矿产综合利用
Multipurpose Utilization of Mineral Resources
第1期2021年2月
·83·
收稿日期：2019-11-11；改回日期：2020-03-04
作者简介：贾宝亮（1987-）男，硕士，主要从事选矿研究工作
贾宝亮，孙亚峰，王小钊，王虎，白新悦
（陕西省地质矿产试验研究所有限公司，陕西 西安 710054）
摘要：该锰矿样品中含Mn 14.26%，TFe 11.90%，P 0.52%，P/Mn(0.036)>0.006%，Mn / Fe <3。物质成分研究结果表明该锰矿石属于高磷混合型铁锰矿石，矿石成分、矿石结构复杂。对该试样进行了粗粒抛尾、弱磁选、磁化焙烧锰铁分离等探索实验和原矿筛析、磨矿细度、强磁选等实验研究。最终采用原
矿-磨矿-强磁选别的工艺流程，获得了产率59.66%，精矿Mn 品位21.51%，回收率Mn 90.01%的锰精矿。
关键词：高磷；混合型铁锰矿；磁选
doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2021.01.013
中图分类号：TD951 文献标志码：A 文章编号：1000-6532（2021）01-0083-05
锰矿是一种钢铁工业常用的基本原料，95%以上用于冶金工业，特别是钢铁冶金工业[1]。我国的锰矿石资源储量不大，居世界第六位[2]。与国外相比，中国锰矿床主要以中、小型为主，锰矿资源平均品位相对较低，品质较差。通常表现为“粒度细、结构复杂、常含有硫、磷等有害杂质，另外还有一些锰矿石含铁过高，选矿难度较大” [2]，很难得到合格的锰精矿。以陕西镇安县某地难处理高磷混合型铁锰矿石为研究对象，结合该锰矿石特点，进行了相应的实验研究，确定了适宜的选矿工艺流程，并取得了良好的工艺指标。
1 实验样品
实验样品来自陕西镇安县某地，对该锰矿进
行了原矿化学多项分析、铁锰物相分析、原矿粒度组成分析及工艺矿物学研究。工艺矿物学物质成分研究鉴定结果表明，该锰矿矿石成分复杂，主要矿石矿物有含铁菱锰矿、菱铁锰矿、褐锰矿，次要矿物有硬锰矿、软锰矿、偏锰酸矿，方铁锰矿、针铁矿、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿等；脉石矿物以石英、绢云母、白云母、石榴子石为主，次为黑云母、绿泥石、磷灰石等。其中，矿石中少量黄铁矿、黄铜矿和磷灰石为该锰矿中硫、磷超标的主要因素。该锰矿石中主要含锰矿物均受到硬锰矿、软锰矿、针铁矿的不同程度交代，甚至形成微细粒“交生”的状态，以致于无法测量粒径。该锰矿化学多项分析、锰铁物相分析及粒度组成结果分别见表1 ~ 4。 表1 化学多项分析结果/%
Table 1 Chemical analysis results of multi-elements
TFe
Mn Cu Pb Zn S P Ti Co Na 2O CaO MgO Al 2O 3SiO 211.90
14.26
0.09
0.01
0.03
0.44
0.52
0.56
0.016
0.066
2.95
0.19
5.47
40.34条形刷
2021年
矿产综合利用
·84·
表2 锰物相分析结果
表3 铁物相分析结果
表4 粒度组成结果
Table 2 Results of manganese phase analysis
Table 2 Results of iron phase analysis
Table 4 Particle size composition results
相名
碳酸锰中锰
软锰矿中锰赤铁矿中锰硅酸盐
中锰总锰
hdpe线性排水沟
含量/%7.172.380.944.2514.74占有率/%48.6416.156.38
28.83100.00
相名
磁铁矿中铁赤、褐铁
矿中铁
菱铁
矿中铁硫化矿中铁硅酸
绝缘法兰铁中铁总铁
含量/%0.106.501.340.183.4511.57占有率/%0.8656.1811.58
1.5629.82100.00
粒 级/mm 产率/%品位 /%分布率/%Mn Fe Mn Fe +1.00
24.1610.819.6918.29 19.64 -1.00 +0.407.6414.2312.287.61 7.87 -0.40 +0.15416.4215.4211.5417.73 15.90 -0.154+0.07436.8816.0413.4841.43 41.72 -0.07414.9014.3111.8914.93 14.87 原 矿
100.00
14.28 11.92 100.00 100.00
从表1 ~ 3分析结果可以看出该锰矿主要金属元素为锰和铁，有害元素为磷、硫。锰主要赋存在碳酸锰、硅酸锰矿及部分软锰矿中，铁主要赋存于赤褐铁矿、硅酸铁和菱铁矿中。按照锰矿自然类型划分，该锰矿中碳酸锰矿物与氧化锰矿物含量均未超过85%，为混合型铁锰矿。
