我国锰矿石选矿技术及发展.pdf

●●●○技术讲座 ■ 第1讲 我 国 锰 矿 石 选 矿 技 术 及 发 展 温 英 李建明 胡邦成 全国锰矿技术委员会,长沙,410006 摘 要 对我国几大类型难选锰矿的选矿工艺特点进行了扼要的介绍和论述,就 锰矿资源的合理开发利用提供了一些途径,并介绍了我国锰矿选矿的最新成果 和发展趋势。 关键词 锰矿 选矿技术 发展 Manganese Ore Processing Technology and Its Development in China Wen Ying Li Jianming Hu Bangcheng National Committee of Manganese Mine Technology , Changsha ,410006 ABSTRACT A brief description and a discussion are made on the features of the separation processes for various kinds of difficult - to - process manganese ores in China. Some ways for reasonably developing and utilizing manganese mineral resources are presented. In addition , the recent achievements and development trend of manganese ore processing technology at home are described as well. KEY WORDS Manganese ore Mineral processing technology Development 1 概 述 我国锰矿资源丰富,但由于 “贫、 细、 杂”3大难题的困扰,使锰矿资源没有得到 有效的开发利用。自80年代初冶金部全 国锰矿技术委员会成立以来,全面加强了 对锰矿资源的地质、 采矿、 选矿和冶金及深 加工工作,特别是在工艺、 技术及设备上组 织了多次技术攻关。10多年来,取得了一 系列锰矿重大科研成果,并付之于生产实 际。在锰矿选矿方面,主要有 1研制出了几种干湿式、 中、 粗粒中 强磁场磁选机,改变了经细粒强磁选或浮 选、 重选为主的格局,实现了锰矿的中、 粗 粒集合体中强磁场选矿,大大提高了选矿 效率,降低了选矿成本; 2在选矿工艺上,采用 “选 冶” 、 “磁 浮” 、“磁 重” 等联合选别流程解决 了一系列难选锰矿的 “贫、 细、 杂” 问题,使 难选锰矿得到了较大程度的合理开发和利 用。下面就我国几大类型锰矿的选矿科研 成果与实践及选矿发展趋势进行论述。 2 难选低品位碳酸锰矿的选矿 2. 1 花垣型高磷贫锰矿 花垣锰矿位于湖南湘西的花垣县境 第16卷第1期 1998年2月 中 国 锰 业 CHINA′S MANGANESE INDUSTRY Vol. 16№1 February 1998 内。该矿为一大型高磷、 高硅、 低铁贫碳酸 锰矿床,与其相邻的贵州松桃锰矿、 四川秀 山锰矿均属同一类型,总贮量约1亿t。 矿石中平均含锰19 左右,含锰矿物 主要为菱锰矿,有害元素以磷灰石形式存 在,脉石矿物主要是石英及粘土矿物伊利 石为主 , 其次有绢云母、 长石、 黄铁矿、 炭 质有机质、 赤褐铁矿、 方解石、 白云石 等。 该锰矿资源由于含P高, P/ Mn 0111～01015 冶金用锰要求P/ Mn≤ 01005 ,所以在中、 小型开发中,主要通过 控制采矿将含磷较低的锰矿石通过手选、 强磁选别强磁选可以脱一部分磷及焙烧 后,作冶金用锰矿石出售。由于原矿含钙、 镁、 铁较低,所以对于含磷高的锰矿通过手 选及粗中粒强磁选,打成粉后,是较好的化 工锰粉及生产电解金属锰的原料。目前在 花垣锰矿三角地带已有数家锰矿粉厂及电 解金属锰厂。