提高锰回收率的选矿工艺研究和应用.docx
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提高锰回收率的选矿工艺研究和应用
提高锰回收率的选矿工艺研究和应用
试 验 报 告
中钢集团马鞍山矿山研究院
2007年7月
提高锰回收率的选矿工艺研究和应用
试 验 报 告
院长:
王运敏
主管院长:
项宏海
科技产业部部长:
李如忠
选矿所长:
孙炳泉
项目负责人:
杨任新缪建成
项目组成员:
马院:
李俊宁袁启东杨任新
王炬李亮
栖霞:
报 告 审 批:
孙炳泉 常前发
报 告 编 写:
李俊宁
中钢集团马鞍山矿山研究院
项目参加人员名单
序号
姓名
单位
职称
主要承担的任务
备注
1
杨任新
选矿研究所
高工
课题负责人、方案制定
组长
2
李俊宁
选矿研究所
高工
课题负责人、方案制定
3
袁启东
选矿研究所
工程师
试验参加人员
4
王炬
选矿研究所
工程师
试验参加人员
5
李亮
选矿研究所
工程师
试验参加人员
7
余琍珍
选矿研究所
工程师
化验人员
目 录
1、前言1
2、试验样品及矿石性质3
2.1试验样品3
2.2矿石性质4
3、实验室选矿试验5
3.1 1号选硫尾矿样品的选矿试验6
3.1.1高梯度磁选机工艺参数试验6
3.1.2粗精矿的生产10
3.1.3精选磁场强度试验11
3.1.4中矿扫选试验12
3.1.5锰精矿弱磁除铁试验12
3.1.6全流程试验13
3.1.7试验结果分析15
3.2 2号选硫尾矿样品的选矿试验15
3.2.1高梯度磁选机工艺参数试验15
3.2.2粗精矿的生产19
3.2.3精选磁场强度试验20
3.2.4粗选尾矿扫选试验21
3.2.5中矿再选试验21
3.2.6磨矿—强磁选试验22
3.2.7锰精矿弱磁除铁试验23
3.2.8全流程试验24
3.2.9试验结果分析26
3.3 3号选硫尾矿样品的选矿试验26
3.3.1粗选磁场强度试验27
3.3.2粗精矿的生产27
3.3.3精选磁场强度试验28
3.3.4粗选尾矿扫选试验28
3.3.5精选中矿、扫精再选试验29
3.3.6锰精矿弱磁除铁试验30
3.3.7全流程试验30
3.3.8试验结果分析33
4、选矿产品考查33
4.1锰精矿多元素分析33
4.2锰精矿筛析34
5、现场流程考查和生产指标检测34
5.1现场流程考查34
5.2现场生产指标检测36
6、磁介质除钙试验36
7、推荐流程40
8、结语40
1、前言
南京栖霞山锌阳矿业有限公司选矿厂目前已形成规模为年处理35万吨铅锌硫银锰矿石的选矿厂,年产精矿量17万吨/年左右,尾矿产量为10~15万吨/年,伴生锰矿物存在于选硫尾矿中。
目前生产上采用高梯度一粗一精、中矿返回~锰精矿弱磁除铁工艺回收选硫尾矿中的锰矿物,投产后生产工艺较为稳定,但锰精矿收率偏低,磁介质板结钙,对企业的经济效益有一定的影响。
特别是近两年随着采掘深度的不断延伸、选矿厂选别工艺不断完善,选硫尾矿中锰品位波动较大,高时为10~14%,低时也达6~8%。
针对选硫尾矿回收锰生产过程中回收率还比较低、入选锰品位波动较大等问题,南京栖霞山锌阳矿业有限公司委托中钢集团马鞍山矿山研究院对选硫尾矿中锰的综合回收进行进一步研究,在保证目前磁选设备基本不变、锰精矿质量满足用户需要的基础上,大幅度提高锰收率,提高锰的最终产出率。
合同要求:
在锰品位≥24%基础上将锰收率提高到≥55%,更高目标是在锰品位≥23%基础上实现锰收率≥65%,并提出优化工艺、流程和技术保证的措施。
本次试验矿样由南京栖霞山锌阳有限责任公司负责采取,分别采取了三种不同锰品位的选硫尾矿样品,对尾矿样品晒干、混匀、取样化验,选硫尾矿中的锰含量分别为:
6.04%、10.61%和13.47%。
根据试验要求,本次试验对三种样品分别进行了高梯度一次粗选~锰精矿弱磁除铁、高梯度一粗一精~锰精矿弱磁除铁、高梯度一粗一精一扫~锰精矿弱磁除铁和高梯度一粗一精一扫、中矿再选~锰精矿弱磁除铁的试验研究;同时还进行了现场流程考查和现场生产指标检测。
试验结果见表1和表2。
实验室试验结果(%) 表1
试验
样品
试验流程
产品
名称
