定，此种矿样属于难选锰铁矿。

二、选磁化还原焙烧－弱磁选试验

磁化还原焙烧－弱磁选试验是在原矿中加入还原剂碳粉进行焙烧，使含铁矿物等弱磁性铁矿物还原成强磁性铁矿物，然后采用弱磁选方法分选出铁精矿，达到铁、锰分离的目的，其尾矿再进行选锰。

（一）磁化还原焙烧试验

磁化还原焙烧试验考察了焙烧温度、焙烧时间、碳粉用量对铁、锰分离效果的影响。试验流程如图1所示。

图1 磁化还原焙烧试验流程图

由表4结果可见，随着焙烧温度的升高，铁精矿铁品位不断升高，锰品位、回收率变化不大，但铁回收率选升高后下降，当焙烧温度达到900℃时，铁精矿的铁回收率最高48.91％，且铁品位达到50.37％；尾矿锰品位为22.88％，因此取焙烧温度为900℃。

（二）焙烧温度试验

在原矿中加入碳粉10％进行焙烧，时间为50min，焙烧后将矿石用磨至－200目80%，磁场强度为140kA/m,焙烧冷却采用水冷方式，改变焙烧温度进行磁化还原焙烧试验，试验结果见表4。

表4 焙烧温度试验结果

焙烧温度（℃）	产品	产率（%）	品位（%）		回收率（%）
焙烧温度（℃）	产品	产率（%）	锰	铁	锰	铁
800	铁精矿	11.42	8.79	45.37	4.86	40.27
	尾矿	88.58	22.18	8.68	95.14	59.73
	原矿	100.0	20.65	12.87	100.0	100.0
850	铁精矿	11.84	9.02	48.81	5.03	44.28
	尾矿	88.16	22.87	8.25	94.97	55.72
	原矿	100.0	21.23	13.05	100.0	100.0
900	铁精矿	12.77	8.48	50.37	5.15	48.91
	尾矿	87.23	22.88	7.70	94.85	51.09
	原矿	100.0	21.04	13.15	100.0	100.0
950	铁精矿	11.71	9.43	47.43	5.23	42.78
	尾矿	88.29	22.66	8.41	94.77	57.22
	原矿	100.0	21.11	12.98	100.0	100.0

（三）焙烧时间试验

在原矿中加入碳粉10％进行焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧后将矿石用磨至－200目80％，磁场强度为140kA/m,焙烧冷却采用水冷方式，改变焙烧时间进行磁化还原焙烧试验，试验结果见表5。

表5 焙烧时间试验结果

时间（min）	产品	产率（%）	品位（%）		回收率（%）
时间（min）	产品	产率（%）	锰	铁	锰	铁
30	铁精矿	12.44	8.95	45.76	5.09	43.67
	尾矿	87.56	23.72	8.38	94.91	56.33
	原矿	100.0	21.88	13.04	100.0	100.0
50	铁精矿	12.77	8.48	50.37	5.15	48.91
	尾矿	87.23	22.88	7.70	94.85	51.09
	原矿	100.0	21.04	13.15	100.0	100.0
70	铁精矿	13.24	8.04	50.86	5.03	51.47
	尾矿	86.74	23.18	7.32	94.97	48.53
	原矿	100.0	21.17	13.08	100.0	100.0
90	铁精矿	13.20	8.73	49.32	5.48	49.33
	尾矿	86.80	22.90	7.71	94.52	50.67
	原矿	100.0	21.03	13.21	100.0	100.0

由表5结果可见，随着焙烧时间的延长，铁精矿铁品位变化不大，铁回收率先升高后下降；当焙烧时间达到70min时，铁精矿的品位和回收率达到最高，且尾矿锰品位达到23.18％，锰回收率达到94.97％。因此焙烧时间为70min比较合适。

（四）碳粉用量试验

在原矿中加入碳粉进行焙烧，焙烧温度为900 ℃，焙烧时间为70min，焙烧后将矿石用磨至－200目80％，磁场强度为140kA/m，焙烧冷却采用水冷方式，改变碳粉用量进行磁化还原焙烧试验，试验结果见表6。

表6 碳粉用量试验结果

碳粉用量（%）	产品	产率（%）	品位（%）		回收率（%）
碳粉用量（%）	产品	产率（%）	锰	铁	锰	铁
5	铁精矿	12.68	9.44	48.37	5.73	46.75
	尾矿	87.32	22.55	8.00	94.27	53.25
	原矿	100.0	20.89	13.12	100.0	100.0
10	铁精矿	13.24	8.04	50.86	5.03	51.47
	尾矿	86.74	23.18	7.32	94.97	48.53
	原矿	100.0	21.17	13.08	100.0	100.0
15	铁精矿	13.78	7.65	51.49	4.97	53.46
	尾矿	86.22	23.39	7.16	95.03	46.54
	原矿	100.0	21.22	13.27	100.0	100.0
20	铁精矿	13.61	8.80	50.13	5.61	51.87
	尾矿	86.39	23.32	14.36	94.39	48.13
	原矿	100.0	21.34	13.15	100.0	100.0