而对于大规模开采该地区的 锰矿作冶金用锰,就必须考虑经济合理可 行的方法脱磷,以满足冶金用锰对杂质磷 的要求,通过20多年的努力,特别是国家 科委、 冶金部等组织的 “七五” 科技攻关使 该高磷贫锰矿的脱磷难题取得了突破性进 展。主要脱磷工艺有“选 冶联合流程 炉外脱磷工艺” 及 “强磁选富锰 黑锰矿 法脱磷”,其中冶金工业部长沙矿冶研究院 完成的 “选 冶联合流程炉外脱磷” 扩大 试验获得了优质硅锰合金,其原则流程见 图1。 另还进行了大量 “细磨 深选。及 “超 细磨深选” 试验。深选方法主要有浮选及 高梯度磁选等,但由于锰、 磷矿物嵌布粒度 微细,二者可浮性又相近,且磁团聚现象又 易造成磷矿物的严重夹带,而且浮选及高 梯度磁分离的工艺复杂,在小型试验阶段 也未取得过较理想的选别指标。 图1 花垣锰矿选、 冶联合流程 流程中强磁粗选作业场强为111～113T; 中磁精选作业场强为015～016T。 2. 2 遵义型高铁、 高硫贫碳酸锰矿 贵州遵义锰矿工业总储量3 400万t , 为一大型锰矿,但矿石含锰低,含铁、 硫高, 嵌布粒度较细,属难选矿石,该矿石必须经 过富锰除杂后才能利用。矿石中有用矿物 主要为菱锰矿、 钙菱锰矿;有害矿物主要 是黄铁矿;脉石矿物主要有高岭石、 蒙脱 石、 绿泥石、 石英 玉髓、 绢云母,另有少量 的石膏、 重晶石、 天青石等。原矿含锰 18150 左右,含硫4138 左右。 遵义铁合金厂对所属的团溪锰矿所供 烧结锰矿的含锰、 含硫量有越来越严格的 要求,因此为保证烧结矿质量,团溪锰矿的 烧结矿生产工艺走过了3个历程采 烧; 采矿 中、 粗粒强磁选 烧结;采 选 配 矿 烧结。其中 “采 烧” 工艺的烧结矿含 锰29 ,硫只在烧结过程中挥发掉一部分 SO2气体;而在 “采 选 烧” 工艺中,强磁 选作业可起到明显的富锰降硫作用,使烧 结矿含锰提高到32 ～35 ,硫降至 215 左右,磁选过程可脱除55 的硫。 但由于原矿含硫高达413 左右,所以其 35第1期温英等我国锰矿石选矿技术及发展 烧结矿含硫仍难以达到总厂提出的含硫须 低于118 的要求。为此该矿采取了配外 购 “富锰、 低硫” 氧化矿烧结的措施,使出厂 的烧结矿含硫降到了允许值118 以下, 其外购氧化锰矿的配矿比例为14 ～ 15 。 遵义锰矿属于大型矿山,多年来国家 一直注重对该矿山资源的合理开发利用, 并对选厂进行过几次大的生产改造。1986 年又将遵义贫锰矿富锰降铁试验研究课题 列为国家 “七五” 攻关项目,要求达到的选 矿技术指标为1级锰精矿产率20 ,2级 锰精矿产率60 ,3级锰精矿产率20 , 综合锰精矿中的锰回收率为75 ,完成该 项任务后,不仅能为遵义铁合金厂冶炼中 低碳锰铁提供充足的原料,且将会突破我 国同类型锰矿石的选矿技术难关。 冶金部马鞍山矿山研究院、 长沙矿冶 研究院等多家科研院校进行了 “富锰 降 硫、 铁” 的联合攻关,其中马鞍山院的最终 扩试原则方案见图2。 采用阶段磨矿 强磁选 浮选及重选 的细磨深选方案,取得了表1所示的连续 扩大试验指标。 表1 遵义锰矿连续扩大试验结果 产品名称产率 品 位 MnFeS Mn/ Fe 回收率 MnS 综合锰精矿46156 3010751990150 5102761386163 总尾矿481418166816631122218742178 硫精矿51032174 34112 35130017550159 原 矿100100 1813381703151 2111100100 100100 3 难选氧化锰矿的选矿 氧化锰矿的矿石特点一般为矿石含 泥,含水高,易泥化,锰矿物与脉石矿物的 图2 遵义锰矿连续扩大试验工艺流程 45中 国 锰 业第16卷 比重差较大。因此洗矿、 强磁、 重选是处理 氧化锰矿的主要方案,一般获取冶金用锰 图3 大新锰矿氧化锰矿洗矿工业试验工艺流程 图4 木圭松软锰矿洗选工艺流程 采用洗矿、 或强磁选或洗矿 强磁选原则 方案,因为它工艺简单、 成本低、 效率高,而 对于一些具有放电性的氧化锰矿,则一般 还将强磁精矿进行重选床选分级,因为 摇床的富集比较高,但生产能力及回收率 均较低,故一般只作精选用。以获得一部 分高品位放电二氧化锰。 