楊曉文，賈宗勇，劉玉川，陳 攀，張建民，張國(guó)龍

(1. 青海省地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用中心，青海 西寧 810008； 2. 青海省第五地質(zhì)勘查院，青海 西寧 810099)

錳礦是一種重要的黑色金屬，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位，廣泛地應(yīng)用于國(guó)防、鋼鐵、建材、化工以及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，同時(shí)隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)錳資源的需求量也日益增加。但是，錳礦床以規(guī)模小，小礦多、大礦少，貧礦多、富礦少，共伴生礦多、單一礦少的特征，導(dǎo)致錳礦資源的綜合利用率明顯較低[1-2]。為緩解錳礦資源供需關(guān)系，以某低品位錳礦渣為研究對(duì)象，分析其綜合利用的選冶方法，為提高錳資源利用率提供參考。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)錳礦的選冶方法主要為：強(qiáng)磁選—浮選—弱磁選、焙燒—重選—弱磁選、洗礦—強(qiáng)磁選—浮選等流程[3-7]，但選冶效果相對(duì)較差，對(duì)錳資源的回收利用率不高。因此以陽(yáng)離子反浮選工藝為研究對(duì)象，探索某錳礦渣的綜合利用方法。

1 樣品化學(xué)性質(zhì)

所選的測(cè)試樣品為某礦山經(jīng)過(guò)磁選后的尾礦渣，礦樣的粒度較細(xì)。根據(jù)粒度分析可知，當(dāng)粒度-0.074 mm的礦樣占97.63%時(shí)，錳礦渣中的錳含量較高。所選礦樣中主要化學(xué)成分見表1。

表1 錳尾礦渣主要成分質(zhì)量分?jǐn)?shù) %

2 試驗(yàn)方法

使用陽(yáng)離子反浮選工藝對(duì)該錳尾礦渣進(jìn)行綜合利用研究，選擇以胺類藥劑作為試驗(yàn)的捕收劑，分別對(duì)癸胺及混合胺、油胺、十二胺、二正己胺和聚醚胺進(jìn)行了浮選試驗(yàn)，結(jié)果表明十二胺作為捕收劑的效果最佳，同時(shí)以糊精和檸檬酸的組合藥劑作為抑制劑，其總體試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 陽(yáng)離子反浮選工藝流程

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 礦漿濃度試驗(yàn)

由于試驗(yàn)所選礦樣為磁選后的尾礦渣，導(dǎo)致礦石粒度較小，故在浮選過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)?shù)亟档偷V漿濃度，才能有效地提高綜合利用率。固定試驗(yàn)條件為：-0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，硫酸用量2 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，糊精用量2 kg/t，十二胺用量0.5 kg/t。在固定試驗(yàn)條件下進(jìn)行浮選礦漿濃度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 礦漿濃度試驗(yàn)結(jié)果 %

由表2可知：礦漿濃度與精礦品位呈正相關(guān)關(guān)系，與精礦回收率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨著礦漿濃度增大精礦品位升高，而回收率卻逐漸降低。綜合選礦各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，認(rèn)為當(dāng)?shù)V漿濃度為20%時(shí)，在固定試驗(yàn)條件下可獲得精礦品位為16.02%、回收率為66.35%的錳精礦。

3.2 捕收劑用量試驗(yàn)

固定試驗(yàn)條件為：-0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，硫酸用量2 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，糊精用量2 kg/t，礦漿濃度20%。在該固定條件下進(jìn)行捕收劑(十二胺)用量的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 捕收劑試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知：隨著十二胺(捕收劑)用量的逐漸增加，錳精礦品位逐漸升高，但回收率逐漸降低。因此，綜合考慮選冶經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素，認(rèn)為捕收劑十二胺用量以0.5 kg/t為宜。

3.3 酸度pH調(diào)整劑用量試驗(yàn)

在陽(yáng)離子反浮選工藝過(guò)程中，酸度對(duì)浮選的影響較大，對(duì)精礦回收率影響較大。酸度pH調(diào)整劑對(duì)浮選的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面[8-10]：①pH能夠影響礦漿中礦物顆粒表面的電性特征，進(jìn)而影響浮選效果；②pH對(duì)礦漿中的捕收劑性能影響較為明顯，這是由于在陽(yáng)離子反浮選工藝中需將捕收劑電解成離子，才能夠和礦物表面發(fā)生作用，進(jìn)而影響浮選效果。

試驗(yàn)過(guò)程中的固定條件為：-0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，十二胺用量0.5 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，糊精用量2 kg/t。在該固定條件下進(jìn)行硫酸(pH調(diào)整劑)的用量，試驗(yàn)結(jié)果見表4。由于在陽(yáng)離子反浮選工藝過(guò)程中將捕收劑十二胺電解成胺分子和胺離子，且兩者的濃度相差較大，尤其是隨著礦漿pH的變化差異更明顯[11]。一般來(lái)說(shuō)，在酸性條件下主要以胺離子為主，進(jìn)而與礦物顆粒表面的雙電層進(jìn)行作用吸附在一起，最終將錳元素富集、提純[12]。