产率
锰品位
铁品位
锰收率
1号
样品
强磁—锰精矿弱磁除铁
(图1)
精矿
14.71
18.41
6.90
44.30
尾矿
85.29
3.99
55.70
给矿
100.00
6.113
100.00
强磁(一粗一精)—锰精矿弱磁除铁
(图2)
精矿
12.22
19.89
7.44
39.24
尾矿
87.78
4.29
60.76
给矿
100.00
6.195
100.00
强磁(一粗一精一扫)—锰精矿弱磁除铁
(图3)
精矿
16.90
18.83
7.26
51.38
尾矿
83.10
3.62
48.62
给矿
100.00
6.195
100.00
2号
样品
强磁—锰精矿弱磁除铁
(图4)
精矿
23.31
23.08
9.13
48.43
尾矿
76.69
7.47
51.57
给矿
100.00
11.109
100.00
强磁(一粗一精)—锰精矿弱磁除铁
(图5)
精矿
23.50
23.09
8.46
49.43
尾矿
76.50
7.26
50.57
给矿
100.00
10.977
100.00
强磁(一粗一精一扫)—锰精矿弱磁除铁
(图6)
精矿
28.07
22.69
8.77
58.02
尾矿
71.93
6.41
41.98
给矿
100.00
10.977
100.00
强磁(一粗一精一扫)—中矿再选—锰精矿弱磁除铁(图7)
精矿
31.23
22.54
8.15
64.13
尾矿
68.77
5.72
35.87
给矿
100.00
10.977
100.00
3号
样品
强磁—锰精矿弱磁除铁
(图8)
精矿
44.74
23.05
5.19
76.96
尾矿
55.26
5.59
23.04
给矿
100.00
13.400
100.00
强磁(一粗一精)—锰精矿弱磁除铁
(图9)
精矿
39.87
23.68
5.11
69.99
尾矿
60.13
6.73
30.01
给矿
100.00
13.488
100.00
强磁(一粗一精一扫)—锰精矿弱磁除铁
(图10)
精矿
43.91
23.48
5.27
76.44
尾矿
56.09
5.67
23.56
给矿
100.00
13.488
100.00
强磁(一粗一精一扫)—中矿再选—锰精矿弱磁除铁(图11)
精矿
45.69
23.65
5.13
80.09
尾矿
54.31
4.95
19.91
给矿
100.00
13.488
100.00
工业生产指标考查结果(%) 表2
工艺流程
产品
名称
产率
锰品位
铁品位
硫品位
锰收率
现场流程考查(图12)
园筒筛隔粗—强磁(一粗一精)—中矿返回—锰精矿弱磁除铁
精矿
19.15
22.56
9.13
45.19
尾矿
80.85
6.48
6.76
54.81
给矿
100.00
9.559
7.213
100.00
现场实际生产
指标检测
(5月29日至
6月24日)
白班
精矿
22.76
23.35
7.48
0.72
53.93
尾矿
78.60
5.88
46.07
给矿
100.00
9.86
100.00
小夜班
精矿
21.97
23.92
7.36
0.72
54.12
尾矿
78.03
5.71
45.88
给矿
100.00
9.71
100.00
大夜班
精矿
211.40
22.68
8.00
0.74
52.77
尾矿
78.60
5.53
47.23
给矿
100.00
9.20
100.00
结果表明:
当给矿锰品位为10.61~13.47%时,可获锰品位23%以上的锰精矿。
增加中矿再选和扫选作业,有利于提高锰精矿的回收率。
由于生产中锰给矿品位波动较小,生产流程较为简单,生产上易于操作管理,生产指标较为稳定。
2、试验样品及矿石性质
2.1试验样品
南京栖霞山锌阳有限责任公司分两次将三种不同锰品位的选硫尾矿样品送至我院,我院对来样进行晒干、混匀、缩分、取样化验,三种选硫尾矿样品的锰品位化验结果见表3,粒级分析结果见表4。
经与甲方协商后,甲方建议用该样品进行小型选矿试验研究。
三种选硫尾矿样品的化验结果(%) 表3
样品名称
1号样品
2号样品
3号样品
锰品位
6.04
