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新疆卡朗沟锰矿床矿石特征及加工技术性能评价 杨 硕①马代海②伊其安① （①新疆地质调查院乌鲁木齐 830000②四川地质矿产勘查开发局物探队成都 610072） 摘要新疆卡朗沟锰矿是新疆库车县正在开采的一个小型锰矿。卡朗沟锰矿石锰矿石主要以优质富锰矿和占有一定量的贫锰矿石 组成， 由于矿石质量好， 曾有个体及地方性企业进行小规模开采， 在开采过程中有部分贫锰矿石 （Mn含量在18～23） 无法利用， 为不断提高 贫锰矿资源的综合利用水平， 实现锰矿选矿技术向生产规模转化， 对区内锰矿石做了小型选矿试验， 由于区内锰矿矿石类型、 品位和产出特征 基本一致， 因此可比性较强， 并利用其试验结果， 对区内锰矿石加工技术性能进行对比研究， 供以后更深入的地质工作参考。 关键词卡朗沟锰矿矿石特征技工技术性能 锰矿是一种重要的战略资源， 特别是富锰矿和 优质锰矿资源， 已被我国列为紧缺矿种[1]。锰是钢的 基本元素， 是对钢及其钢材性能产生重要影响的合 金化元素[2]。近几年来， 随着国民经济及冶金工业的 快速发展， 对锰的需求日益递增， 供需矛盾日益突 出， 其发展势头较好。卡朗沟锰矿位于新疆库车县 城北120 km库车县与拜城县交界处， 估算锰矿石资 源量146.85万吨， 均为优质锰矿和优质富锰矿， 其中 富矿89.90万吨， 贫矿56.95万吨， 有望形成小型规模 矿体， 开发利用本区锰矿资源， 是国家锰矿资源找矿 部署的重要组成部分[3]， 对持续发展新疆的钢铁工业 及西部大开发战略有积极的推动作用。 1 地质背景 矿区大地构造位置属哈里克-巴伦台早古生代 弧沟带。出露的地层主要为上志留统-下泥盆统阿 尔滕柯斯组 （S3-D1a） ， 为海相碎屑岩、 基性火山岩、 硅 质岩夹碳酸盐岩组合， 锰矿呈层状赋存于硅质岩层 中， 矿区东部大面积出露带状分布的华力西期的闪 长岩 （δ41b） 。矿区位于南天山褶皱带-哈里克复背斜 南翼， 总体呈向南倾斜的单斜构造， 层间小褶曲发 育， 区内以断裂构造为主， 受两条深大断裂控制， 分 别是卡拉苏-阿尔腾柯斯深大断裂， 阿尔腾柯斯河下 游-卡郎沟深大断裂[4]。 2 矿床特征 2.1 矿体特征 矿区内已发现有不同规模的锰矿 （化） 体9个， 均 严格受岩性和层位的控制， 主要集中赋存于阿尔滕 柯斯组下亚组 （S3-D1ab） 第二岩性段和第五岩性段中 下部的 （含锰） 硅质岩中。各矿 （化） 体大致平行或呈 斜列式成带分布， 呈似层状、 脉状、 透镜状产出， 总体 走向近东西， 倾向南， 倾角50～80， 单个矿体一般长 几十至几百米， 厚度1～3 m不等。与围岩呈整合接 触， 界线清晰。其中， Ⅰ、 Ⅸ、 Ⅴ矿体赋存于矿区南部 的第二岩性段内， 构成区内锰矿南带的主体， Ⅱ、 Ⅲ 矿体赋存于矿区北部的第五岩性段内， 构成区内锰 矿带的北带。各矿体范围内又有一个或几个规模不 等的矿体组成[5]。 2.2 矿石特征 卡郎沟矿区各矿段矿体的矿物组分基本一致， 大致可分为氧化锰矿石、 硅酸锰矿石和混合型矿石， 其矿石矿物主要为硬锰矿， 次为蔷薇辉石及少量褐 铁矿、 赤铁矿、 磁铁矿等。脉石矿物主要为石英、 碧 玉 （玉髓） 、 碳酸盐矿物及少量斜长石。其它矿石矿 物如赤铁矿、 褐铁矿等含量较少， 主要呈胶状集合 体、 粉末点状、 尘点状分布。矿石常见的结构主要 为它形晶粒结构， 局部具胶状结构。矿石构造主要 为致密块状构造、 细脉-团块状构造、 条带状构造、 稠密浸染状、 星点浸染状、 脉状构造等。各主要矿 物特征如下 硬锰矿 呈它形粒状及粒状集合体， 粒径＜0.02 mm， 个别集合体状分布的粒径可达0.06 mm， 呈不均 匀团块状、 似条带状、 稠密浸染状分布， 局部在硬锰 矿条带中见有微量不规则尘点状褐铁矿及细小零星 状磁铁矿。