我国难选碳酸锰矿选矿技术进展

我国锰矿石蕴藏量丰富，居世界前列。但富矿（含锰品位＞30%）极少，仅占全国总储量的5.4%。矿石含杂质高，伴生组分多，其中P/Mn＞0.005, Mn／Fe＜3的锰矿石储量占总储量的46%。该类型矿石多为原生碳酸锰矿石，矿石结构微细，极其难选。其典型矿山是湖南花垣高磷锰矿和贵州遵义高铁锰矿。

80年代以来，在冶金部直接领导和组织下，经过广大科技人员的努力，使该类型难选矿石的选矿技术有了突破性的进展。

一、工艺矿物学研究

近年来对高磷、高铁碳酸锰矿工艺矿物学研究的主要目标是对碳酸锰矿石的～些工艺特性明确定量，以便确定台理的选矿方法和工艺流程，预测矿石的选矿指标和对选别效果的判断。

（一）舍锰矿物的组成及其工艺特性

矿石中主要含锰矿物为磷酸锰矿物，其它含锰矿物只是极少数，育的目前只能作为脉石矿物来考虑，如蔷薇辉右。碳酸锰矿物主要呈Ca、Mg、Fe、Mn类质同象系列碳酸盐矿物出现。花垣锰矿有中有二元，三元、四元类质同象系列菱锰矿等。贵州遵义铜井锰矿石中四元含锰碳酸盐矿物含有不同的Mn、Fe、Ca、Mg元素(表1)。

表1  含锰碳酸盐矿物中Mn、Fe、Ca、Mg含量（%）

该项研究结果不仅定出矿物的名称，更重要的是定出了矿物中各组分的含量，对选矿研究有重要的使用价值。

（二）确的赋存在状态及工艺特性

北京科技大学李前懋等提出在沉积碳酸盐矿石中磷主要以磷灰石和胶磷矿状态存在。其来源有三个方面。一是来源于陆源碎屑，二是与锰碳酸盐同生的含磷矿物，三是次生成因的含磷矿物。并提出在不同的矿山出现的含磷矿物种类不同，如花垣锰矿以磷灰石为主；四川秀山鸡公岭锰矿以胶磷矿为主；陕西省天台山锰矿及长阳古城锰矿则以磷灰石和胶磷矿并存。

长沙矿冶研究院钟彪等人用选择性浸溶－筛分分析方法定量研究了花垣型碳酸锰矿石中磷的分布特点。这一方法对查定锰以碳酸盐状态存在的矿石中，磷的分布特点具有普遍意义。

（三）铁的赋存状态及其工艺特性

昆明冶金研究所对遵义高铁碳酸锰矿石的工艺矿物学进行了深入的研究，已查清铁在沉积碳酸锰矿石中有三种赋存状态：呈类质同象状态存在于台锰碳酸盐中；呈铁的硫化物（黄铁矿、白铁矿）以及铁的硅酸盐（绿泥石）中。如850水平的矿石中锰含量18.44%,铁含量9.51%，Mn／Fe=1.94，铁在上述三种赋存状态中的分布率分别为32.70%，29.34%.  37.96%。根据这个研究结果，采用强磁选法可以有效的除去硫化物和硅酸盐中的铁，但要除去碳酸盐中的铁，必须采用浮选法。

（四）矿石结构，构造对选矿的影响

沉积碳酸锰矿石中各种矿物多数呈微细粒和隐晶质，要磨得很细(一般＜10μm)才能达到单体解离，目前机械选矿方法难以得到高质量产品。但锰矿物在矿石中分布不均匀，通过选别富连生体的中粒强磁选法，使矿石得到预选或得到最终精矿。但遵义高铁锰矿石中锰矿物嵌布粒度较粗，采用机械选矿富锰降铁是可行。

（五）矿石选别理想指标的预测

长沙矿冶研究院汤新命等人提出用统计方法预测矿石的选别理想指标。北京科技大学李前懋等人提出采用测定矿石比磁化系数法预测矿石的选别理想指标。这些方法都是前人从未提及的新方法，对选矿研究工作有重要的指导意义。

（六）物理性质的研究

根据矿石嵌布特点，北京科技大学提出用间接法研究菱锰矿的磁性和密度，长沙矿冶研究院、湘潭锰矿等单位也先后提出花垣型锰矿磁性和密度与矿石锰含量的关系方程式，明确指出矿石磁性和密度与矿石锰含量呈线性关系，同时对矿物中组分对磁性的影响也作了详细的研究。此项研究不仅有重要的学术价值而且有重要的使用价值。

