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太全面了,锰矿选矿技术简介及实例!

作者:admin 发布日期: 2020-04-15 二维码分享

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,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

洗矿是利用水力冲洗或附加机械擦洗使矿石与泥质分离。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。


2.重选

目前重选只用于选别结构简单、嵌布粒度较粗的锰矿石,特别适用于密度较大的氧化锰矿石。常用方法有重介质选矿、跳汰选矿和摇床选矿。


目前我国处理氧化锰矿的工艺流程,一般是将矿石破碎至6~0mm 或10~0mm,然后进行分组,粗级别的进行跳汰,细级别的送摇床选。设备多为哈兹式往复型跳汰机和6-S型摇床。


3.强磁选

锰矿物属弱磁性矿物〔比磁化系数X=10×10-6~600×10-6cm3/g〕,在磁场强度 Ho=800~1600kA/m(10000~20000oe)的强磁场磁选机中可以得到回收,一般能提高锰品位4%~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.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。


4.重-磁选

目前国内已新建和改建成的重-磁选厂有福建连城,广西龙头、靖西和下雷等锰矿。如连城锰矿重-磁选厂,主要处理淋滤型氧化锰矿石,采用 AM-30型跳汰机处理30~3mm的洗净矿,可获得含锰40%以上的**锰精矿,再经手选除杂后,可作为电池锰粉原料。跳汰尾矿和小于3mm 洗净矿径磨至小于1m 后,用强磁选机选别,锰精矿品位要提高24%~25%,达到36%~40%。


5.强磁-浮选

目前采用强磁-浮选工艺仅有遵义锰矿。该矿是以碳酸锰矿为主的低锰、低磷、高铁锰矿。据工业试验,磨矿流程采用棒磨-球磨阶段磨矿,设备规模均为φ 2100mm×3000mm 湿式磨矿机。强磁选采用 shp-2000型强磁机,浮选机主要用 CHF 型充气式浮选机。经过多年生产的考验,性能良好,很适合于遵义锰选矿应用。强磁-浮选工艺流程试验成功并在生产中得到应用,标志着我国锰矿的深选已经向前迈进了一大步。


6.火法富集

锰矿石的火法富集,是处理高磷、高铁难选贫锰矿石一种分选方法,一般称为富锰渣法。其实质是利用锰、磷、铁的还原温度不同,在高炉或电炉中控制其温度进行选择性分离锰、磷、铁的一种高温分选方法。


我国采用火法富集已有近40年的历史,1959年湖南邵阳资江铁厂在9.4m3小高炉上进行试验,并获得初步结果。随后,1962年上海铁合金厂和石景山钢铁厂分别在高炉冶炼出富锰渣。1975年湖南玛瑙山锰矿高炉不但炼出富锰渣,同时还在炉底回收了铅、银和生铁(俗称半钢),为综合利用提供依据。进入80年代以后,富锰渣生产得到迅速发展,先后在湖南、湖北、广东、广西、江西、辽宁、吉林等地都发展了富锰渣生产。


火法富集工艺简单、生产稳定,能有效地将矿石中的铁、磷分离出去,而获得富锰、低铁、低磷富锰渣,这种富锰渣一般含 Mn35%~45%,Mn/Fe12~38,P/Mn<0.002,是一种**锰系合金原料,同时也是一般天然富锰矿很难时达到上述3个指标的人造富矿。因此,火法富集对于我国高磷高铁低锰难选矿而言,是很有前途的一种选矿方法。


7.化学选锰法

锰的化学选矿很多,我国进行了大量研究工作,其中试验较多,较有发展前途的是:连二硫酸盐法、黑锰矿法和细菌浸锰法。目前尚未付诸工业生产。


实   例


一、选矿厂概况

广西龙头锰矿位于广西宜州市境内,隶属河池市国有资产监督管理委员会管辖。矿区距黔桂线德胜火车站50km,距金城江45km,距宜州90km,交通方便。


(一)发展简史


广西龙头锰矿始建于1965年,建矿初期氧化锰矿石资源丰富,以开采氧化锰矿为主,主要分布于碳酸锰露头及边缘部分,面积广,分布零散,经过几年的大量开采,氧化锰逐渐枯竭,根据矿区整体的布置规划,1972年开始井下生产碳酸锰。生产初期,碳酸锰主要是经过焙烧后外销,但品位偏低,加上开采贫化,焙烧入窑品位为14%~15%,焙烧后品位为19%~23%,用作中炭锰铁冶炼。


由于成品品位低,外销运费高等原因,生产不正常。1978年起矿山开始进行选矿试验,以提高焙烧矿石入窑品位。经过一年多的研究和试验,1980年自制了SHC-1800型湿式强磁选机,1981年矿山建成了选矿厂,采用了重介质旋流器强磁选联合流程,生产能力为7.5万t/a,由于种种原因,生产不正常,各项技术指标均未达到设计要求,1986年矿山改用单一湿式强磁选流程。