硬锰矿是氧化锰矿石的主要组成， 常见 于地表及地表以下几米至几十米深范围内。 蔷薇辉石 浅肉红色-蔷薇色， 短轴状， 不规则 DOI10.16206/ki.65-1136/tg.2015.S1.007 2015年新 疆 有 色 金 属19 增刊1 粒状， 粒径0.02～0.8 mm， 多在0.2～0.3 mm， 与石英 镶嵌不均匀聚集体散布， 在局部蔷薇辉石聚集区可 见略成宽板状的斜长石具聚片双晶， 边缘及内部有 石英半镶嵌和包裹， 晶形不齐整。蔷薇辉石是硅酸 锰矿石的主要组成， 俗称桃花石， 分布于氧化锰矿 石层下部。 石英 呈显微隐晶质到显微粒状等轴-近等轴粒 状平直镶嵌， 粒度 0.06～0.3 mm， 集中在 0.1～0.2 mm， 整体结晶好， 较均一， 在石英中不均匀分布有碳 酸盐集合体。 碧玉 （玉髓） 呈显微隐晶质， 整体显示微弱光 性， 有干涉色和消光位变化， 但分不清晶粒， 单晶表 现不明， 局部不均匀重结晶偏交的团块状或断续脉 石英单晶它形可辨， 并有隐晶质-显微隐晶质碳酸盐 矿物集合体。局部较破碎处见有锰矿物呈细-微细 脉穿插。 2.2.1 有益组分 锰矿石中有益组分主要为Mn， 根据基本分析结 果和矿石Mn含量变化特征及相对稳定区间， 将其按 品级分为富锰矿和贫锰矿。各矿段矿体的Mn品位沿 走向及倾向上品位变化呈波浪状起伏， 向深部品位变 富的趋势较明显。品位变化系数在14.14～33.61 之间， 均小于50， 属品位变化较稳定的矿体。 2.2.2 有害组分 锰矿石中有害组分主要为 SiO2， 次为 P、 TFe 等。各矿段矿体不同品级 SiO2的含量均超过冶金 用锰矿石的要求， 属高硅矿石。SiO2与Mn品位之间 呈明显的负相关关系， 当 Mn 品位高时， SiO2品位 低； 反之， SiO2含量就高。各矿体中 P 的含量均较 低， 一般P含量小于0.05， 大多小于0.03， 仅在局 部P含量大于0.1， 各矿体P含量均低于冶金用锰 矿石的要求， 属低磷矿石。磷的含量分布零乱， 在 空间上变化无规律， 其他有害组分含量均较低， 不 影响矿石质量。 2.3 矿床成因 关于卡朗沟锰矿的成因， 前人有两种不同的 认识， 一种成因观点认为属浅海相火山喷流-沉积 型， 认为矿体的形成是在海底火山喷发前后， 由火 山气 （液） 喷流， 从深部将锰质带入断陷盆地的小 型洼地中沉积而成； 另一种观点认为矿床的成因 属海相火山喷发-沉积型， 认为矿体的形成是在海 相环境中， 由于火山作用提供了成矿物质来源， 在 一定的成矿环境中成矿。经过对锰矿床的综合研 究分析， 并根据矿区内锰矿的基本地质特征， 对本 区矿床成因进行了粗浅的探讨分析， 较为赞同前 者的成因观点， 即应属浅海相火山喷流-沉积型矿 床。该锰矿成因类型与贵州二叠纪锰矿[6]、 新疆阿 克陶锰矿均可对比[7]。 3 矿石加工性能 本次试验委托北京矿冶研究总院机械研究所完 成， 试验矿样的矿石类型为氧化锰 （硬锰矿） 和硅酸 锰 （蔷微辉石） 的混合型矿石， 该类型矿石为矿区的 主要矿石类型之一。矿样分富矿和贫矿分别采取， 贫矿的入选品位为Mn含量21.31， TFe品位0.75； 富 矿 的 入 选 品 位 为 Mn 含 量 29.77 ， TFe 品 位 1.02。试验所用矿样中的贫矿样接近于矿区贫矿 石的品位， 富矿样则相对略低。试验样品采用Φ 300 mm惯性圆锥破碎机进行开路破碎， 破碎后的样 品经过缩分取样、 筛分、 制成试验用样品， 破碎后的 粒级分布见表1。 表1样品破碎后的粒级分布表 粒级分布 mm -10～5 -5～3 -3～1 -1～0.2 0.2 合计 贫矿 重量g 15.0 109.5 481.0 244.5 143.0 933.0 产率 1.52 10.3 48.44 24.61 14.40 100 富矿 重量g 307.0 441.5 483.0 80.5 79.5 139.5 产率 22.06 31.73 34.71 5.79 5.71 100 试验内容包括设备条件试验、 磁场条件试验和 辊转速试验； 矿物工艺条件包括全粒级分选试验和 分级分选试验； 试验装置为试验室RGC150400型永 磁辊式强磁选机。