低品位细颗粒锰矿的选矿M.Oliazadeh,M.Naparast,R.DehghanFaculty of Mining Engineering,Tehran University,Tehran,Iran摘要：国家对铁矿和锰矿新的需求促使把低品位锰矿列入考虑范围之内。
对于低品位的锰矿来说最主要的问题是锰矿石颗粒的分解，因此细磨是必需的。
在锰矿选矿中常用的重力学方法是疏松细颗粒的有利条件。
伊朗的Venarj矿山包含两种类型的锰矿：高品位锰矿和低品位锰矿。
在目前的调查中，通过光学矿物分析，XRD和SEM分析，Venarj的一种具有代表性的锰矿含15.18的锰。
因此按照不同的颗粒大小，包括重选（重液分离，摇床，跳汰和螺旋溜槽），磁选和浮选在内的各种选矿技术方法进行着选矿实验。
主要的锰矿是褐铁矿。
通过物理手段把产品分离，使之满足冶炼和化工的要求。
用不同的药剂对锰矿作正反浮选，结果表明，通过浮选选锰在经济上是行不通的。
然而，如果把正浮选和湿式高梯度磁选机结合起来的方法，可以使包含8.36Mn，34.11%SiO2，和23.05%Fe2O3的细粒锰矿（-150微米），得到包含26.78%Mn,11.64%SiO2,和20.37%Fe2O3的精矿，并有56%的回收率。
1 绪论由于工业需求，锰是一种很重要的元素，主要用于钢铁，不含铁合金和电池行业。
另外在非冶金行业，锰矿石也有很广泛的用途，像植物的肥料，动物的饲料，织物染料着色剂以及医药行业。
锰元素的科技重要性，特别是由于伊朗钢铁工业的快速增长，促使低品位的矿被列入考虑的范围之内。
Venarj是伊朗最大的锰矿区，位于Qom城西南35公里处。
该矿区已探明的不同品位矿石的储矿量有6Mt.Venarj矿床包含两种类型的矿石：高品位矿和低品位。
目前大约每年有8000t含24%Mn的锰矿石被直接开采送往当地的钢铁厂，用来生产钢铁合金。
然而对于Venarj的含15-16%Mn的低品位的锰矿，最大的问题是锰矿的分解，这就需要更多的细磨。
在磁选中最常用的重力学方法是松散细颗粒之间的结合力，因此在这项研究工作中，低品位细粒锰矿的选矿采用物理和物理化学方法结合的方法进行。
2 原料和方法实验所用锰矿样是从Venarj矿山库存的低品位矿中搜集所得。
为了得到进一步选矿的实验流程图，本次研究实验大约需要500g这样的低品位矿。
2.1 矿石分析为了查明矿石所含主要矿物以及它们的综合性质，除了要做颗粒大小和化学分析，还要做光学显微镜，XRD和扫描电子显微镜分析。
通过对八个不同大小的光片做光学显微镜分析，从而确定该锰矿石的解离度。
然后，准备好选矿研究所需矿样，按照不同的粒度大小，进行重选（重液分离，摇床，跳汰和螺旋溜槽），磁选和浮选实验。
矿石的Bond功指数是通过标准的Bond Ball方法确定的。
而对原矿和产物的化学分析是在原子吸收技术的基础上进行的。
2.2重选实验为了确定该锰矿在重选中适应的粒度范围，需要用7个不同粒级的矿样在3.1和3.3gr/cm3两个不同重力条件下做沉降实验，结果显示：-12.7+4.75mm，4.75+3.3mm和-3.3+2mm这三个粒级适合用Denver跳汰机进行重选，-2+0.6mm和-0.6+0.25mm这两个粒级适合用Wilfely摇床进行重选，而对于-2+0.15mm粒级的矿适合用Humphrey螺旋分级机进行重选。
2.3 磁选实验用Box-mag公司生产的交叉带式干式磁选机对粒级为-2+0.7mm和-0.7+0.15mm的原矿进行磁选，也可以用来对经摇床选出的产物进行磁选。
