顧兆云 陳經(jīng)華 魏盛耀

（中國地質(zhì)礦業(yè)有限公司）

錳礦是鋼鐵工業(yè)中的重要原材料，其每年消費(fèi)量呈上升趨勢［1-2］，但我國的錳礦資源大多是貧、細(xì)、雜的低品位資源［3］，因此作為最大的錳系鐵合金生產(chǎn)國，我國的錳礦資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)需求，每年必須進(jìn)口數(shù)千萬噸的錳礦石與國內(nèi)的錳礦資源配礦使用。國外某錳礦項(xiàng)目，一直以來直接采用進(jìn)口富錳礦，但隨著富錳礦資源的日益減少，開始開發(fā)利用紅土型低品位錳礦資源。目前，紅土型低品位錳資源先后采用手選、洗礦、重選、磁選等工藝［4-5］，均未取得理想的選礦效果。為此，根據(jù)錳礦物和褐鐵礦具有的明顯的顏色和光澤差異，探索采用光電選礦設(shè)備，驗(yàn)證光電技術(shù)應(yīng)用到紅土型低品位錳礦選別中的可行性。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石組成

對紅土型低品位錳礦礦樣進(jìn)行化學(xué)多元素分析和礦物組成分析，分析結(jié)果見表1、表2。

由表1可知，礦石中可供回收利用的元素主要為金屬錳，含量為22.42%，雜質(zhì)含量比較高，其中鐵元素含量20.35%，二氧化硅含量19.94%，三氧化二鋁含量12.17%，其他元素含量均較低。

由表2 可知，礦石中的主要金屬礦物為硬錳礦、軟錳礦與褐鐵礦，脈石礦物主要為伊利石、高嶺石，其次為絹云母、一水硬鋁石等。

1.2 粒度分析

為了進(jìn)一步查明礦樣各粒級中錳礦物的含量情況，對礦樣進(jìn)行粒度篩析，結(jié)果見表3。

由表3 可知，試樣粒級越粗錳品位越高，其中+40 mm 粒級錳品位達(dá)到32.22%，但錳金屬分布率最高的是10～25 mm 粒級，其次是8～10 mm 粒級，25～40 mm和6～8 mm粒級次之。

2 光電技術(shù)原理及構(gòu)成結(jié)構(gòu)

光電選礦機(jī)是一種集光學(xué)、電氣、機(jī)械、控制于一體的光電設(shè)備，利用光電原理將顏色有差異的雜質(zhì)礦物檢測鑒別出來，依靠適宜外力改變雜質(zhì)礦物的運(yùn)動軌跡，從而實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)礦物與有用礦物的有效分離［6-8］。

光電選礦機(jī)的工作原理為物料從頂部的料斗進(jìn)入設(shè)備，通過振動器的均勻振動進(jìn)入履帶，均勻分布在履帶上方，沿履帶加速下落進(jìn)入分選室內(nèi)的觀察區(qū)，并從觀測傳感器和背景板間穿過。在光源的作用下，CCD 傳感器接收來自物料反射和投射形成的合成光，傳輸?shù)綀D像識別模塊進(jìn)行識別，給出判決信號，經(jīng)過控制系統(tǒng)處理后產(chǎn)生輸出信號，驅(qū)動高速噴閥動作，將其中的待剔除物料吹至接料斗的廢料腔內(nèi)流走；剩余物料繼續(xù)下落至接料斗的成品腔內(nèi)，從而達(dá)到物料精選的目的［9］。

3 試驗(yàn)研究與結(jié)果分析

3.1 人工手選試驗(yàn)

為了對比光電選礦機(jī)的選別效果，對紅土型低品位錳礦礦樣進(jìn)行人工手揀，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4 可知，紅土型礦樣原礦錳品位較低，為21.90%，經(jīng)人工手揀后，精礦錳品位提高到31.17%，錳品位提高了9.27 個百分點(diǎn)，錳回收率為87.38%，但仍未達(dá)到錳礦銷售產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（錳品位≥34%）。由于-10 mm 粒級含量占50%以上，致使人工手檢比較困難，工作效率低且勞動強(qiáng)度高，故不適宜手選工藝。

3.2 光電試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.2.1 工藝流程對低品位錳礦選別效果的影響

工藝流程依據(jù)礦石的工藝礦物學(xué)性質(zhì)確定［10］，在紅土型低品位錳礦中，根據(jù)色澤差異（錳礦物呈現(xiàn)灰黑金屬光澤，褐鐵礦呈現(xiàn)暗紅色光澤）采取光電選別工藝流程，在保證精礦品位的前提下，盡可能提高金屬回收率，通過不同試驗(yàn)方案確定最佳選礦工藝流程。其工藝流程見圖1、圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可知，二段光電選別比一段光電選別更有利于提高精礦品位，且除雜效果比較明顯，鐵品位可由18.35%降低到10.03%，二段光電選別精礦可得到錳品位達(dá)33.32%，產(chǎn)率53.27%，錳回收率76.44%的指標(biāo)，其中精礦品位提高了10.10 個百分點(diǎn)，比一段光電選別精礦錳品位高出2.65 個百分比，更有利于錳精礦提高品位，因此在后續(xù)試驗(yàn)中均采用二段光電選別工藝流程。