从表6数据可见，随着碳粉用量的增加，铁精矿铁品位和回收率先升高后下降，当碳粉用量为15％时，其回收率和品位最佳，故碳粉用量固定1.5%。

（五）磨矿细度试验

在原矿中加入碳粉15％进行焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧时间为70分钟，磁场强度为140kA/m，焙烧冷却采用水冷方式，改变磨矿细度进行磁化还原焙烧试验，试验结果见表7。

表7 磨矿细度试验结果

磨矿细度－0.074mm	产品	产率（%）	品位（%）		回收率（%）
磨矿细度－0.074mm	产品	产率（%）	锰	铁	锰	铁
60	铁精矿	15.97	12.55	47.23	9.56	57.39
	尾矿	84.03	22.56	6.66	90.44	42.61
	原矿	100.0	20.96	13.14	100.0	100.0
70	铁精矿	14.82	11.38	48.29	7.72	54.38
	尾矿	85.18	22.81	7.05	92.28	45.62
	原矿	100.0	21.05	13.16	100.0	100.0
80	铁精矿	13.97	7.70	49.78	5.04	53.58
	尾矿	86.03	23.56	7.00	94.96	46.42
	原矿	100.0	21.34	12.98	100.0	100.0
90	铁精矿	13.70	7.52	50.37	4.89	52.95
	尾矿	86.30	23.22	11.49	95.11	47.05
	原矿	100.0	21.07	13.03	100.0	100.0

由表7结果可见，随着磨矿细度的增加，铁精可矿铁品位上升但铁回收率降低，尾矿锰品位变化不大而锰回收率不断提高。综合考虑，焙砂磨矿细度为－200目80％较好。此时铁精矿品位为49.78％、回收率为53.58％；尾矿中锰品位为23.56％、回收率为94.96。

三、磁化还原焙烧弱磁选尾矿强磁选试验

原矿经磁化还原焙烧－弱磁选后，可得到产率13.97％、铁品位为49.78％，回收率为53.58％的铁精矿，同时针铁矿、软锰矿、复水锰矿等锰矿物随云母、石英等脉石矿物富集到选铁尾矿中，使选铁尾矿锰品位达到23.56％，锰回收率达到94.96％，通过去除该尾矿中的脉石矿物，可获得锰精矿。为了提高锰精矿的品位，在通过磁化还原焙烧弱磁选得到铁精矿后，其尾矿再经过强磁选得到高品位锰精矿，试验结果如表8。

表8 不同磁场强度下提高锰品位的试验结果

磁场强度（T）	产品	产率（%）	品位（%）		回收率（%）
磁场强度（T）	产品	产率（%）	锰	铁	锰	铁
1.2	铁精矿	49.36	38.38	7.69	80.41	54.27
	尾矿	50.64	9.11	6.18	19.59	44.73
	原矿	100.0	23.56	7.00	100.0	100.0
1.4	铁精矿	51.19	37.76	7.70	82.36	55.29
	尾矿	48.81	8.48	6.53	17.64	44.71
	原矿	100.0	23.47	7.13	100.0	100.0
1.6	铁精矿	55.75	36.54	7.53	86.03	56.35
	尾矿	44.25	7.48	7.35	13.97	43.65
	原矿	100.0	23.68	7.45	100.0	100.0
1.8	铁精矿	56.97	35.77	7.31	87.28	56.86
	尾矿	43.03	12.33	7.34	22.72	43.14
	原矿	100.0	23.35	7.32	100.0	100.0

从表8可以看出，随着磁场强度的增加，锰精矿的回收率不断增加，而锰精矿品位逐渐下降，但下降不明显；锰精矿中含铁品位相差不大，铁的回收率也变化不明显。综合考虑磁场强度确定为1.6T较为适宜。从总的回收锰的情况来看，锰精矿品位可达36.54％、含铁7.53％，锰作业回收率86.03％，总回收率可达81.69％。

四、结语

（一）该矿石以锰铁化合物、复水锰矿、水锰矿为主，锰的氧化物极少；铁矿物主要以褐铁矿、针铁矿、赤铁矿以及菱铁矿为主，另有少量磁铁矿；杂质矿物主要为石英、白云石以及碳酸盐矿物为主，以及少量泥质矿物。

（二）从公学多元素分析看，矿样属于低锰低铁高磷矿物，矿石中有用矿物为锰矿物和铁矿物。从物相分析情况来看，矿样中锰矿物以软锰矿、水锰矿、复水锰矿和锰铁化合矿物的形式存在；铁的物相分析表明，铁主要以氢氧化铁的形式存在，另有部分赤铁矿、褐铁矿，磁铁矿较少，属于难选锰铁矿。

（三）通过将碳粉加入原矿中进行氧化还原焙烧，再将焙烧所得矿石磨细至矿物单体解离后进行弱磁选回收铁矿物，可得到品位为49.78%、回收率为53.58%的铁精矿；弱磁选尾矿再用强磁选回收锰矿物，可得品位36.54%、回收率为81.69%的锰精矿。

（四）随着锰铁逐渐枯竭和冶炼对原料的要求越来越高，用简单的物理选矿方法处理难选锰铁矿将会变得更加困难，寻求新的选矿方法显得尤为重要。