而对于更细粒级的原矿，适用于Box-mag 的湿式高梯度磁选机，给矿浓度为30%.而且为了提高这种低品位细粒锰矿产品品位，可以把磁选和浮选结合起来。
从这些实验所得到的最重要的结论见本文的第三部分。
2.4浮选实验物理的分选方法适用于解决降低原矿中粗粒级颗粒的硅及铁的含量，而浮选相反，适用于细粒级，原矿中有些细粒级矿物或者在磨矿中产生的细粒矿物，用上述物理方法是不能有效提高品位的。
为了使锰矿中有用矿物优先分离必须进行深度解离，这也使细磨成为必需的。
按照浮选作业的难度不同，可以将锰矿分为三个不同的种类。
分类结果见表1。
同时，在对于粒级为-0.15mm的锰矿的浮选作业中，由于所加药剂不同，可以分为正浮选和反浮选。
而实验结果及结果的分析见后文。
表1：锰矿不同浮选难度锰矿浮选难易程度菱锰矿易浮--硫锰矿，软锰矿难浮水锰矿褐锰矿，蔷薇辉石几乎不浮3实验结果及分析按照矿物分析结果可以知道，该矿的主要矿物为含硅的褐锰矿-a，化学式为3Mn2O3，MnSiO3. XRD（X射线衍射分析）的结果显示，矿样中主要由以下几种矿物组成：褐锰矿+石英+方解石+长石后面分散的电子图片是通过SEM(扫描电子显微镜)获得，同样揭示了褐锰矿伴生着赤铁矿，方解石及石英的整体形态。
该锰矿的Bond Ball功指数经过两次确定分别为18.53kwh/t和18.42kwh/t. 得到比较高的功指数可能是由于矿石中含硅比较多。
这一代表性矿样的化学分析结果见表2。
表2。
锰矿矿样的化学分析：元素或化合物名称含量SiO2 31.52Al2O3 7.35Fe2O3 18.44Mn 15.18CaO 9.45MgO 1.81P 0.04S 0.33L.O.I. 7.37从石英和赤铁矿中选锰的浓度比分别是2.17和1.21。
因此，用重选的方法来降低硅的含量比用来降低铁的含量更为有效。
在沉降实验中，颗粒大小在0.106mm和12.7mm之间的碎矿被分为7个粒级，而且每个粒级单独实验。
这些沉降实验是在重力分别设定为3.1gr/cm3和3.3gr/cm3的条件下进行的。
在特定的重力为3.1gr/cm3条件下，沉淀物中锰的品位和回收率分别为24.7%和92.5%，而在重力为3.3gr/cm3的时候，沉淀物中锰的品位及回收率分别为30%和81.2%，经过计算可以知道，在重力为3.1gr/cm3和3.3gr/cm3的条件下，分离的效率分别为50.8%和56.7%。
锰矿石的颗粒大小及锰的分布情况见表3。
三个不同粒级的跳汰实验的结果见表4，表中最后三栏表示化合物的分布情况，是根据整个原矿计算所得，用于选矿实验研究。
表3。
原矿大小及锰的分布状况：大小（mm）重量（%）Mn的含量（%）-12.7+4.75 22.8 27.4-4.75+3.35 16.2 18.4-3.35+2 15.5 16.8-2 45.5 37.4表4。
三个不同粒级经跳汰后所得两份精矿的品位及回收率：粒级（mm）精矿品位（%）原矿分布状况Mn SiO2 Fe2O3 Mn SiO2 Fe2O346.1 15.5 6.8 7.7 1.3 0.9-12.7+4.75 25.2 26.2 17.5 18.8 9.6 10.835.9 16.7 14.2 7.6 1.7 2.7-4.75+3.35 25.0 22.8 20.6 6.1 2.7 4.436.5 15.9 18 5.9 1.1 2.3-3.35+2 26.8 21.7 23.2 7.6 2.7 5.3表4的结果显示，用跳汰分选+2mm以上三个不同粒级的锰原矿，得到的精矿锰的品位分别为46%，36%和25%，而精矿中铁的含量随着原矿粒级的减小而增大，为了评估和比较不同粒级的跳汰实验的优劣，由同一粒级做的两次精矿结合起来，然后运用Schulz方法计算分选效率，可以得出，对于粒级分别为-12.7+4.75mm，-4.75+3.35mm和-3.35+0.2mm的原矿，用跳汰分选的效率分别为48.2%，42.9%和34.7%。