图5 靖西锰矿氧化锰矿选矿工艺流程 55第1期温英等我国锰矿石选矿技术及发展 我国较典型的氧化锰矿选厂有 1大新锰矿洗矿厂,流程见图3 ; 2木圭松软锰矿洗矿厂,其流程见 图4 ; 3靖西锰矿选矿厂,流程见图5等。 其中,木圭松软锰矿自磨碎解洗选工 艺,根据矿石松散、 块度小、 极易泥化和泥 质物易集中于富锰集合体的裂隙间的特 点,采用原矿自磨碎解 筛洗的简单工艺, 即获得了主要的粗粒锰精矿,矿泥进一步 经过强磁扫选,即获得了较理想的综合选 别指标。 靖西锰矿氧化锰选厂是较典型的 “重 磁 重” 联合流程,如图5 ,通过摇床精 选,使大部分锰精矿成为了高品位放电锰 产品。 4 锰矿选矿工艺、 设备发展的新进展 前述我国的锰矿资源,普遍存在贫、 细、 杂的难选特点,而且锰又是贱金属,30多年 来,国内许多科研院校对花垣、 大新、 湘潭、 松桃、 木圭、 桃江等大型锰矿的锰矿石进行 多种方案的细磨深选试验,结果都没有取得 较理想的综合技术经济指标。主要是由于 矿石选别难度大,采用细磨 浮选、 强磁选、 重选及高梯度磁分离等都不能较大幅度地 提高锰精矿质量,而选别工艺复杂、 生产成 本高、 投资大,以致于难以在工业生产中实 现。根据上述情况,科研院校与生产单位从 实际出发,充分研究了锰矿石的嵌布特性, 发现锰矿物常常疏密不一地与脉石连生,破 碎至不同粒度后,形成不同的富锰集合体、 中锰集合体、 贫锰集合体及脉石,在中、 粗粒 度,虽然富锰集合体少,但与脉石及贫锰集 合体较易分离,若研制出选别粒度粗、 选矿 效率高的设备,及针对矿石性质,找到合理 的选别参数,就能简单而有效地将两者分离 这里富锰集合体是指其含锰已达到所需的 锰精矿品位的集合体。为此,我国从80年 代起,在锰矿选矿科研、 生产领域朝这一方 向进行了不懈的努力,突破了许多技术难 关,其中有马鞍山矿山研究院研制生产出了 有代表性的湿式电磁型CS - 1中粒强磁选 机入选粒度7～0 mm和CS - 2中粗粒强 磁选机入选粒度12～0 mm。它们具有入 选粒度宽,选别效率高,处理能力大的特点, 特别适宜于含泥不高的碳酸锰矿的选矿。 湘潭锰矿在80年代初,就建起了以CS - 1强磁选机为主设备的磁选厂,用于选别 该矿的碳酸锰矿石,替代了以前能耗高、 效 率低的仿苏式磁选机及重选跳汰作业,取得 了明显的技术经济指标,见表2。 表2 湘潭锰矿磁选厂生产指标 产品名称产 率锰品位锰回收率 精矿Ⅰ261452610839185 精矿Ⅱ371772111646117 尾 矿1718131463156 矿 泥171911010410142 原 矿10010017131100100 注用CS - 1强磁选机 粗 精选别,精、 尾矿分别 用螺旋分级机脱泥水。 桃江锰矿则在90年代初将其在80年 代初建起的新选厂生产线废弃,建起了以 CS- 2中粗粒强磁选机为主设备的简单生 产线,使选别粒度由4～0 mm分段磁选见 图6原则流程改为12～0 mm 1段磁选见 图 7 简化了破碎、 棒磨、 分级、 细粒强磁选 过滤等作业,使生产成本大大降低,效率提 高,其工业连续试验结果见表3。 表3 CS- 2型感应辊式强磁机对破碎产品 试验结果 产品名称产 率锰品位回收率提高幅度 精 矿6214818186811104133 尾 矿37152713218190 原 矿10014153100 注1 磁场强度1168T110A ;2 入选粒度- 13～0 mm 65中 国 锰 业第16卷 图6 桃江锰矿原选矿工艺原则流程图 图7 桃江锰矿用CS- 2强磁机生产的原则流程 另外该厂作了CS - 2与原生产设备 CGDE- 210两种磁选机的磁选效果对比试 验,结果见表4。 表4 综合磁选效果对比表 机 型原矿品位精矿品位尾矿品位提高幅度精矿产率精矿回收率入选粒度3 CGDE- 21016164191801113031166218274175- 4～0 CS- 21617219189919531176811281102- 10～0 注入选粒度的单位为mm。 