1 锰矿概述及其选冶工艺研究 一、锰元素简介 锰是元素周期表中第四周期的第七族元素，原子序数是25，是一种过渡金属，银白色。 元素符号：Mn；元素原子量：54。质地坚而脆。密度7.20克/立方厘米。熔点1244℃，沸点2097℃。化合价+2、+3、+4、+6和+7。其中以+2（Mn2+的化合物）、+4（二氧化锰，为天然矿物）和+7（高锰酸盐，如KMnO4）、+6（锰酸盐，如K2MnO4）为稳定的氧化态。锰在空气中非常容易氧化。在加热条件下，粉状的锰与氯、溴、磷、硫、硅及碳元素都可以化合。锰在地球岩石圈中以及硅酸盐相的陨石中表现有强烈的亲石性质，但在岩石圈上部则有强烈的亲氧性质，锰与铁在岩石圈中以及陨石中虽有许多相似的化学性质，但锰并不亲铁。 二、锰的作用 锰的工业作用 在现代工业中，锰及其化合物应用于国民经济的各个领域。其中钢铁工业是最重要的领域，用锰量占90%～95%，主要作为炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂，以及用来制造合金。其余10%～5%的锰用于其他工业领域，如化学工业（制造各种含锰盐类）、轻工业（用于电池、火柴、印漆、制皂等）、建材工业（玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂）、国防工业、电子工业，等等。 锰的生理作用 锰是几种酶系统包括锰特异性的糖基转移酶和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的一个成分，并为正常骨结构所必需。其摄入量差别很大，主要取决于是否食入含量丰富的食品，如非精制的谷类食物，绿叶蔬菜和茶。此微量元素的通常摄入量为 2
每天2～5mg，吸收率为5%～10%。成年人每日锰供给量为每千克体重0.1 mg。 总之，锰在国民经济中具有十分重要的战略地位。 三、锰矿 1、锰矿资源的分布 （1）、世界锰矿资源的分布 锰是工业的重要原料，在钢铁工业中的地位作用尤为明显。世界陆地上的锰矿资源（金属含量）有30多亿吨，探明储量约达16.2亿吨。锰矿的分布非常集中，储量在1亿吨以上的有南非、前苏联和澳大利亚。其中，南非是世界锰矿储量最富的国家，约达7.17亿吨，占世界锰矿探明储量的44.3％；前苏联排行第二，储量约为6.35亿吨，占世界的39.3％；澳大利亚的储量是1.45亿吨，占世界的8.9％，居世界第三位。这3个国家的合计储量超过世界探明总储量的90％。 锰矿资源高度集中的储藏分布，导致了生产上的相对集中性。前苏联是世界锰矿的最大生产国，雄居各国之首。其次是南非和澳大利亚。锰出口量最多的是南非，澳大利亚排列其后，印度、巴西和加蓬等国也是世界上锰的生产国和输出国。日本、西欧和美国等是世界上锰矿产品的主要进口国。 （2）、中国锰矿资源的分布 我国锰矿查明资源储量79 293.5万t ，其中基础储量22 443. 7万t， 资源量为56 849. 8万t。我国锰矿查明的资源储量分布在全国23个省、自治区、直辖市, 但主要集中在广西( 28 125. 9万t)、湖南( 15 845. 0万t)、云南( 9 215. 7万t)、贵州( 7 981. 5万t)、辽宁( 4 190. 1万t)和重庆( 4 127. 6 万t) , 六省(区) 合计资源储量为69 485. 8万,t 占全国锰矿查明资源储量总量的87. 6%。中国锰矿资源的分布情况见图1。 3