从表4看出，该锰矿试验样-1 mm 粒级中锰、铁品位基本接近于原矿，且分布率与产率基本成正相关，锰、铁元素在该锰矿中分布较均匀。
2 结果与分析
2.1 探索实验
针对该锰矿石，在实验室进行了弱磁选铁、粗粒抛尾富集锰元素和原矿磁化焙烧锰铁分离等探索实验。其中弱磁选铁探索实验，由于原矿中所含磁性铁矿物极少，在实验室实验中磁性产品产率为0%；粗粒抛尾富集锰元素探索实验，所得精矿产品与尾矿产品的锰品位与原矿锰品位相差不大，且抛尾时矿石锰元素损失量较大，粗粒抛
尾不适宜该矿石；磁化焙烧锰铁分离探索实验，
所得铁精矿铁品位为22.70%未达到铁精矿相应要求的指标且含锰较高，锰品位达24.19%，锰精矿锰品位为21.76%，含铁14.20%，锰精矿指标也不理想、焙烧成本也较高。从探索实验结果结合原矿工艺矿物学研究、原矿分析、锰铁物相分析及原矿筛析结果可看出磁化焙烧锰铁分离不适合该锰矿石。磁化焙烧锰铁分离探索实验流程见图1，实验结果见表5。
图1 磁化焙烧锰铁分离实验流程
Fig. 1 Test flow chart of separation of ferromanganese by
magnetization roasting
表5 磁化焙烧锰铁分离实验结果
Table 5 Test results of separation of ferromanganese by
magnetization roasting 粒 级/mm 产率/%品位 /%分布率/%
Mn Fe Mn Fe 铁精矿23.7424.1922.7034.7138.89锰精矿36.5221.7617.8048.0246.91尾矿39.747.194.9517.2714.20焙烧产品
100.00
16.5513.86100.00100.00
2.2 实验室条件实验
锰矿选矿工艺方法通常有重选、磁选、浮选、火法富集、化学选矿及多种方法联合选矿工艺[3]。通过探索实验结合工艺矿物学研究、原矿分析、锰铁物相分析及原矿筛析结果可以印证该铁锰矿石主要特
点为高磷高铁，锰、铁矿物交织嵌布均匀，且磁性铁矿物极少。根据物质成分鉴定结果中锰矿物、铁矿物成分显示这些矿物均属于弱磁性矿物，通常采用湿式强磁选机进行选别可得到较理想选矿指标[4]。实验室设备选用SLON-100
型
第1期2021年2月
·85·
强磁选机，通过磨矿细度、磁场强度、冲洗水流量、磁介质、脉冲次数等实验，最终采用原矿-磨矿-强磁场粗选工艺流程获得较满意的锰精矿。实验工艺流程见图2。
图 2 磁选实验流程
Fig. 2 Magnetic separation test flow chart
2.3 磨矿细度实验
磨矿细度对目的矿物与脉石矿物分离有较大影响。在磁场强度：1.0 T ，脉冲次数：200次/min ，磁场介质：2 mm 钢棒，冲洗水流量5.0 L/min 的条件下，考查了磨矿细度对锰矿磁选的影响。
图 3 磨矿细度实验结果
Fig. 3 Test results of grinding fineness
从图3看出，随着磨矿细度增加，锰精矿品位缓慢上升，锰回收率随着磨矿细度增加先缓慢增加随后下降，当磨矿细度为-0.074 mm 82.84%时，选矿指标较好，确定磨矿细度为-0.074 mm 82.84%。2.4 磁场强度实验
磁场强度影响锰、铁矿物的磁选选别效果，磁场过大会导致机械夹杂严重影响精矿质量，磁场过小会导致目的矿物损失过大。在磨矿细度，-0.074 mm 82.84%，脉冲次数200次/min ，
磁场介质2 mm 钢棒，冲洗水流量5.0 L/min 的条件下，考查了磁场强度对锰矿磁选的影响。
图 4 磁选强度条件试验结果
Fig. 4 Test results of intensity of magnetic separation
从图4看出，随着磁场强度增加，锰回收率逐渐增加，锰品位先缓慢增加，随后开始下降。当磁场强度为1.0 T 时，磁选精矿品质回收率指标相对较好，确定磁场强度为1.0 T 。2.5 强磁选机冲洗水流量实验
强磁选机冲洗水流量对精矿质量、处理量、回
收率、水循环用量等有影响，在磨矿细度-0.074 mm
82.84%，磁场强度1.0 T ，磁场介质2 mm 钢棒，
脉冲次数200次/min 的条件下，考查了强磁选机冲洗水流量对锰矿磁选的影响。
图 5 强磁选机冲洗水流量实验结果
Fig. 5 Test results of flushing water flow of high-intensity
magnetic separator
从图5看出，当冲洗水流量4.2 L/min 时，磁选精矿品质回收率指标相对较好，确定冲洗水流量4.2 L/mi