1989年因碳酸锰矿石品位低,市场饱和等方面的原因,生产9年之后的矿山磁选厂停产。2002年矿山恢复碳酸锰的开采,2006年对选厂进行技术改造,采用湖南长沙矿冶研究院生产的永磁磁选机取代电磁磁选机,改造后年处理能力为6万t/a,2007年正式生产。目前生产正常,磁选效果佳。


(二)水源状况


矿区生产、生活用水由在矿区的西南端距矿区5km的八况地下水供给,经两极抽水后,送至标高200m的山上储水池,再供生产生活使用。丰水期允许取水量6000m3/d,枯水期允许取水量3000m3/d。目前矿区每日耗水量为2271m3。另在矿区的南端矿区3km处有可供工业用水的备用水源,但矿区已多年不用。


选矿厂每日处理矿量为300t,耗水量350t/d,矿区选厂用水充足。


(三)供电系统


矿区建矿时,就已形成完整的供电系统,矿部设有35kV总降压站一座,由拉浪电厂供电,总降压站设有50kV,1000kV,2000kV,4000kV变压器各一台,总容量为7050kV。目前,全矿装机容量为9040kV,使用容量为7500kW。

二、矿石性质


(一)矿床类型及成因


矿区地层大部分为石炭系,其次为下二叠统及局部泥盆统,矿层产于下石炭统顶部,定为龙头锰组,其上与中石炭大埔组白云质灰岩假整合接触。矿区构造系一小短轴背斜,轴向NW、SE,矿层大部分分布于南西翼,矿区构造不甚复杂,仅有少数断层,并对矿层影响不大。


矿床为古陆边缘浅海还原环境沉积,整个层系生成于海退,沉积矿层时为局部海进并与大量方解石伴生,围岩均为灰岩,无原生氧化物矿带。


(二)矿石特性


本区锰矿分为原生碳酸锰、次生氧化锰两大类。次生氧化锰矿主要赋存于地表以下10~20mm,原生碳酸锰矿为冶金碳酸锰矿石及含锰灰岩,有用元素(Mn)的存在形态主要是含在碳酸盐矿物之中。主要含锰矿物为锰主解石和含锰方解石,锰矿很少。脉石矿物主要有方解石、石英、玉髓等。


矿物的组织结构简单,碳酸盐类含锰矿物呈显微粒状结构,.大颗粒不超过0.005mm。矿石为层状碳酸锰矿,共四层,矿层共厚3m,连夹石共8m,其中第四层矿又分为4个小层,大部分为含锰方解石,含锰品位14%~20%,夹层品位有半数达到3%,矿层与夹石含SiO2均低,含P亦不高,CaO+MgO/SiO2+Al2O3之比值均小于0.95,为较有工业价值的矿石,且以原生矿为主,氧化矿很少,矿石致密与围岩有明显界线,大部分出露在地下水面以上,用坑道开采较为容易。


矿体顶板为厚层含锰灰岩,底板为薄层灰岩与薄层软质灰岩互层,属多层薄矿体,分采比较困难,矿层之间夹层为含锰灰岩,矿石密度在2.89~3.17g/cm3之间,夹层密度为2.71~2.74g/cm3,顶、底板密度为2.73~2.74g/cm3。


各层锰矿光谱定性、半定量分析,多元素化学分析结果见表1~表8。


表1 ..层碳酸盐矿多元素化学分析 %

表2 光谱半下量分析 %

表3 锰物相分析 %

表4 第二、三层碳酸锰矿多元素分析 %

表5 光谱半定量 %

表6 第四层碳酸锰矿多元素分析 %

表7 光谱半定量 %

表8 物相分析 %


三、采矿


(一)采矿方法概述


由于矿体的赋存条件简单,采用的采矿方法也较简单。矿体分水平矿体和陡矿体两部分,分四个坑口进行开采,一号坑口为缓倾斜矿体,包括银山背、李家背和观音山上部等三个采区,标高在480~660m,矿体倾角5°~18°。


根据地形条件,全部使用平巷-溜井开拓,采用全面法采矿,各个区段均在底板掘进主运输平巷,并用上山划分盘区。盘区长度60m,高度40m,开采顺序为:盘区之间自上而下开采,矿层之间由顶至底开采,采区之间以主运输平巷为中心由远而近开采。二、三、四坑口属急倾斜矿体,矿体赋存标高0~480m,侵蚀其准面标高235m,矿体倾角40°~80°。


235m标高以上采用硐开拓运输通风系统,235m标高以下采用斜井-平巷开拓运输通风系统。中段高度为40m,采用浅孔留矿采矿法。矿床开采顺序是采用自上而下的分段开采方法,先采上盘,后采下盘矿体,在同一中段,采用后退式回采,即先采端部矿块,向平硐或主提升斜井方向后退式回采。