2、锰矿的分类 在自然界中已知的含锰矿物约有150多种，分别属氧化物类、碳酸盐类、硅酸盐类、硫化物类、硼酸盐类、钨酸盐类、磷酸盐类等。但含锰量较高的矿物则不多。现就几种常见的锰矿物叙述如下： （1）软锰矿 四方晶系，晶体呈细柱状或针状，通常呈块状、粉末状集合体。颜色和条痕均为黑色。光泽和硬度视其结晶粗细和形态而异，结晶好者呈半金属光泽，硬度较高，而隐晶质块体和粉末状者，光泽暗淡， 硬度低，极易污手。比重在5左右。软锰矿主要由沉积作用形成，为沉积锰矿 4
的主要成分之一。在锰矿床的氧化带部分，所有原生低价锰矿物也可氧化成软锰矿。软锰矿在锰矿石中是很常见的矿物，是炼锰的重要矿物原料。 （2）硬锰矿 单斜晶系，晶体少见，通常呈钟乳状、肾状和葡萄状集合体，亦有呈致密块状和树枝状。颜色和条痕均为黑色。半金属光泽。硬度4～6，比重4.4～4.7。硬锰矿主要是外生成因，见于锰矿床的氧化带和沉积锰矿床中，亦是锰矿石中很常见的锰矿物，是炼锰的重要矿物原料。 (3) 水锰矿 单斜晶系，晶体呈柱状，柱面具纵纹。在某些含锰热液矿脉的晶洞中常呈晶簇产出，在沉积锰矿床中多呈隐晶块体，或呈鲕状、钟乳状集合体等。矿物颜色为黑色，条痕呈褐色。半金属光泽。硬度3～4，比重4.2～4.3。水锰矿既见于内生成因的某些热液矿床，也见于外生成因的沉积锰矿床，是炼锰的矿物原料之一。 5
水锰矿 (4)黑锰矿 四方晶系，晶体呈四方双锥，通常为粒状集合体。颜色为黑色，条痕呈棕橙或红褐。半金属光泽。硬度5.5，比重4.84。黑锰矿由内生作用或变质作用而形成，见于某些接触交代矿床、热液矿床和沉积变质锰矿床中，与褐锰矿等共生，亦是炼锰的矿物原料之一。 黑锰矿 6
(5)褐锰矿 四方晶系，晶体呈双锥状，也呈粒状和块状集合体产出。矿物呈黑色，条痕为褐黑色。半金属光泽。硬度6，比重4.7～5.0。其他特征与黑锰矿相同。
褐锰矿 (6)菱锰矿 三方晶系，晶体呈菱面体，通常为粒状、块状或结核状。矿物呈玫瑰色，容易氧化而转变成褐黑色。玻璃光泽。硬度3.5～4.5，比重3.6～3.7。由内生作用形成的菱锰矿多见于某些热液矿床和接触交代矿床；由外生作用形成的菱锰矿大量分布于沉积锰矿床中。菱锰矿是炼锰的重要矿物原料。 7
菱锰矿 (7) 硫锰矿 等轴晶系，常见单形有立方体、八面体、菱形十二面体等，集合体为粒状或块状。颜色钢灰至铁黑色，风化后变为褐色，条痕呈暗绿色。半金属光泽。硬度3.5～4，比重3.9～4.1。硫锰矿大量出现在沉积变质锰矿床中，是炼锰的矿物原料之一。 8
硫锰矿 四、锰矿的选别方法及工艺 我国锰矿绝大多数属于贫矿，必须进行选矿处理。但由于多数锰矿石属细粒或微细粒嵌布，并有相当数量的高磷矿、高铁矿和共（伴）生有益金属，因此给选矿加工带来很大难度。目前，我国常用的锰矿选矿方法为机械选（包括洗矿、筛分、重选、强磁选和浮选），以及火法富集、化学选矿法等。 1、洗矿和筛分 洗矿是原矿在水力、机械力和自摩擦作用下，使矿石和泥质分离，从而提高矿石品位。通常，富矿石的简单生产及选矿前的预处理采用洗矿。常用设备有洗矿筛、圆筒洗矿机和槽式洗矿机。 