对于摇床实验，首先用粒级分别为-2+0.6mm和-0.6+0.15mm的原矿进行实验，然后又把-0.6+0.15mm的粒级分为-0.6+0.25mm和-0.25+0.15mm，因为当用-0.6+0.15mm的粒级用摇床实验时，所得到的精矿中铁的品位及锰的回收率都很不理想。
用粒级分别为-0.6+0.25mm 和-0.6+0.15mm的矿做摇床实验所得精矿比较见表5。
当矿物颗粒粒级为-2+0.6mm时，用摇床重选所得两个精矿锰的品位分别为40%和26.2%，锰的回收率分别为23%和35.5%。
很明显用摇床分选不能有效地降低精矿中铁的含量，因此，如果最终产品要求的锰铁比比较严格时，就应考虑用磁选进一步选摇床的产物了。
表5。
摇床实验中原矿颗粒大小对结果的影响：给矿粒度（mm）精矿品位（%）原矿分布（%）Mn SiO2 Fe2O3 Mn Si O2 Fe2O3-0.6+0.15 24.8 22.6 22.8 38.0 17.8 28.7-0.6+0.25 29.1 21.5 17.0 67.4 27.4 32.7干式磁选分选法对于原矿或者对于摇床的精矿都有良好的效果，用摇床重选得到的含锰40%的精矿，进一步进行干式磁选，得到两个磁选精矿锰的品位分别是54.2%和37.7%，而尾矿中锰的含量只有1.5%，而且精矿中锰的回收率分别为56.5%和43%。
浮选实验是针对颗粒粒度为-0.15mm所进行的，通过矿物分析可以知道，在这一粒度下，大约90%的锰矿物都已经解离，用于浮选实验研究的原矿的化学成分如下：Mn=8.36%，Fe2O3=23.5%，SiO2=34.1%反浮选实验中都是采用Quebraco（4000gr/t）作为锰的抑制剂，另外不再加入其它抑制剂，而且用Armac-T来捕收石英，但是这些实验的效果都不理想。
对于正浮选实验则采用不同的捕收剂进行，首先尝试用脂肪酸（Emery305）作捕收剂进行实验，用量为2000gr/t，在PH环境分别为5和8.5的条件下进行实验，但是在这些条件下锰矿浮的效果不是很好。
再进行第二次尝试，首先在PH=8的环境下用油酸作为捕收剂捕收含Ca的矿物，然后又分别在酸性和碱性条件下用油酸钠作为捕收剂进行浮锰实验，但是所得精矿中锰的含量只有10%，所以这种条件不适合用于浮选锰矿。
在通过实验室的螺旋分级机脱泥之后，把上述两次尝试综合起来设计，先用Emery3531（4000gr/）作为第一阶段的捕收剂，再用aerofloat-845（500gr/）作为第二阶段的捕收剂，把实验时矿浆温度保持在40C 左右。
确定好最优条件浮选之后，取200gr的矿样进行上述第一阶段的浮选，结果得到大约120gr 的产物，紧接着用第二阶段浮选第一阶段所得的这120g左右的精矿，最终可得到65gr左右的精矿产物，精矿中锰的含量为19.8%，而且这两个阶段锰的总回收率为59.4%，然后这些浮选所得的精矿可以进一步进行湿法高梯度磁选，可以生产得到的产品含Mn26.78%，含SiO211.64%，及含Fe2O320.37%。