10.61
13.47
三种选硫尾矿样品粒度筛析结果(%) 表4
样品名称
粒级(mm)
产率
锰品位
锰分布率
1号样品
+0.076
50.47
5.60
45.77
0.076-0.038
14.09
7.49
17.08
0.038-0.030
4.21
3.75
2.56
-0.030
31.23
6.84
34.59
合计
100.00
6.175
100.00
2号样品
+0.076
46.58
9.72
41.83
0.076-0.038
15.28
12.19
17.21
0.038-0.030
4.43
7.94
3.25
-0.030
33.71
12.11
37.71
合计
100.00
10.825
100.00
3号样品
+0.076
43.02
12.30
38.25
0.076-0.038
17.64
15.25
19.45
0.038-0.030
4.68
15.52
5.25
-0.030
34.66
14.79
37.05
合计
100.00
13.833
100.00
从粒度组成中可知:
三种样品中锰品位较高的粒级集中在0.076mm~0.038mm(1号)、0.076mm~0.038mm和-0.038mm(2号)、0.076mm~0.030mm(3号),+0.076mm粒级锰品位相对较低。
三种不同锰品位的选硫尾矿中,-0.030mm粒级占有量相对较多,用高梯度磁选机回收时,对锰精矿收率有一定的影响。
2.2矿石性质
矿石中主要有用矿物为菱锰矿,其次为钙菱锰矿、水锰矿、锰方解石和少量的锰白云石,脉石矿物为石英、方解石、白云石、石榴子石、硫化矿(闪锌矿、黄铁矿)及少量石膏和萤石,三种不同锰品位的选硫尾矿多元素分析和锰物相分析结果见表5、6。
选硫尾矿多元素分析结果(%) 表5
元素
样品名称
Mn
Fe
P
Pb
Zn
S
1号样品
6.04
4.48
0.0057
0.21
0.43
3.58
2号样品
10.61
6.40
0.0049
0.33
0.54
3.41
3号样品
13.25
5.57
0.0062
0.29
0.47
4.05
选硫尾矿锰物相分析结果(%) 表6
样品名称相名
1号样品
2号样品
3号样品
锰含量
分布率
锰含量
分布率
锰含量
分布率
碳酸锰
1.14
18.84
3.89
37.01
5.46
40.30
硅酸锰
3.06
50.58
4.09
38.92
5.99
44.21
高价锰
1.85
30.58
2.53
24.07
2.10
15.49
合计
6.05
100.00
10.51
100.00
13.55
100.00
结果表明:
三种尾矿中的磷含量较低,硫、铁含量较高,硫主要以黄铁矿的形式存在,用强磁选选别时,自然进入尾矿中,对锰精矿产品质量没有影响。
但铁与锰共生,因此在选锰的过程中需对锰精矿除铁。
3号选硫尾矿中碳酸锰含量较高,为40.30%,1号和2号选硫尾矿中的碳酸锰仅占18.84%和37.01%,碳酸锰含量较低,将影响锰精矿收率。
3、实验室选矿试验
从选硫尾矿的矿石性质中可知:
可回收的矿物为碳酸锰矿物,该矿物的比磁化率为一常数,无磁饱和磁滞现象。
一般情况下,碳酸锰矿石的比磁化率随着锰品位的提高而增加,故选择立环脉动高梯度强磁选设备对选硫尾矿进行锰矿物回收。
考虑到尾矿中微量的铁矿物伴随着锰矿物被一同回收,影响锰精矿的产品质量,故本次试验拟定选硫尾矿强磁选-锰精矿弱磁除铁工艺进行选矿试验研究。
立环脉动高梯度磁选机是目前国内较先进的强磁选设备,它分选精度和背景场强高,对细粒级回收效果明显优于其它强磁设备。
它具有富集比大、分选效率高、不易堵塞,对给矿粒度、浓度和品位的波动适应性强、工作可靠、操作维护方面等优点。
该设备的影响因素主要有磁场强度、冲程、冲次、充填介质和精矿漂洗水量的大小,本次试验将对以上参数进行研究。
试验设备为Slon—750、500立环脉动高梯度磁选机和φ400mm弱磁筒式磁选机。
本次试验以1、2号选硫尾矿样品为主,3号样品仅进行工艺参数调整和套用流程试验。
3.1 1号选硫尾矿样品的选矿试验
3.1.1高梯度磁选机工艺参数试验