洗矿作业常与筛分伴随，如在振动筛上直接冲水清洗或将洗矿机获得的矿砂(净矿)送振动筛筛分。筛分可作为独立作业，分出不同粒度和品位的产品供给不同用途使用。碳酸锰矿石大多进行洗矿，一般采用振动筛喷水。筛上产品为洗净矿，筛下产品经螺旋分级机分级，返砂与筛上产品合并。溢流废弃或进一步回收锰;氧化锰矿石一般采用擦洗较强的双螺旋槽式洗矿机。 近年来，国内外对锰矿洗矿作业都非常重视。各类锰矿选矿厂中都设有洗矿作业，并由一次洗矿发展为二次或三次洗矿。 广西天等锰矿选矿厂将设计的一次洗矿改造为二次洗矿，并对洗矿溢流中的锰进行回收。不仅降低了物耗，而且每年增加回收粉矿约8000t，提高金属回收率约5个百分点，经济效益显。 9
广西天等锰矿选矿厂改造后的洗矿筛分流程图 2、重选 重力选矿是根据各种矿物的密度和粒度不同来进行分选的，矿物颗粒的形状在一定程度上影响按密度分选的精确性。对于个别粗粒嵌布的矿石，重选可作为精选作业，大多数情况下重选作业是用作粗粒抛尾或预先作业。重选一般与磁选或浮选等选别作业组成联合流程选别锰矿。氧化锰矿如硬锰矿、软锰矿、褐锰矿等的密度一般在3.7- 3.9t /m3左右，与硅酸盐类石有显著差异，大都可以采用重选。常用的重选设备有跳汰机(处理粗中粒矿石)、摇床(处理细粒物料)和采用重介质的鼓形分选机、旋流器、振动溜槽等;碳酸锰矿石的密度在3.3- 3.6t /m3，与脉石的密度差异小，采用重介质选别才能起到较好的富集作用。由于重选 回收率低，而磁选技术及设备的发展较快，选矿厂原有的重选流程有些被磁选取代，近几年重选工艺及设备没有大的进展。在现有的重选流程中，通过分级和多次选别提高精矿品位及回收率。 10
3、强磁选 锰矿物属弱磁性矿物〔比磁化系数X=10X 1 0-'-600X 1 0-scm 3/g]， 大都呈顺磁性，比磁化率为一常数，无磁饱和磁滞现象。一般情况下，氧化锰矿石和碳酸锰矿石的比磁化率随着锰品位的提高而增加。在磁场强度Ho=800-1600kA/m (1-2T)的强磁场磁选机中可以得到回收，一般能提高锰品位400"-10%. 由于磁选的操作简单，易于控制，适应性强，可用于各种锰矿石选别，近年来已在锰矿选矿中占主导地位。各种新型的粗、中、细粒强磁机陆续研制成功。目前，国内锰矿应用最普遍的是中粒强磁选机，粗粒和细粒强磁选机也逐渐得到应用，微细粒强磁选机尚处于试验阶段。 我国选别粗粒(10-25mm)锰矿石，应用80-1型和CGD-38型感应辊式强磁选机;选别中粒(1^-lomm)多应用CS-1, CS-2, DQC-1, CGDE-210等型号的强磁选机;选别细粒(0.05 ^-lmm)常应用ShP及SZC系列强磁选机。 4、浮选 由于矿物的可浮性可以通过添加药剂等手段来改变，因此浮选过程的选择性比其他方法高，一些比重和磁性接近的锰矿物、铁矿物和其他脉石矿物，有可能藉浮选法分开。锰矿石的浮选可以采用正、反浮选，目前国内外应用的是阴离子正浮选;阳离子反浮选尚处于试验阶段。由于锰矿大部分是碳酸盐类和氧化矿物，其表面易被水润湿，可浮性能差，加之浮选经营成本高，操作不易控制，因此浮选法较少应用于工业生产。我国仅有遵义铁合金厂建有浮选厂，该矿是以碳酸锰矿为主的低锰、低磷、高铁锰矿，选别流程多次整改、调试，先后有与重选、浮选组合的工艺流程，生产一直不正常。近几年我国在锰矿浮选方面，无论是工艺、