碳酸锰矿选矿工艺研究现状与进展

碳酸锰矿是工业的重要原料矿产，它是特种钢材的基本组成元素之一，对钢及其钢材性能产生重要影响，是钢铁工业发展的重要原料。有资料表明世界上用于冶金工业的锰约占95%，只有约5%的锰用于如化学工业、建筑材料、电子工业、环境保护和农牧业等其他工业。冶金工业中主要是锰系铁合金、锰的氧化物和锰型。

前言：

随着易选锰矿石的不断开采利用，难选锰矿石的比例不断增加，供需矛盾不断突出，对碳酸锰矿的高效回收得到了人们的高度关注，选矿工作者从选矿工艺、设备以及机理方面进行了大量的科学研究，取得了一定的成就。究进展进行了评述。

一、应用

锰元素的化合物在地壳中分布十分广泛。古人很早就懂得加工利用它的氧化矿～软锰矿。但是直到1770年之前，化學家们仍将软锰矿看作是锡、锌和钴等的矿物。18世纪后半叶，瑞典化学家T.0.柏格曼研究了软锰矿，认为它是一种新金属氧化物。他曾试图分离出这个金属，却没有成功。舍勒也同样没有从软锰矿中提取出金属，便求助于他的好友、柏格曼的助手一甘恩。在1774年，甘恩分离出了金属锰。柏格曼将它命名为manganese（锰）。它的拉丁名称manganum和元素符号Mn由此而来。锰为银白色金属，质坚而脆。属于VIIB族元素。基本物理性质锰的化合价有+2、+3、+4、+6和+7，其中以+2、+4、+6、和+7为稳定的氧化态。金属锰以固态形式存在时，主要有四种同素异形体：a锰（体心立方），p锰（立方体），丫锰（面心立方），6锰（体心立方）。锰在空气中易氧化生成褐色的氧化物，也易在升温时氧化。氧化时形成层状氧化锈皮，最靠近金属的氧化层是MnO，而外层是Mn30a。在高于800℃的温度下氧化时，MnO的厚度逐渐增加，而Mn304层的厚度减少。在800度以下出现第三种氧化层Mn202。在约450℃以下最外面的第四层氧化物Mn02是稳定的。金属Mn能分解水，易溶于稀酸，并有氢气放出，生成二价锰离子。而符合国际商品级的富矿石（Mn大于48%）几乎没有，且有不少富锰矿石在选矿时仍需要进行预处理。总的来说，我国锰矿资源贫多富少、薄而分散、矿石杂质多、结构复杂。

二、碳酸锰矿选矿工艺研究现状进展

2.1重选工艺。碳酸锰矿的密度一般为3.6～3.7g/cm3，与其共生的常见脉石矿物石英、方解石的比重一般为2.6～2.9g/cm3，密度相差不大。对于细粒级入选的碳酸锰矿，采用单一重选法难以获得较理想的选矿指标;但是对于可以粗粒级入选的碳酸锰矿，采用重选法可有效回收有用矿物，且重选工艺设备简单，成本低廉，对环境污染较小。因此，在条件适宜时，常作为优先考虑的选矿工艺。湘潭锰矿原矿含锰17.6%，采用重介质旋流器分选碳酸锰矿，再对粗精矿经强磁处理，根据矿石性质，选择合适的重选设备和重介质种类尤为重要，常用的重选设备主要有摇床、跳汰机和重介质的孤形分选机、旋流器等。

