黔北某菱锰矿高梯度脉冲磁选及影响因素研究.pdf
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1、对贵州北部某典型低品位菱锰矿进行了工艺矿物学分析,结果表明,矿石中锰品位为12.8 2%,Mn/Fe3.93,P/Mn0.02,S/Mn0.15,M g/C a 0.32 矿石属于高铁高磷高硫高硅高黏土菱锰矿。菱锰矿多呈泥晶集合体结构,矿石中Mn89.47%赋存于钙菱锰矿中,Mn与Ca类质同象严重,菱锰矿属于不均匀粒度分布。采用“一粗(1.2 T)一扫(1.3T)高梯度脉冲磁选流程,得到回收率8 5.0 1%、品位为18.19%的磁选精矿指标。经AMICS产品特征研究结果表明,精矿品位及回收率难以提高的主要原因是菱锰矿中Mn被Ca类质同象,该特征造成菱锰矿无法实现单体解离,使菱锰矿中钙质随磁选
2、进入精矿,方解石及白云石中锰质难以回收,降低精矿品位及回收率。其次该矿石嵌布粒度不均匀,部分白云石及微晶黄铁矿在钙菱锰矿中分布,造成菱锰矿与脉石矿物形成连生体,难以实现磁选分离,恶化精矿指标;最后是菱锰矿精矿锰品位的提升需增加磨矿细度实现单体解离,而矿石中存在大量黏土矿物、颗粒过细加重泥化、团聚现象,造成细粒菱锰矿颗粒与脉石矿物形成异质团聚体,当团聚体的体积比磁化率达到磁选回收界限时,团聚体中脉石矿物也被带人精矿降低质量,当团聚体的体积磁化率未能达到磁选回收界限时,团聚体中菱锰矿随脉石矿物被水流带走,造成跑尾降低精矿回收率。关键词:菱锰矿;高梯度脉冲磁选;工艺矿物学;团聚体;解离度中图分类号:
3、TD951;TD924.1Study on High Gradient Pulse Magnetic Separation and Influencing Factors of a DiamondWANG Zhenggang,NIE Guanghua,TANG Yun,PIAO Haishan,YANG Yong,(1.School of Mining and Technology,Guizhou University,Guiyang 550025,China;2.The 13th Geological Brigade,Guizhou Bureau of Geology and Mineral
4、 Exploration and Development,3.Guizhou Jinjiang Geology and Mining Co.,Ltd.,Tongren 554300,Guizhou,China)Abstract:The process mineralogy analysis of a typical low-grade rhomonite in northern Guizhou,and the results show that the manganese grade is 12.82%,Mn/Fe ratio is 3.93,P/Mn ratio is 0.02 S/Mnra
5、tio is 0.15,Mg/Ca ratio is 0.32.The ore belongs to high phosphorus,high sulfur and high silicon clayrhomonite.Most rhomonite has mud crystal aggregate structure,and Mn 89.47%of the ore occurs incalcium rhomonite,Mn and Ca are serious,and rhomonite belongs to uneven particle size distribution.one rou
6、gher(1.2 T)one scavenger(1.3 T)was used to obtain the magnetic concentrate concentrateindex with recovery of 85.01%and grade of 18.19%.The results of AMICS product characteristics showthat the concentrate grade and recovery are difficult to improve the Mn in rhomonore,which causes theseparation of m
7、onomer,which makes the calcium in rhommanganese ore enter the concentrate withmagnetic separation,and it is difficult to recover the manganese in calcite and dolomite,which reduces thegrade and recovery of concentrate.Secondly,the grain size of the ore embedding is not uniform,文献标志码:AManganese Ore i
8、n Northern GuizhouZHANG Sui?,PAN ChanghongTongren 554300,Guizhou,China;文章编号:16 7 1-9492(2 0 2 4)0 1-0 0 38-12收稿日期:2 0 2 2-11-0 3基金项目:贵州省省级科技计划项目资助(黔科合支撑2 0 2 2 一般0 47;铜仁市科技计划资助项目(铜市科研2 0 2 1 14号);贵州大学实验室开放基金资助项目(SYSKF2022-068)作者简介:王正刚(1997-),男,贵州遵义人,硕士研究生,主要从事难选矿物加工利用研究。通信作者:聂光华(197 3-),男,江西南城人,博士,副