磁场强度试验结果见表2， 辊转试 验结果见表3。 从表2中可以看出， 当磁场强度在700 mt时， 虽 然精矿品位有所提高， 由24.77提升至31.69， 但尾 矿品位偏高， 达到12.07， 且精矿产率 （47.10） 及回 收率 （70.04） 偏低， 这样使得资源严重浪费， 因此磁 场强度选择在1 300 mt时较适宜。 新 疆 有 色 金 属20 （注 磁场强度恒定为1 300 mt） 表2 磁场强度试验结果表 矿石品级 贫矿 富矿 矿样 全粒级 全粒级 给矿质量 g 1 000 1 000 1 500 1 500 试验条件 rpm 139 139 139 139 磁场强度 mt 1 300 700 1 300 700 精矿重量 g 789 471 1141 748 原矿品位 10-2 21.31 21.31 29.77 29.11 精矿品位 10-2 24.77 31.69 36.77 42.06 尾矿品位 10-2 7.64 12.07 7.24 12.42 精矿产率 79.80 47.10 76.04 49.87 精矿回收率 92.76 70.04 93.92 71.36 （注 精矿产率为称量产率， 1mt10GS） 矿石品级 贫矿 富矿 矿样 全粒级 全粒级 给矿质量 g 1 000 1 000 1 000 1 000 1 500 1 500 试验条件 rpm 139 208 278 347 139 208 精矿重量 g 789 656 297 161 1 141 784 原矿品位 10-2 21.31 21.31 21.31 21.31 29.77 29.77 精矿品位 10-2 24.77 28.09 34.52 37.30 36.77 42.06 尾矿品位 10-2 7.64 8.38 15.73 18.24 7.24 12.42 精矿产率 79.80 65.60 29.70 16.10 76.04 49.87 精矿回收率 92.76 84.47 48.11 28.18 93.92 71.36 将磁场强度稳定在1 300 mt进行辊转速试验， 由 表3结果可看出， 不管是贫矿还是富矿， 分选辊转速 对分选后的精矿品位和回收率的影响都很大， 表现 为辊转速越快， 分选后的精矿品位越高， 但尾矿流失 也越多。 富矿样在辊转速从139 rpm提高到208 rpm时， Mn精矿品位从36.77提高到40.06， 而尾矿品位从 7.24大幅提高到18.47， 尾矿流失过多， 因此富矿 样当辊转速达到139 rpm时， 就能取得较好的选别指 标， 不需要进行辊转速度提高的试验。 矿石品级 贫矿 富矿 矿样 mm -10～5 -5～3 -3～1 -1～0.2 -10～5 -5～3 -3～1 -1～0.2 -10～5 -5～3 -3～1 -1～0.2 -10～5 -5～3 -3～1 -1～0.2 给矿质量 g 804 1 000 1 500 500 500 750 1 000 500 500 750 1 000 500 1 500 1 500 1 500 500 试验条件 rpm） 139 139 139 139 208 208 208 208 278 278 278 278 139 139 139 139 精矿重量 g 573 795 1 265 400 325 405 618 330 151 154 296 205 1 084 1 200 1 290 425.5 原矿品位 10-2 21.31 23.42 22.20 19.58 21.31 22.68 21.76 19.50 21.31 22.68 21.76 19.58 28.91 31.10 