3.2.2 礦石類型對低品位錳礦選別效果的影響

為了進(jìn)一步驗(yàn)證光電選別對紅土型低品位錳礦石的適用性，針對2 種典型礦樣，在固定選別精度的前提下對2種礦樣分別進(jìn)行選別，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6可知，紅灰相嵌型礦樣的原礦錳品位比較高，為26.72%，經(jīng)過兩段選別后，精礦錳品位達(dá)到32.35%，提高了5.63 個百分比，精礦產(chǎn)率53.57%，相應(yīng)的錳回收率為64.86%；紅灰分離型礦樣由錳品位由22.34%提高到34.46%，錳品位提高了12.12 個百分點(diǎn)，產(chǎn)率56.16%，錳回收率86.63%，雜質(zhì)礦物鐵品位由16.54%降低到10.07%，比紅灰相嵌型礦樣取得的選礦效果要好；說明雜質(zhì)礦物（褐鐵礦）與錳礦物相嵌、致密分布，不易被圖像識別模塊進(jìn)行識別，致使紅灰相嵌型礦樣不如紅灰分離型礦樣的選別效果好，因此紅灰分離型礦樣比紅灰相嵌型礦樣更適宜光電選別工藝。

3.2.3 粒度大小對低品位錳礦選別效果的影響

為了確定光電選礦機(jī)適宜的選別粒度，針對8～25 mm 和8～40 mm 粒級礦樣進(jìn)行選別，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

由表7 可知，8～25 mm 粒級礦樣經(jīng)過二段光電選別后，可獲得錳品位35.32%、產(chǎn)率55.04%、錳回收率83.18%的精礦，精礦錳品位提高了11.95 個百分點(diǎn)；而8～40 mm 粒級礦樣的精礦錳品位經(jīng)過選別達(dá)到31.45%，提高了8.87 個百分點(diǎn)，精礦產(chǎn)率51.17%，回收率71.27%，說明8～25 mm粒級礦樣比8～40 mm粒級礦樣的選別效果好，由于8～25 mm 粒級范圍比較窄，使得錳礦物與褐鐵礦物分離，更有利于光電選別圖像模塊的識別，且8～40 mm 粒級礦樣中存在部分過大顆粒，超過了設(shè)備的處理粒度范圍，導(dǎo)致直接觸碰氣閥橫梁進(jìn)入尾礦槽中，進(jìn)而導(dǎo)致選別效果不好，因此8～25 mm 粒級礦樣更適合采用光電選別技術(shù)。

3.2.4 選別精度對低品位錳礦選別效果的影響

為了進(jìn)一步優(yōu)化光電選礦機(jī)的選礦效果，盡可能提高精礦產(chǎn)品質(zhì)量，采用不同選別精度對紅土型低品位錳礦進(jìn)行選別，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8 可知，隨著選別精度的提高，錳精礦產(chǎn)率降低，錳品位先提高后降低，錳回收率降低，相應(yīng)雜質(zhì)礦物鐵礦物的含量有所增加；當(dāng)選別精度為780時，錳精礦錳品位達(dá)35.32%，產(chǎn)率58.15%，錳回收率87.88%，錳品位提高了11.95 個百分點(diǎn)，達(dá)到最佳選礦效果；綜合考慮，確定光電選別最佳精度為780。

3.2.5 全流程開路試驗(yàn)

在上述條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行全流程開路試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表9 可知，經(jīng)全流程開路試驗(yàn)驗(yàn)證，8～25 mm粒級紅土型低品位錳礦經(jīng)過二段光電選別后，可獲得精礦產(chǎn)率56.87%，錳品位34.82%，鐵品位10.26%，錳回收率85.43%的塊狀錳精礦，達(dá)到了錳精礦產(chǎn)品銷售質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 論

（1）該紅土型低品位錳礦石中，錳為主要可回收金屬元素，錳品位為22.42%。礦石中的主要金屬礦物為硬錳礦、軟錳礦與褐鐵礦，脈石礦物主要為伊利石、高嶺石，其次為絹云母、一水硬鋁石等。

（2）采用兩段光電選別的指標(biāo)高于一段光電選別，第一段選別以保障精礦的產(chǎn)率和回收率為主，第二段選別以保障精礦品位為主。通過2次光電選別，在確保精礦錳品位滿足可以銷售的前提下，盡可能提高精礦的產(chǎn)率和回收率。

（3）通過試驗(yàn)確定了光電選礦機(jī)適宜的礦石類型、分選粒度和工藝參數(shù)，可為后續(xù)大規(guī)模開發(fā)利用紅土型低品位錳礦提供技術(shù)支持，同時光電選別技術(shù)作為一種新的選礦方法引入到低品位錳礦開發(fā)利用中，不僅可以提升后續(xù)生產(chǎn)工藝的先進(jìn)性，而且可獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，對低品位錳礦的高效開發(fā)利用意義重大。