9、教授,主要从事难选矿物加工利用研究。2024年第1期distribution of some dolomite and microcrystalline pyrite in calcium rhomonite,cause the formation ofcompanies between rhomonite and gangue minerals,which is difficult to achieve magnetic separationseparation,deterioration of the concentrate index.Finally,the improvement of
10、 rhomonite concentratemanganese grade needs to increase the grinding fineness to achieve monomer dissociation.There are a largenumber of clay minerals,particles too fine aggravating mudification,agglomeration phenomenon,causingthe formation of heterogeneous aggregates between fine-grain rhomonite pa
11、rticles and gangueminerals.When the volume specific susceptibility of the aggregate reaches the magnetic recovery limit,agaggregate mesolite minerals are also brought into concentrate to reduce quality.When the bulk magneticsusceptibility of the aggregate fails to reach the magnetic separation recov
12、ery limit,the aggregate is carriedaway with gangue minerals,cause the tail running to reduce the concentrate recovery.Key words:rhomanite;high gradient pulse magnetic separation;process mineralogy;agglomeration;dissociation degree锰不仅是炼钢的重要原材料,在氧载体、食品杀菌等其他行业也有广泛应用1-2。中国是锰生产第五大国,是全球最大的锰消费国,2 0 2 0 年消费
13、锰占全球总产量的7 0%以上3,且年消费量呈不断上升趋势4-5;也是全球最大的锰进口国,2 0 2 1年我国锰进口超过90%6 。中国锰资源储量大,但大多为贫、细、杂资源7,菱锰矿90%为低品位资源8 。贵州是中国锰资源的重要生产基地,锰矿保有资源量为83528.2万t9,但是大部分为低品位难处理菱锰矿资源10 。菱锰矿主要用于电解锰生产工艺中,但低品位菱锰矿用于生产会增加预酸浸的成本,产生大量电解锰渣11,使电解锰金属中杂质金属含量增加。电解锰渣为危险固废,没有成熟的处理工艺,目前主要采用堆存法进行处置,但该方法对环境污染尤为突出12 1。因此,对贵州低品位难处理菱锰矿进行选矿研究对菱锰矿的
14、开发及对国家锰矿资源保障都具有重要意义。菱锰矿大多嵌布粒度较细,脉石矿物种类多,Mn常与Ca、M g、Fe 类质同象,形成钙菱锰矿、铁菱锰矿、锰方解石等,嵌布特征复杂,单体解离困难,且常伴有伊利石、绿泥石等黏土矿物,易泥化、团聚,使分选难度提升。国内外菱锰矿的选矿主要采用重选、磁选、浮选、化学选矿等工艺13-15。张周位等16 对品位为9.52%的低品位菱锰矿且矿石中95.6 9%的Mn都赋存在菱锰矿中,进行了“一粗一扫”强磁选试验,获得精矿Mn品位为15.56%、回收率为85.54%的选别指标。汤振宏等17 对Mn品位为7.34%的低品位菱锰矿采用“一粗两精一扫”的闭路强磁选流程,得到Mn品
15、位为17.2 4%、回收率为81.11%的磁选锰精矿。潘加彬等18 对广西Mn品位为7.14%的低品位碳酸锰矿进行“一粗一精一扫”王正刚等:黔北某菱锰矿高梯度脉冲磁选及影响因素研究1.1X射线荧光光谱法分析采用X射线荧光光谱法对矿石不同组分含量进行了测定,测定结果见表1。由表1可知,矿石中Mn品位为12.8 2%,Mn/Fe3.93,P/Mn0.02,S/Mn0.15,Mg/Ca0.32,MgO含量为2.0 6%,属于39的实验室小型闭路强磁选试验和扩大连续试验,分别获得Mn品位15.53%、回收率7 7.7 9%和Mn品位15.57%、回收率7 6.18%的磁选指标。杨创等191对Mn品位8
16、.7 7%的低品位锰矿采用焙烧一磁选流程,得到Mn品位11.6 9%、回收率36.7 4%的锰精矿。邹松等2 0 1以新型药剂QY为捕收剂,水玻璃、六偏磷酸钠作为石英、方解石等脉石矿物的抑制剂和分散剂,对Mn品位为12.35%的菱锰矿采用“一粗三精二扫、中矿顺序返回”的浮选闭路试验流程,获得Mn品位16.92%、回收率为8 5.13%的浮选锰精矿。研究结果表明,菱锰矿选矿工艺比较复杂,想要获得选别指标较好的精矿也比较困难。腾青等2 1 对菱锰矿与方解石中Ca+、M n+溶出在矿物表面吸附导致矿石浮选性质相近,恶化浮选。一般选矿方法很难获得精矿品位18%、回收率80%以上的选矿指标,这是目前该地