近10年来，锰矿选矿工艺学研究成果累累，提出了数10篇研究报告和论文，据不完全统计，先后有6篇论文在重大国际会议上发表。

二、选别工艺

高磷和高铁微细粒碳酸锰矿的选矿一直是锰矿科研的主要攻关课题。各研究单位针对难选锰矿石的工艺特性，进行了大量的试验研究工作，并取得较大进展。湘潭锰矿强磁工业性试验，遵义锰矿选矿车间三系列改造的工业性试验，花垣锰矿首采矿石选烧工业性试验，相继通过冶金工业部技术鉴定，并建立了一批锰矿选矿工业生产厂。但选矿厂的处理能力很小，均不超过10万t，且工艺流程简单，技术指标不太理想。1985年高磷和商铁贫锰矿选矿技术被列为“七五”攻关项目，经过各试验单位的努力，湖南花垣高磷锰矿的富锰降磷和遵义高铁锰矿的富锰降铁的试验工作已经完成。

（一）花垣高磷锰矿富锰降磷的研究

花垣锰矿是一个大型近海半封闭海盆沉积的页岩－碳酸盐矿床，属微细粒嵌布高磷低铁贫锰矿类型，这类矿石包括四川秀山锰矿、贵州松挑锰矿，其总储量选1亿多吨。自1980年开始，北京科技大学等单位对花垣锰矿富锰降磷进行了大量的试验研究工作，并于1983年通过冶金部的技术评议。

经马鞍山矿山研究院负责，北京科技大学、长沙黑色冶金矿山设计研究院参加的强磁选－黑锰矿连续扩大试验，已于1990年6月完成。近10年来各次试验结果分速如下：

1、中（粗）粒强磁选

北京科技大学及马鞍山矿山研究院等单位曾采用多种磁选设备和不同的磁选流程选别花垣锰矿石，可使锰品位提高6～10%，其主要试验结果见表2。

表2  中（粗）粒强磁选流程及指标

由表2所列试验结果表明，强磁选效果是很好的。

长沙矿冶研究院等单位对花垣锰矿首区（南起18勘探线北至14勘探线，海拔标高738m以上）矿石进行了工业性试验，矿石破碎至6～0mm后，经CGDE－210型感应辊式强磁选机一次粗选，精矿经螺旋分级机脱水后含锰为25.12%，含磷0.162%，P/Mn＝0.0064,回收率83.33%；原矿含锰19.55%，含磷0.179%，精矿经烧结后含锰36.72%，含磷0.217%，P/Mn＝0.0059，达到三级锰标准。试验结果表明，指标较好，流程简单，已为设计采用。选矿厂于1987年5月正式投产，为花垣锰矿开发利用碳酸锰矿石迈出了可喜的一步。

2、黑锰矿法降磷

北京科技大学、广东省地质局试验室、湖南省地质局试验宣、马鞍山矿山研究院等单位都曾采用过黑锰矿法降低强磁选精矿中磷含量的试验，均取得理想指标。

1990年由马鞍山矿山研究院负责，北京科技大学和长沙黑色冶金矿山设计研究院参加，对花垣锰矿北区矿石进行了黑锰矿法的连续扩大试验。采用沸腾焙烧花垣锰矿磁选精矿可得到良好效果。焙烧矿有两种，即粗粒精矿和细粒中矿。两种焙砂分别采用稀酸连续浸出降磷，浸出后得出的两种锰精矿产品，按比例混合可全部作为一级锰精矿。指标为：含锰品位40.15%，含磷品位0.144%，P/Mn＝0.0036，锰总回收率为82.71%，精矿产率42.01%。全面超过“七五”攻关指标要求(一级锰品位≥40%，锰收率≥20%，P/Mn＝0.003－0.004；二级锰品位≥35%,锰收率55－60%, P/Mn＝0.004－0.005)。

t>(二)遵义锰矿富锰降铁的新试验

1990年由马鞍山矿山研究院负责，北京科技大学、长沙黑色冶金矿山设计研究院参加的磁－浮－重联合流程进行了连续扩大试验。试验规模为处理原矿57kg／h，设备连续运转72h。最终指标:一级锰精矿产率13.50%，含锰32.44%，锰铁比7.541；二级锰精矿产率18.14%，含锰30.37%，锰铁比5.32；三级锰精矿产率14.92%，含锰27.56%，锰铁比3.5l；锰总回收率为76.38%。

以综合锰精矿产率为100%计，按攻关合同要求一、二、三级锰精矿产率分别为20%、60%、20%，分配计算结果见表3。

表3  各级精矿指标分配计算结果

表3中各项指标均达到或超过国家 “七五”攻关要求指标（一级锰精矿产率20%、二级锰精矿产率60%、三级锰精矿产率20%、综合锰精矿中的锰回收率为75%)。

扩大试验流程主要采用阶段磨矿，强磁－浮选，浮选中矿返回，辅之以重选回收强磁尾矿中的黄铁矿。该流程结构比现有生产流程简化，合理。

采用阶段磨矿工艺，可以先抛除1/3的尾矿，减少二段入磨矿量，节省了能源。所采用的捕收剂捕收性能好，选择性强，精矿泡沫产品易脱水过德，可在常温下使用。

三、新分离方法的研究

近年来，为扩大锰矿资源利用，提高深选指标，北京科技大学、长沙矿冶研究院、中南工业大学、东北工学院、武汉工业大学研究生院等单位将一系列新的选矿方法应用到锰矿选矿领域，取得较大进展。