在粗选作业,对高梯度磁选机进行了磁场强度、充填介质直径、冲次、冲程、精矿漂洗水量等工艺参数试验,结果见表6、7、8、9。
10、
1号样品磁场强度(φ4mm棒介)试验结果(%) 表6
磁场强度(kA/m)
产品名称
产率
锰品位
锰收率
试验条件
159.15
精矿
15.05
17.80
43.90
冲次:
200次/分
冲程:
20mm
立环转速:
2转/分精矿漂洗水量:
75ml/s
尾矿
84.95
4.03
56.10
给矿
100.00
6.102
100.00
318.31
精矿
29.29
13.99
66.96
尾矿
70.71
2.86
33.04
给矿
100.00
6.120
100.00
477.46
精矿
40.42
11.78
76.10
尾矿
59.58
2.51
23.90
给矿
100.00
6.256
100.00
636.62
精矿
44.49
11.04
79.38
尾矿
55.51
2.44
21.61
给矿
100.00
6.266
100.00
795.77
精矿
45.61
10.95
79.48
尾矿
54.39
2.37
20.52
给矿
100.00
6.283
100.00
1号样品磁场强度(φ2mm棒介)试验结果(%) 表7
磁场强度(kA/m)
产品名称
产率
锰品位
锰收率
试验条件
159.15
精矿
19.91
15.49
50.40
冲次:
200次/分
冲程:
20mm
立环转速:
2转/分
精矿漂洗水量:
75ml/s
尾矿
80.09
3.79
49.60
给矿
100.00
6.119
100.00
318.31
精矿
42.76
11.93
80.71
尾矿
57.24
2.13
19.29
给矿
100.00
6.320
100.00
636.62
精矿
52.33
10.27
85.64
尾矿
47.67
1.89
14.36
给矿
100.00
6.275
100.00
795.77
精矿
57.20
9.73
88.86
尾矿
42.80
1.63
11.14
给矿
100.00
6.264
100.00
1号样品冲次试验结果(%) 表8
冲次(次/分)
产品名称
产率
锰品位
锰收率
试验条件
100
精矿
47.13
9.91
77.60
磁场强度:
636.62kA/m
立环转速:
2转/分
冲程:
20mm
精矿漂洗水量:
75ml/s
φ4mm棒介
尾矿
52.87
2.55
22.40
给矿
100.00
6.019
100.00
200
精矿
45.70
10.56
80.81
尾矿
54.30
2.11
19.19
给矿
100.00
5.972
100.00
250
精矿
45.37
11.20
81.09
尾矿
54.63
2.17
18.91
给矿
100.00
6.266
100.00
300
精矿
42.77
11.75
79.60
尾矿
57.23
2.25
20.40
给矿
100.00
6.314
100.00
1号样品冲程试验结果(%) 表9
冲程(㎜)
产品名称
产率
锰品位
锰收率
试验条件
25
精矿
44.05
11.37
80.20
磁场强度:
636.62kA/m
冲次:
200次/分
立环转速:
2转/分
精矿漂洗水量:
75ml/s
φ4mm棒介
尾矿
55.95
2.21
19.80
给矿
100.00
6.244
100.00
30
精矿
43.61
11.87
80.31
尾矿
56.39
2.25
19.69
给矿
100.00
6.446
100.00
40
精矿
33.90
14.03
75.22
尾矿
66.10
2.37
24.78
给矿
100.00
6.323
100.00
1号样品精矿漂洗水量试验结果(%) 表10
漂洗水(ml/s)
产品名称
产率
锰品位
锰收率
试验条件
不加
精矿
46.18
10.78
79.53
磁场强度:
636.62kA/m
冲次:
200次/分
立环转速:
2转/分
冲程:
20mm
φ4mm棒介
尾矿
53.82
2.38
20.47
给矿
100.00
6.259
100.00