n 。
精矿锰品位/%
精矿锰回收率/%
磨矿细度-0.074 mm 含量/%
精矿锰品位/%
精矿锰回收率/%
磁场强度/T
精矿锰品位/%
精矿锰回收率/%
冲洗水流量/(L·min -1
)
贾宝亮等：陕西镇安某高磷混合型铁锰矿选矿实验研究
30
25
20
15
10
23.0
22.522.0
21.5
21.0
2021年
预埋槽道矿产综合利用
·86·
2.6 强磁选机磁介质实验
磁介质对磁选机磁场及矿浆过流有影响，间接影响到精矿质量、处理量。适当增大介质直径有利于磁性物的回收，但介质直径过大时反而会降低对磁性物的捕捉能力，针对不同物料应考虑确定适宜的磁介质直径、充填率[5]。 在磨矿细度-0.074 mm
82.84%，磁场强度1.0 T ，冲洗水流量4.2 L/min ，脉
冲200次/min 的条件下，考察了强磁选机磁介质对锰矿磁选的影响。
图 6 强磁选机磁介质实验结果
Fig. 6 Test results of magnetic medium of strong magnetic
separator
从图6看出，使用2 mm 钢棒磁介质时选矿指标相对较好，确定磁介质为2 mm 钢棒。2.7 强磁选机脉冲次数实验
脉冲次数同样也影响锰矿磁选选别效果，脉冲次数过高，冲刷力度大，导致虽然精矿质量较高，但锰金属量损失较大，脉冲次数过低导致机械夹杂严重影响精矿品质。在磨矿细度-0.074 mm
82.84%，磁场强度1.0 T ，冲洗水流量4.2 L/min ，
磁场介质2 mm 钢棒的条件下，考察了强磁选机脉冲次数对锰矿磁选的影响。
从图7看出，随着脉冲次数的增加锰精矿品位缓慢提高，但锰精矿锰回收率随着脉冲次数增加而降低，当脉冲100次/min 时，磁选精矿品质回收率指标相对较好，确定脉冲次数100次/min 。
图 7 强磁选机脉冲次数实验结果
Fig. 7 Test results of pulse times of high- intensity magnetic
separator
2.8 最终流程验证实验
在上述实验的基础上，选择较佳工艺条件进行验证实验。试验条件为：磨矿细度-0.074 mm
82.84%，磁场强度1.0 T ，磁选冲水量4.2 L/min ，2 mm 钢棒介质，磁选脉冲100次/min 。实验工艺
流程见图2，验证实验结果见表6，最终锰精矿质量分析结果见表7。
表 6 最终流程验证实验结果
表 7 锰精矿质量分析结果/%
Table 6 Test results of final process validation Table 7 Quality analysis results of manganese concentrate 产品名称产率/%锰品位/%锰回收率/%
精矿59.6621.5190.01尾矿40.343.539.99原矿
100.00
14.26
100.00
Mn TFe S P 21.51
15.05
0.13
0.18
精矿锰品位/%
精矿锰回收率/%
磁介质
精矿锰品位/%
精矿锰回收率/%
脉冲次数/(次·min -1
永磁接触器)
从表7看出，该锰精矿Mn+Fe 为36.56，精矿中P/Mn 为0.008，S/Mn 为0.006，根据行业标准YB/T 319-2005，可达到冶金用锰矿石品质要求中B 类BMn 22 III 的要求，试验指标较为理想。
3 结 论
5g怎么做
（1）陕西镇安某锰矿含锰 14.26 %，铁11.90 % ，磷 0.52%，P/Mn 远大于0.006%，Mn / Fe <3，属于
高磷混合型铁锰矿石。
23.22.22.22.22.22.21.21.21.21.21.24
22
20
18
16
第1期
2021年2月·87·
（2）物质成分研究结果表明该锰矿矿石成分较为复杂，主要含锰矿物含铁菱锰矿、菱铁锰矿凝胶体多呈球状、鲕状，且与其他锰、铁矿物均紧密相交。锰铁难以实现分离，只能以含铁锰精矿形式生产铁锰精矿粉。
（3）该锰矿石中含有少量黄铁矿、黄铜矿、磷灰石，硫、磷属于有害元素，通过磨矿-磁选流程在适宜的工艺条件下锰精矿中硫、磷可以降至合格范围。
（4）通过预先粗粒抛尾富集锰元素、弱磁选铁、磁化焙烧锰铁分离探索实验，表明该锰矿铁锰难以分离。
（5）通过磨矿细度、强磁选机磁场强度、冲洗水流量、磁介质和脉冲次数等条件实验，最终采用原矿-磨矿-强磁场粗选的工艺流程，获得了产率59.66%，精矿Mn品位21.51%，Mn回收率90.01%的锰精矿，工艺流程简单，选矿指标较好。参考文献:
[1] 邵厥年，陶维屏.矿产资源工业要求手册[M].北京：地质出版社，2014:95-103.