(二)主要采矿设备见表9。


表9 主要采矿设备


四、选矿


(一)选矿试验


龙头碳酸锰矿床属多薄层矿体,矿山在开采氧化锰时不用选矿,在开采碳酸锰时,分采较为困难,由于合采和贫化的原因,矿石必须进行选矿。该种碳酸盐矿物属弱磁性,而脉石矿物主要含锰炭岩属无磁性,故可采用强磁选方法,剔除部分脉石(围岩),使矿石含锰达到或略高于地质品位。


采用矿山自制的SHC-1800型湿式强磁选机进行选矿试验。入选矿石粒度分别为10~0mm和6~0mm。矿山进行了多次选矿试验。试验结果如下:10~0mm矿样不同磁场强度试验结果见表10。不同磁选流程试验结果见表11。


表10 龙头碳酸锰10~0mm矿样不同磁场强度试验结果

表11 龙头碳酸锰10~0mm同种矿样不同流程试验结果


五个不同矿样(6~0mm)磁选流程试验结果见表12。


表12 五个不同矿样流程试验(一粗一扫)结果(粒度6~0mm)


20~0mm粒级强磁选试验结果见表13。


表13 入选粒度20~0mm强磁选试验结果


试验表明:粒度在10~0mm时,磁场强度为915.61kA/m,选矿效果.好。


考虑到回收率的问题,在相同磁场强度的情况下进行和一次选别和一粗一扫磁选试验。采用一粗一扫流程与一次选别流程相比,金属回收率从72.01%提高到89.24%,含锰品位下降了0.97个百分点。虽然入选粒度在5~0mm时选别效果好,但粒度偏细,不好使用,所以工厂设计时考虑粗粒度。


从入选粒度粗,处理量大,设备简单,投资小等方面考虑,1981年采用了重介质旋流器-强磁选联合流程方法建成一座年产7.5万t的选矿厂,工艺流程见图1。1982年~1984年选矿厂各项技术经济指标见表14。



图1 重介质旋流器-强磁选联合流程


表14 1982~1984年各项技术经济指标 (%)


工艺特点:入选粒度大(20~0mm),其中20~0mm粒级约占80%左右,这样大部分矿样均能用重介质旋流哭处理,因此采用本试验流程,不但在技术上符合早收、粗收、避免过粉碎的原则,且具有设备简单,容易制造,处理量大,上马快,工艺设备可靠,投资省的优点。


1982~1984年,每年处理原矿8000t左右,没有达到设计能力。每天只开一个班,而开机后要花很长时间去调试介质比重,因而造成劳动力消耗大,选矿加工费高等后果,另外设备磨损快,砂泵事故多。1985年后停止采用重介质-强磁选工艺流程。考虑到实际生产能力小,1986年矿山选矿采用单一强磁选流程。


至2006年底,矿山碳酸锰储量为150万t,生产能力为9万t/a,随着开采深度增加,品位越来越,必须恢复选厂选矿生产,由于原来选厂生产能耗大,设备故障多,技术不成熟等原因,矿山对选厂进行了技术改造。


(二)破碎筛分


出井矿石用矿车拉至矿场,矿石一般在350mm以下,用装载机堆放矿仓,由皮带运输机送入颚式破碎机,经皮带机送至振动筛、筛分为10~0mm和10mm以上。筛下(10mm~0)的矿石经皮带机送至选矿矿仓,筛上(10mm以上)矿石经皮带机送回颚式破碎机。破碎筛分流程见图2。


图2 破碎筛分流程


(三)选矿工艺


经过筛分后矿石粒度控制在10mm以下,进入选矿矿仓,经漏斗进入1号磁选机和2号磁选机,选出的精矿经皮带运输机送至精矿场地,尾矿经皮带运输机送至3号磁选机DPMS-300mm×1800mm,选出的精矿经皮带运输机送至精矿场地,尾帮经皮带运输机送至尾矿渣场。选矿工艺流程见图3。破碎筛分、选矿工艺流程使用的设备见表15。


图3 选矿工艺流程


表15 选厂设备及性能


(四)历年选矿生产主要经济指标


2007年选矿主要技术经济指标见表16。

表16 2007年选矿主要技术经济指标


五、尾矿综合利用及环境保护


目前,矿山每年生产约2万多吨的尾矿暂无回收利用,在选矿厂附近构筑一座尾矿渣场,尾矿渣场布置在磁选厂附近的山沟里,总坝高为10m,总库容约21万m3,服务年限约11.75a,可满足矿山选矿排出尾矿量临时堆存的需要。


六、选矿厂工艺特点


(一)工艺流程**、设备简单、投资少、上马快、回收期短。

(二)工艺流程改进:重介质旋流器-强磁选联合流程-单一电磁湿式强磁流程-单一永磁湿式强磁流程,经过多年的改造,工艺流程简单、技术**、成本不断降低。


(三)机械性能稳定,处理量大、磁选效果好。

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