75
精矿
45.34
11.02
79.14
尾矿
54.66
2.41
20.86
给矿
100.00
6.313
100.00
130
精矿
42.86
11.65
77.97
尾矿
57.14
2.47
22.03
给矿
100.00
6.404
100.00
结果表明:
(1)磁场强度的变化对精矿品位和收率影响较大。
用φ4mm棒介作充填介质,当磁场强度从159.15kA/m上升到636.62kA/m时,锰精矿品位从17.80%下降到11.04%,而锰收率从43.90%上升到78.39%。
磁场强度进一步提高到795.77kA/m时,锰精矿品位和收率变化较小。
而用φ2mm棒介作充填介质,当磁场强度从159.15kA/m上升到795.77kA/m时,锰精矿品位从15.49%下降到9.73%,而锰收率从50.40%上升到88.86%。
综合考虑:
选取粗选磁场强度为636.62kA/m。
(2)用φ4mm和φ2mm棒介作充填介质时,在其它工艺参数相同的情况下,φ4mm棒介有利于提高锰精矿品位,但对锰精矿收率有一定的影响。
(3)冲次在一定的范围内对锰精矿品位和收率均有影响。
当冲次较小时,锰精矿品位和收率均较低,分选效果较差。
随着冲次从200次/分增加到300次/分时,锰精矿品位上升,而锰精矿收率下降,综合考虑,选取冲次200次/分。
(3)冲程在一定的范围内对锰精矿品位和收率均有影响。
随着冲程从20mm增加到40mm时,锰精矿品位上升,而锰精矿收率下降,综合考虑,选取冲程20mm。
(4)精矿漂洗水量对锰精矿品位和收率略有影响,本次试验选择精矿漂洗水量75ml/s。
综上所述:
用高梯度磁选机回收1号选硫尾矿时,粗选作业适宜的工艺参数为:
磁场强度:
636.62kA/m、冲次:
200次/分、冲程:
20mm、立环转速:
2转/分、精矿漂洗水量75ml/s。
考虑到介质的充填尺寸对锰精矿品位和收率的影响,为了提高粗选作业的锰收率,完成合同所要求的指标,对φ4mm和φ2mm棒介将分别进行精选磁场强度试验。
3.1.2粗精矿的生产
在磁场强度636.62kA/m、立环转速2转/分、冲次200次/分、冲程20㎜、精矿漂洗水量75ml/s、φ4mm和φ2mm棒介的条件下,生产1号粗精矿,结果见表11。
可获锰品位11.20%和10.25%、锰收率80.58%和86.27%的锰精矿。
1号选硫尾矿粗精矿的生产结果(%) 表11
产品名称
产率
锰品位
锰收率
介质
精矿
44.57
11.20
80.58
φ4mm
尾矿
55.43
2.17
19.42
给矿
100.00
6.195
100.00
精矿
52.61
10.25
86.27
φ2mm
尾矿
47.39
1.81
13.73
给矿
100.00
6.251
100.00
3.1.3精选磁场强度试验
对含锰11.20%和10.25%的粗精矿,分别进行精选磁场强度试验。
试验条件为:
立环转速2转/分、冲次200次/分、冲程20㎜、精矿漂洗水量75ml/s、φ4mm和φ2mm棒介,结果见表12、13。
精选磁场强度(φ4mm棒介)试验结果(%) 表12
磁场强度(kA/m)
产品名称
产率
锰品位
锰收率
159.15
精矿
27.32
19.43
48.29
尾矿
72.68
7.82
51.71
给矿
100.00
10.992
100.00
318.31
精矿
61.00
14.60
78.78
尾矿
39.00
6.15
21.22
给矿
100.00
11.305
100.00
477.46
精矿
75.48
13.11
87.49
尾矿
24.52
5.77
12.51
给矿
100.00
11.310
100.00
636.62
精矿
78.49
12.69
89.02
尾矿
21.51
5.71
10.98
给矿
100.00
11.188
100.00
精选磁场强度(φ2mm棒介)试验结果(%) 表13
磁场强度(kA/m)
产品名称
产率
锰品位
锰收率
159.15
精矿
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