北京科技大学采用控制分散－剪切絮凝浮选新工艺进行微细粒菱锰矿及磷灰石单体矿物的分离，并从混合矿中有效地脱除了磷灰石杂质。采用水玻璃和HY－85混合分散剂，在油酸钠体系中可以从小于6.9μm的菱锰矿，小于7.8μm的磷灰石混合矿中(P=0.277%)获得锰品位39.35%，锰回收率66.02%的锰精矿，精矿中含磷0.133。

北京科技大学和长沙矿冶研究院都采用高梯度磁分离技术对花垣锰矿进行富锰降磷的试验。北京科技大学采用高梯度磁分离装置对微细粒菱锰矿进行了脱磷试验(－10μm占90%)，在适宜的PH值条件下，加入高效分散剂L₄₃₃，经一次强搅拌后矿浆体呈良好的分散态。经一粗一精高梯度磁分选后，可以从含锰23.60%，含磷0.0169%的试科中获得含锰27.50%，含磷0.137%的精矿，其中P/Mn为0.00498，达到烧后二级冶金用锰的标准。

长沙矿冶研究院对花垣锰矿采用高梯度磁选处理。原矿锰品位18.30%，磷品位0.201%，经处理后获得精矿含锰品位26.50%,磷品位0.122%，烧后锰品位可达40%，P/Mn＝0.0047，锰回收率57.78%。说明高梯度磁选是有效的。

武汉钢铁学院把磁种分选法首次运用于微细粒菱锰矿的分选，将锰品位为22.86%的菱锰矿和石英1∶1混合进行碱种分选，可使精矿锰品位提高到41.12%，回收率为98.32%。

中南工业大学采用振动高梯度及球团水浸降磷的新工艺处理花垣锰矿。球团水浸工艺获得较好的脱磷效果，东北工学院采用絮凝浮选工艺处理花垣锰矿也取得一定效果。

上述研究成果提供了大量的技术储备资料，为锰矿选矿技术的发展打下了坚实的基础，创造了有利的条件。

四、理论研究

近年来，锰矿选矿的理论研究受到重视，发展较快，特别是高等学校对锰矿选矿理论研究进行了大量工作。据不完全统计，先后有10多名硕士研究生进行了锰矿选矿新工艺及理论研究，获得一批学术价值较高的研究成果，对锰矿选矿研究和生产都有一定的指导意义。

北京科技大学对脂肪酸类捕收剂在菱锰矿浮选中的作用机理进行了研究，特别对混合捕收剂中各种药剂的台理配比及分选效果的结论，对选矿试验及生产都具有重要的参考价值。

北京科技大学对细粒菱锰矿和菱铁矿、绿泥石单体矿物分离的微观机理研究，武汉钢铁学院对微细粒菱锰矿和绿泥石悬浮体分离的微观机理的研究，为菱锰矿－绿泥石，菱锰矿－菱铁矿的分离提供了理论依据。

针对菱锰矿的特性和实际浮选中存在的问题，进行了较详细的研究。如水玻璃等调整剂在油酸钠－菱锰矿浮选体系中的作用，获得一些具有理论意义和可供实践参考的资料。同时还对微细粒菱锰矿选择性絮凝－浮选中的分散剂，絮凝帮，捕收剂的作用进行了较详细的研究。

武汉钢铁学院研究了pH值对细粒碳酸锰精矿絮凝沉降行为的影响，提出遵义锰精矿的浓缩脱水过程，无论采用自然沉降或高分子絮凝都与菱锰矿的等电点密切联系，其最佳PH值采用自然矿浆PH值即可，无需进行调整。

五、几点看法

难选锰矿选矿技术的重大进展，必将大大促进我国锰业生产的发展。

（一）对成熟的选矿技术应尽快着手规划应用于锰矿生产，筹建新厂或改造已有的选矿厂，如采用阶段磨矿，磁－浮－重联合流程处理遵义高铁锰矿，可以获得一、二、三级锰精矿，锰总回收率达76.38%。此项成果应尽快应用于生产。

（二）注意安排新没备的研制或将高效新设备尽快应用于锰矿选矿领域，如脉动高梯度磁选机具有很多优点，应安排锰矿选矿的试验工作。

（三）组织和安排锰矿选矿有效药剂的生产以及加强新的有效药剂的研制。

（四）继续支持和鼓励锰矿选矿新方法和理论研究，其研究成果必将促进锰矿选矿技术的更快发展。