SHAO J N, TAO W P. Handbook of Requirements for mineral Resources Industry [M]. Beijing: Geological Publishing House, 2014:95-103.
[2] 王运敏，田嘉印，王化军, 等.中国黑金属矿选矿实践[M].北京：地质出版社，2008:458-462.
WANG Y M, TIAN J Y, WANG H J, et al. Mineral processing practice of Ferrous metal ore in China [M]. Beijing: Geological Publishing House, 2008:458-462.
[3] 谢丹丹，童雄，张洪花，等.铁锰矿的选矿工艺及其研究进展[J].中国锰业, 2016 (5):4-6.
XIE D D, TONG X, ZHANG H H, et al. Mineral processing technology of ferro manganese ore and its Research Progress [J]. China Manganese Industry, 2016 (5):4-6.
[4] 王宇斌，卫亚儒，王肖飞，等.甘肃某铁锰矿选矿试验研究[J].矿产保护与利用, 2019 (5):31-34.
WANG Y B, WEI Y R, WANG X F, et al. Experimental Study on dressing of a certain iron and manganese ore in Gansu [J] Mineral Protection and Utilization, 2019 (5):31-34.
[5] 李文博，汤玉和，韩跃新，等.聚磁介质对高梯度磁选效果的影响[J].金属矿山, 2013 (12):105-107.
LI W B, TANG Y H, HAN Y X, et al. Effect of polymagnetic media on high gradient magnetic separation [J]. Metal Mines, 2013 (12):105-107.
Experimental study on Beneficiation of a High Phosphorus Mixed Ferromanganese Ore in
Zhenan, Shaanxi Province
Jia Baoliang, Sun Yafeng,Wang Xiaozhao,Wang Hu,Bai Xingyue
(Shaanxi Geological and Mineral Experimental Research Institute Co., Ltd, Xi'an, Shaanxi ,China) Abstract: The manganese ore sample contains Mn 14.26%, TFe 11.90%, P 0.52%, P / Mn (0.036) > 0.006%, Mn / Fe < 3. The study results of material composition show that the manganese ore belongs to high phosphorus mixed ferromanganese ore with complex ore composition and structure. The exploration tests of coarse-grained tailing, weak magnetic separation, magnetic roasting manganese iron separation and the tests of raw ore screening, grinding fineness and strong magneti
c separation were carried out. Through the test flow of raw ore grinding and strong magnetic separation, a manganese concentrate with the yield of 59.66%, concentrate Mn grade of 21.51% and recovery of 90.01% was obtained.
Keywords: High phosphorus; Mixed ferromanganese; Magnetic separation
贾宝亮等：陕西镇安某高磷混合型铁锰矿选矿实验研究
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议