17、区未有规模选厂的原因。本研究在矿石性质研究基础上,进行高梯度脉冲磁选工艺研究及产品工艺矿物学研究,以明确该矿的磁选可能性及揭示其难选原因,为黔北菱锰矿选矿回收及其开发利用提供参考。1矿石性质采用X射线荧光光谱(XRF)、X 射线衍射光谱(XRD)、偏光显微镜、电位滴定法和硫酸亚铁铵滴定法、电子探针显微镜(EPMA)、粒度筛分等对矿石性质进行了分析。有色金属(选矿部分)表1矿石(XRF)元素分析结果Table 1Results of element analysis of the ore组分Mn含量12.82组分SiO2含量35.20高铁高磷高硫高硅高黏土菱锰矿,脉石主要组分为Ca0、K,0、M
18、 g O、A l 2 O s、Si O z,含量占 55.30%。1.2X射线衍射光谱分析矿石X射线衍射分析结果见图1。由图1可知,矿石中主要有用矿物为菱锰矿,含量为18.6 0%;脉石矿物主要为石英、斜长石、菱铁矿、铁白云石、石膏、方解石、黄铁矿、黏土矿物,含量分别为34.0 0%、9.20%、7.0 0%、4.40%、3.0 0%、2.90%、2.0 0%、18.90%。5Fig.1 XRD pattlern of the ore1.3矿石主要金属锰赋存状态分析采用电位滴定法和硫酸亚铁铵滴定法对矿石中锰含量进行测定(电位滴定法和硫酸亚铁铵滴定法),测定结果见表2。由表2 可知,矿石中锰元素
19、主要分布在钙菱锰矿中,分布率为8 9.47%,少量锰分2024年第1期/%TFeBao3.260.06SO3Sro4.740.04GKDCAL1015图1矿石XRD谱图Cao5.37TiO20.34R-菱锰矿Q-石英I-伊利石A-斜长石P-黄铁矿D-铁白云石G-石膏C-方解石S-菱铁矿K-高岭石Lluil2025201()Cr2O30.02V2050.01.布在软锰矿中,分布率为0.6 3%,其余锰分布在其他矿物中。表2 主要金属锰物相分析结果Table 2Results of main metal manganese phaseanalysis of the ore锰物相含量钙菱锰矿中Mn1
20、1.39软锰矿中Mn0.08其余Mn1.26合计12.731.4矿石偏光显微镜、电子探针分析1.4.1偏光显微镜分析矿石偏光显微镜分析结果见图2。由图2 可知,菱锰矿、白云石呈条带状集合体,条带宽度0.11.2 mm,局部可见几个团块状集合体分布在条带中,被炭质浸染;岩石中碳酸盐类矿物在偏光显微镜下无法准确确定其为白云石还是菱锰矿。黏土矿物呈隐晶质Rh/Do3035K202.26Zno0.024045MgO2.06ZrO20.02QuPyRh一菱锰矿;Do一白云石;CI一黏土矿物;Qu一石英;Py一黄铁矿图2 矿石偏光显微镜分析Fig.2 Polarized light microscope
21、analysis of the oreAl20310.41P2Os0.59Na200.99LO1 1 00019.06/%分布率89.470.639.90100.0500.m200m2024年第1期集合体,呈条带状分布,被炭质浸染。石英呈次棱角状,粒度0.0 2 0.0 6 mm,较集中分布在绢云母和黏土矿物条带中。黄铁矿呈它形粒状及集合体形态,粒度 0.0 1 mmX0.1 mm0.1 mmX0.12 mm,独立分布在非金属矿物间,与非金属接触面呈圆弧状,个别较规则状;部分细小的颗粒沿层理较集中分布,整mass/%25.34(a)Ca22.5319.7116.9014.0811.2608.4
22、505.63100 m02.82图3 石矿石EPMA元素扫描分析Fig.3EPMA element scanning analysis of the ore1.4.3矿石嵌布特征分析矿石嵌布特征分析结果见图4。由图4可知,菱锰矿多呈泥晶集合体结构。菱锰矿晶粒间可见白云石充填及微晶黄铁矿星散分布于钙菱锰矿中。白云Rh王正刚等:黔北某菱锰矿高梯度脉冲磁选及影响因素研究Rh体分布较均匀。1.4.2矿石Ca、M n 元素扫描分析矿石Ca、M n 元素扫描分析结果见图3。由图3可知,菱锰矿与白云石中Ca和Mn之间存在类质同象。白云石中有元素Mn的存在,菱锰矿中有元素Ca的存在。(b)Mn石与菱锰矿产出特
23、征相似,部分呈粒状集合体产出,另一部分呈条带状集合体产出,局部可见几个团块状集合体分布在条带中,白云石与菱锰矿共生。因此,造成钙菱锰矿与白云石以及黄铁矿之间较难解离。mass/%55.9849.7643.5437.3231.1024.8818.6612.44100m06.22RhRhRh100pumRhRh50umDoDC50umRh图4矿石EPMA嵌布特征分析Fig.4EPMA embedding feature analysis of oreDo100 m421.5石矿石粒度组成分析采用常规筛分、淘析法对破碎至一2 mm矿石进行粒度组成分析,分析结果见图5。由图5可知,随着矿石粒度降低,M
24、n品位降低,当+17 8 m粒级分布率达到7 9.0 2%时,其余粒级分布率为0 6.00%,矿石粒度组成分布不均匀。14131211%/uN1098768LIFig.5Results of particle size compositionanalysis of the ore22选矿试验及结果讨论由矿石性质可知,Mn89.47%赋存于钙菱锰矿中,菱锰矿属于弱磁性矿物,比磁化系数为(50 125)10-6m/kg2,脉石矿物石英、白云石、方解石、黏土矿物等都属于非磁性矿物,比磁化系数均低于1.2 6 X10-7m/kg,铁主要存在于黄铁矿中。因此,采用高梯度脉冲强磁选进行菱锰矿与脉石矿物的分
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