2.2磁选工艺。碳酸锰矿的比磁化系数属于弱磁性矿物，其比磁化率和脉石矿物的相差较大。因此，强磁选在碳酸锰矿的选别中占有重要地位。常用的磁选机有干式强磁选机、湿式强磁选机和高梯度强磁选机，其中湿式强磁选机和高梯度强磁选机的发展较快，并越来越广泛地用于选别0～0.5mm级别甚至更细级别的矿石;近年来各种新型的粗、中、细粒强磁机陆续研制成功，大大促进了磁选工艺的发展。王使用立环式脉动高梯度磁选机分别从影响磁选指标的磨矿细度、磁场强度和磁选介质三个方面进行了试验研究，对原矿锰品位为14%，采用一粗一扫流程，磨矿细度含量占65%，磁场强度为631kA/m，磁介质为粗钢丝网型时可获得锰精矿品位回收率为82%的良好指标对原矿品位为18%的花垣碳酸锰矿采用分粒级磁选，对15～6mm粒级采用高梯度磁选机进行选别，对6～0mm粒级采用感应辊式强磁选机选别，可获得两级别综合选矿的锰精矿品位为21%，回收率为85%。对微细粒级低品位碳酸锰矿进行强磁选工艺研究，强磁粗选采用湿式强磁选机，在磨矿细度为-0.038mm占38%，磁场强度一次粗选即可获得锰粗精矿品位同时，对该矿石采用先疏水絮凝再强磁扫选的方法进行了试验研究，即用碳酸钠调整矿浆PH值到10，加入分散剂水玻璃和六偏磷酸钠，再加入油酸钠进行搅拌，使矿石充分疏水絮凝，最后使用强磁机进行扫选，可获得磁选锰精矿品位和回收率分别为并在此基础上强化疏水絮凝处理，即在絮凝过程中有选择性地增加磁力作用力，减少非选择性的机械作用力，在磁场强度为条件下进行一次扫选，最终在一次强粗选和强化絮凝扫选后可获得锰精矿品位指标。

2.3浮选工艺

锰矿石中碳酸锰矿的可浮性较好，其次是软锰矿和硬锰矿。因此，碳酸锰矿的浮选技术受到了选矿工作者的极大重视，在浮选药剂和工艺方面都取得了一系列的成就。碳酸锰矿的浮选技术根据捕收剂种类主要分为两种：一是用脂肪酸类正浮选技术;二是用阳离子捕收剂反浮选脉石矿物。查阅大量文献发现，目前国内外碳酸锰矿的浮选技术普遍采用阴离子正浮选;但阳离子捕收剂在反浮选过程中存在气泡量大、难消泡、选择性差、受矿泥影响大等问题，现阶段主要出于试验阶段。碳酸锰矿的正浮选工艺，捕收剂一般采用油酸及油酸钠、氧化石蜡皂、石油磺酸钠、塔尔油、环烷酸、烷基羟肟酸等羧酸类药剂。在浮选过程中，常添加一定的促进剂燃料油和煤油，可加强捕收剂在矿物表面的疏水作用，近年来发现了一些新型的碳酸锰矿正浮选捕收剂，如磷酸脂、碱渣、酸渣等。与碳酸锰矿共生的常见脉石为方解石、炭质页岩、石英、硅酸盐及黄铁矿等居多，在保证碳酸锰矿可浮性的同时，常使用脉石的抑制剂来提高锰精矿的浮选指标，前人在抑制剂方面也进行了大量的研究，如发现了碳酸钠作为脉石的抑制剂，即通过调整矿浆PH值来抑制脉石的可浮性，特别是采用羧酸类捕收剂浮选碳酸锰矿时，将矿浆PH值调到8～9，可获得良好的浮选指标;对硅质类、方解石、炭质页岩等脉石也采用水玻璃和六偏磷酸钠作为其抑制，可获得较好的效果。对于此现象推测认为在高浓度硫酸浸出过程中，原矿中的方解石与硫酸生成的硫酸钙因为同离子效应使得溶度积增大，在短时间内生成大量硫酸钙结晶并罩盖在碳酸锰矿物表面，阻止了反应进一步向矿物内部进行，故而引起了锰浸出率的下降。这是高浓度硫酸浸出菱锰矿的锰浸出率不能达到很高的原因。并采用检测手段对推测进行了验证。

2.4建议

（1）浸出这种选矿手段能初步达到对碳酸锰矿的有效利用，对后期的锰电解液提供了一些便利，但也存在浸出时间长，浸出液杂质多等问题，如何对浸出过程中的复杂体系进行选择性的控制，仍是一个值得深入研究的课题。（2）深化对浸出，除杂的机理分析，明晰浸出过程的动力学和热力学原理以及反映过程中的相变、价态转变，并以一些现代化的测试手段辅助验证。从理论出发，以更广阔的思路进行工艺和药剂的选择，是选矿发展的一条道路。

结束语：

碳酸锰矿中磷的分选研究，一直受到人们的关注，尽管可以采用物理选矿联合法或化学法深度除磷，但成本高、流程长、锰损失大是其局限性，没有得到实质性的突破。近年来，生物浸出法在重金属硫化矿领域得到长足发展，在碳酸锰矿的降磷研究刚刚起步。继续加强试验研究，可望有所突破。