结果表明,用CS - 2时,尽管入选粒度 提高了115倍,但选别指标不仅没有降低, 反而还有所提高。这进一步说明,它有效地 进行了富锰、 中锰集合体与贫锰、 脉石集合 体的分离,是前述所说的集合体选矿的高效 选别设备。 另外,花垣锰矿在 “采 选” 扩建工作 中,也拟将碳酸锰矿石的入选粒度由6～0 mm扩大至10～0 mm ,并将其矿石在桃江 锰矿磁选厂CS - 2磁选机上进行了半工业 试验,当原矿含锰18186 ,磷01157 ,铁 2129 ,获得的精矿指标为产率70181 , 锰品位22157 ,回收率84174 ,精矿中有 害元素磷01138 ;铁210 ,均低于原矿, 尾矿含锰9186 。该选别指标理想,达到 了预期的目的。 在干式、 中、 粗粒中强磁场磁选机方面, 长沙矿冶研究院于90年代初研制生产出了 PMHIS型系列永磁中强磁场磁选机。该机 具有不耗水、 能耗低永磁 , 入选粒度大最 大可达30 mm ,设备吨位小,操作维护简便 的特点,很适宜在缺水、 缺电的锰矿山推广 使用,由于该设备是干选,所以较湿式选别 的矿石分散性差,与CS - 1型磁选机配合 使用,用于选别较粗级别的矿石,CS - 1用 于选别较细级别的矿石。如在云南斗南锰 矿工业生产中就成功地运用了两种机型配 合的磁选流程见图8 ,其粗粒干选指标参 75第1期温英等我国锰矿石选矿技术及发展 见表5。 图8 斗南锰矿国-强磁磁选流程图 表5 新流程各项技术经济指标 原矿 品位 精矿 品位 尾矿 品位 精矿量3回收率产率 2011530167111027507017246146 注精矿量单位为t 在小型锰矿山,为节省投资降低水耗、 电耗和提高设备的利用率,一般采用多层振 动筛分级,不同级别的矿石分别进不同矿 仓,然后各粒级分别进该PMHIS型干式磁 选机选别,如河南某选厂即在生产中采用此 原则方案获得了较理想的精矿指标。 5 结 语 我国锰矿选矿加工技术自80年代起, 不断取得了新成果、 新进展。在花垣型、 遵 义型等难选碳酸锰矿的选矿方面,通过采用 “选 冶” 流程和 “磁 浮” 流程已取得突破 性进展,为大规模开采此类矿石打下了基 础,在中小规模开采上,通过制订合理的产 品结构或配矿方案,已在生产中得到推广应 用。在木圭型难选松软锰矿的选矿方面,根 据矿石特性,采用自磨碎解 选洗的简单工 艺,将含泥含水高,易次生泥化的松软锰矿 有效地进行了分选。 在磁选设备的研制上,先后研制出CS - 1、CS - 2中、 粗粒湿式强磁选机及 PMHIS粗中粒干式永磁中强磁场磁选机, 这些设备具有入选粒度粗,选别效率高,生 产能力大等特点,因此,已普遍在锰矿选矿 中推广应用,并取得明显的经济效益。 总之,近10多年来我国的锰矿选矿加 工技术发展迅速,已步入世界先进水平行 列。 参考文献 1 冶金部科技司.花垣型高磷锰矿富集锰降低磷的研究 强磁选 炉外脱磷法连续扩大试验.国家 “七五” 科技攻关铁锰选矿技术成果汇编,1991.12 2 潘其经等.花垣高磷贫锰矿富锰降磷选矿试验研究. 第4届全国锰矿技术讨论会论文集,1991.3 3 龙廷春.贵州团溪锰矿磁选配矿烧结含硫量控制的探 讨.中国锰业,1997 ,152 28～31 4 冶金部科技司.遵义型高铁锰矿富集锰降低铁的研 究.国家 “七五” 科技攻关铁锰选矿技术成果汇编, 1991.12 5 丁楷如等.锰矿开发与加工技术.长沙湖南科技出版 社,1992.7 6 温英等.难选贫氧化锰矿的选别工艺特征.中国锰业, 1997 ,151 22～25 7 汤晓壮等.谈我国锰矿集合体选矿.第4届全国锰矿 技术讨论会论文集,1991.3 8 徐丽华.桃江锰矿磁选厂扩大入选粒度试验效果与效 益评价.第4届全国锰矿技术讨论会论文集,1991.3 9 温英等.用CS- 2粗粒强磁选机选别花垣碳酸锰矿半 工业试验获成功.中国锰业,1996 ,142 24 10 王子燕等.Φ6001 200 mm永磁中强磁场磁选机在 斗南锰矿的应用.中国锰业,1995 , 131 28～29 收稿日期 1997 - 10 - 18 第1作者 男 高级工程师 85中 国 锰 业第16卷