表4 硫酸用量試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知：當(dāng)硫酸用量為0.0 kg/t時(shí)，雖然錳精礦的回收率較高，但精礦品位較低，綜合選冶經(jīng)濟(jì)效率不高，綜合選冶經(jīng)濟(jì)各項(xiàng)指標(biāo)認(rèn)為硫酸用量為3.0 kg/t時(shí)選冶經(jīng)濟(jì)最佳，此時(shí)錳精礦品位為16.27%，錳精礦回收率為65.74%。

3.4 抑制劑用量試驗(yàn)

固定試驗(yàn)條件為：-0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，捕收劑十二胺用量0.5 kg/t，調(diào)整劑硫酸用量3.0 kg/t，對(duì)檸檬酸和糊精聯(lián)合使用的抑制劑進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 抑制劑用量試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知：抑制劑對(duì)礦漿選冶影響較大，無(wú)論是糊精還是檸檬酸，對(duì)精礦品位影響都呈正相關(guān)關(guān)系，但對(duì)回收率均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。對(duì)比兩者對(duì)精礦選冶性能的影響，其中檸檬酸對(duì)品位的影響更明顯，綜合考慮后認(rèn)為檸檬酸用量2 kg/t、糊精用量1 kg/t為宜，此時(shí)可獲得錳精礦品位為16.21%，回收率為66.48%。

3.5 精選試驗(yàn)

為盡可能地提高錳精礦的選冶品位以及盡可能地發(fā)揮捕收劑十二胺的捕收能力，在精選試驗(yàn)過(guò)程中將捕收劑分為3次加入，即采用“一粗二精”的開路浮選工藝。通過(guò)多次試驗(yàn)后認(rèn)為第一次加藥量為總量的0.25為宜。固定試驗(yàn)條件為：-0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，捕收劑十二胺用量0.5 kg/t，調(diào)整劑硫酸用量3.0 kg/t，捕收劑糊精用量1 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，進(jìn)行開路試驗(yàn)，流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖2 “一粗二精”開路試驗(yàn)流程

表6 “一粗二精”開路試驗(yàn)結(jié)果%

由表6可知：當(dāng)捕收劑按照“一粗二精”開路試驗(yàn)分批次按照0.1，0.2，0.2 kg/t加入時(shí)，可以獲得品位為20.57%和回收率為56.54%的精礦[13-15]。

3.6 掃選試驗(yàn)

固定試驗(yàn)條件為： -0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，捕收劑十二胺用量0.5 kg/t，調(diào)整劑硫酸用量3.0 kg/t，捕收劑糊精用量1 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，此條件下錳尾礦渣在經(jīng)過(guò)“一粗二精”選冶后，尾礦中的錳品位為6.21%，其含量較高。為提高錳資源回收利用率以及盡可能利用尾礦中的捕收劑等，可繼續(xù)添加pH調(diào)整劑硫酸以及抑制劑檸檬酸、糊精等進(jìn)行掃選試驗(yàn)，其掃選流程見圖3，掃選結(jié)果分析見表7。

圖3 掃選試驗(yàn)流程

表7 掃選試驗(yàn)結(jié)果 %

由表7可知：經(jīng)過(guò)掃選試驗(yàn)后，能夠獲得錳品位為3.84%的尾礦和11.51%的中礦，中礦可再返回至給礦流程進(jìn)行閉路試驗(yàn)。

3.7 閉路試驗(yàn)

在上述試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了該尾礦渣的陽(yáng)離子反浮選試驗(yàn)工藝參數(shù)： -0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，捕收劑十二胺用量0.5 kg/t，調(diào)整劑硫酸用量為3.0 kg/t，捕收劑糊精用量1 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t。在此固定條件下進(jìn)行“一粗二精”開路試驗(yàn)、“一次掃選”試驗(yàn)后，再經(jīng)過(guò)閉路試驗(yàn)，流程見圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

圖4 閉路試驗(yàn)流程

表8 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

由表8可知：經(jīng)過(guò)閉路試驗(yàn)后可獲得，錳品位20.91%、回收率為69.51%的錳精礦。

4 結(jié) 論

某原錳礦的尾礦渣中錳品位為10.22%，但是采用磁選工藝的綜合利用效率較低，對(duì)錳資源的浪費(fèi)較大。在固定條件為： -0.074 mm粒度的礦樣占97.63%，礦漿濃度20%，捕收劑十二胺用量0.5 kg/t，調(diào)整劑硫酸用量3.0 kg/t，捕收劑糊精用量1 kg/t，檸檬酸用量2 kg/t，對(duì)該尾礦渣進(jìn)行“一粗二精”開路試驗(yàn)、“一次掃選”試驗(yàn)后，閉路試驗(yàn)中可獲得，錳品位為20.91%、回收率為69.51%的錳精礦，顯著地提升了錳資源的綜合利用效率。