30.90 28.05 精矿品位 28.65 28.65 25.65 23.90 30.01 33.19 33.09 29.53 37.21 39.47 39.20 36.40 38.6 38.06 34.15 31.49 尾矿品位 3.10 3.14 3.63 2.27 5.15 12.76 7.71 4.01 14.49 20.53 14.83 0.56 5.06 7.18 10.90 8.42 精矿产率 71.27 79.50 84.33 80.03 65.00 54.00 61.80 64.00 30.20 20.53 29.60 41.00 72.27 80.00 86.02 85.09 精矿回收率 95.82 97.25 95.75 97.69 91.54 79.02 95.75 98.39 52.42 35.73 53.32 76.22 95.14 96.00 95.07 95.56 表4 分级分选验结果表 表3 辊转速试验结果表 从表 4 试验结果看， 贫矿样当辊转速达到 208 rpm时， Mn精矿品位可达到29.53～33.19； 当辊转 速达到278 rpm时， 精矿品位达到36.40～39.47， 但精矿产率及回收率均大幅度降低， 产率相对208 rpm时降低20～30， 回收率相对208 rpm时降低 20～40， 综合看来贫矿样辊转速时208 rpm较为 适宜。 杨硕， 马代海， 伊其安 新疆卡朗沟锰矿床矿石特征及加工技术性能评价 2015年21 增刊1 据以上各表试验结果看， 矿石品级与可选性能 有很大关系。矿石品位低， 其可选性较差， 分选后 Mn精矿品位达到30 以上时， 其尾矿品位也较高； 矿石品位较高， 其可选性也较好， 分选后的Mn精矿 品位可达到 35以上， 而尾矿品位也较低， 且其粒 度越粗， 可选性越好， 分选后的品位也越高。分选 辊转速会对分选后的精矿品位和回收率产生影响， 辊转速提高， 精矿品位就会提高， 但尾矿流失同时 亦会增加。由此可知， 对于分选后精矿品位没有达 到要求的部分， 可以通过提高分选辊转速提高品 位， 从全粒级分选结果看， 辊转速从 139 rpm 提高 347 rpm 时， 精矿品位从 24.77 提高到 37.30， 提 高幅度较大， 对于分级分选时品位较低的细粒部分 矿物， 通过提高辊转速， 使其达到要求， 或最终精矿 混合达到选矿的目的。通过以上数据的分析， 推荐 两种不同的选矿工艺流程， 分别适用于贫矿和富 矿， 以使其达到效益最大化， 贫矿工艺流程见图1， 富矿工艺流程见图2。 图1 贫矿选矿工艺流程图 图2 富矿选矿工艺流程图 4 结 论 （1）卡朗沟锰矿石按矿物组合矿石性质特征可 分为三类， 即氧化锰 （硬锰矿） 矿石、 硅酸锰 （蔷薇辉 石） 矿石和混合型矿石。氧化锰矿石主要产于地表， 硅酸锰矿石产于地下深处， 一般为贫锰矿石， 混合型 矿石分布于两者的过渡段， 具两类矿石的特征， 一般 品位高， 是主要矿石类型。 （2）锰矿石中有益组分主要为Mn， 按品级可划 分为富锰矿和贫锰矿； 锰矿石中有害组分主要为 SiO2， 次为P、 TFe等。SiO2的含量均超过冶金用锰矿 石的要求， 属高硅矿石； P含量均低于冶金用锰矿石 的要求， 属低磷矿石。 （3）前人对卡朗沟锰矿的开采方式过于单一， 存 在明显不足， 资源浪费严重。磁场、 辊转速与矿石粒 级是影响矿石加工效率的重要因素， 针对富矿石和 贫矿石经过多次试验， 确定了相对合理的选别指 标。磁场强度选择1 300 mt较适宜， 富矿石辊转速 139 rpm最为适宜， 贫矿石分级分选时品位低的细粒 部分可提高辊转速以达到要求。 参考文献 [1] 邱俊， 吕俊， 王桂芳. 中国锰矿资源的分布及矿物学特 征[J]. 现代矿业， 2009, 2596-7. 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