методы обогащения марганцевой руды

Подавляющее большинство марганцевые руды В моей стране марганцевые руды имеют низкое содержание и требуют обогащения. Однако, поскольку большинство марганцевых руд имеют мелкозернистую или микрозернистую структуру и содержат значительное количество фосфора, железа и сопутствующих полезных металлов, их обогащение представляет собой весьма сложную задачу. К широко используемым методам обогащения марганцевых руд относятся механические методы (промывка, просеивание, гравитационное обогащение, сильное магнитное обогащение и флотация) и специальные методы (пирометаллургическое обогащение, химическое обогащение и т. д.).

(1) Промывка и просеивание. Марганецсодержащая руда, как правило, содержит шлам, который не только снижает содержание марганцевых минералов, но, что еще важнее, значительно ухудшает эффективность последующих этапов обогащения (флотация, гравитационная и магнитная сепарация). Поэтому при добыче в карьерах или при большом количестве шлама промывка является первым этапом удаления шлама. При промывке используется гидравлическая промывка или дополнительная механическая очистка для отделения руды от шлама; она часто используется в качестве предварительной обработки перед обогащением. К широко используемому оборудованию для промывки и обесшламивания руды относятся промывочные грохоты, цилиндрические промывочные машины, лотковые промывочные машины, спиральные классификаторы с низким переливом и гидроциклоны.

Карбонатная руда из Мандака в основном промывается, как правило, с помощью вибрационных грохотов с распылением воды. Продукт, остающийся на грохоте, представляет собой промытую руду, а продукт, проходящий под грохотом, возвращается на грохот через спиральную классификацию и смешивается с продуктом, оставшимся на грохоте. Перелив отбрасывается или дополнительно извлекается в виде марганцевых минералов. Руду оксида марганца обычно промывают один или несколько раз с использованием промывочной машины с двойной спиральной ванной, обладающей более сильными очищающими свойствами.

(2) Гравитационное отделение Гравитационное разделение основана на различиях в плотности и размерах частиц различных минералов. Благодаря разнице в плотности между марганцевой рудой и силикатной пустой породой в большинстве случаев для отделения марганцевых минералов от пустой породы можно использовать гравитационную сепарацию. Обычно используемое оборудование для гравитационной сепарации при обогащении марганцевой руды включает джиги, конусные концентраторы, спиральные концентраторы, вибростолы, барабанные сепараторы, гидроциклоны и вибрационные шлюзы с использованием тяжелых сред. Оборудование для гравитационной сепарации имеет разные диапазоны размеров частиц. Джиги отделяют частицы размером от 0,5 до 15 мм, спиральные концентраторы — от 0,075 до 5 мм, а вибрационные столы — от 0,04 до 3 мм. Перед гравитационной сепарацией руда, как правило, разделяется по размерам частиц для отдельной обогатительной обработки. Крупнозернистую руду обычно отделяют с помощью джигов, среднезернистую — с помощью конусных или спиральных концентраторов, а мелкозернистую — с помощью вибростолов.

Рудные породы оксида марганца, такие как пиролузит, малахит и лимонит, имеют плотность около 4 г/см³, что значительно отличается от плотности силикатной пустой породы. Большинство из них отделяется с помощью гравитационной сепарации. Поскольку разница в плотности между карбонатной марганцевой рудой и пустой породой относительно невелика, отстойники и вибрационные столы, как правило, неэффективны; обогащение можно достичь только с помощью сепарации в тяжелой среде. При переработке карбонатных марганцевых руд часто используется комбинированный процесс с использованием тяжелых сред и высокоинтенсивной магнитной сепарации, при котором на начальном этапе отбраковывается пустая порода для восстановления геологического содержания, а затем на последующем этапе происходит дальнейшая сепарация материала.

(3) Высокоинтенсивный Магнитное разделение. Магнитная сепарация — это метод разделения различных минералов, основанный на использовании различий в их магнитных свойствах в неоднородном магнитном поле. Этот метод прост в эксплуатации, не загрязняет окружающую среду и отличается низкими производственными затратами. Минералы марганца обладают слабым магнетизмом, и с помощью высокоинтенсивной магнитной сепарации их можно отделить от немагнитных пустых пород.

К высокоинтенсивным магнитным сепараторам, используемым в стране, относятся: сепараторы типов 80-1 и CGD-38 для обогащения крупнозернистой (10–25 мм) марганцевой руды; высокоинтенсивные магнитные сепараторы типов CS-1, CS-2, DQC-1 и CGDE-210, разработанные Мааншаньским горно-геологическим научно-исследовательским институтом China Steel Group для отделения среднезернистой (1–10 мм) марганцевой руды; а также высокоинтенсивные магнитные сепараторы серий SHP и SZC и магнитный сепаратор типа SLon для отделения мелкозернистой (0,05–1 мм) марганцевой руды. Кроме того, магнитный сепаратор средней интенсивности с постоянными магнитами серии PMHIS, разработанный Чаншаньским научно-исследовательским институтом горного дела и металлургии, имеет интенсивность магнитной индукции 1,0 Тл и максимальный размер частиц для сепарации 50 мм.

(4) Флотация марганцевых руд иногда выделяют с помощью флотации. Различные минералы марганца обладают разной плавучестью, и не все минералы марганца подходят для флотации. Среди минералов марганца родохрозит обладает наилучшей плавучестью, за ним следуют пиролузит и диаспор, в то время как другие минералы марганца, особенно марганцевая глина, имеют наихудшую плавучесть. Поэтому флотация используется только для некоторых мелкозернистых родохрозитов и шламов оксида марганца. При флотации марганцевой руды можно использовать прямую флотацию и обратную флотацию. В настоящее время как в стране, так и за рубежом применяется анионная обратная флотация. Катионная обратная флотация все еще находится на экспериментальной стадии.

(5) Обжиг и магнитная сепарация. В процессе обжига руды карбоната марганца в основном удаляются летучие компоненты (CO₂) и кристаллическая вода, в результате чего руда превращается в оксид марганца, что позволяет повысить содержание марганца.

К рудам оксида марганца относятся, в основном, диаспор, малахит и лейцит. В этих минералах марганец, как правило, присутствует в виде оксидов с высоким степенью окисления, таких как MnO₂, Mn₃O₄ и Mn₂O₃. Основными примесями являются оксиды железа с высоким степенью окисления, Fe₂O₃. В процессе восстановления руды оксидов марганца слабомагнитные оксиды в руде восстанавливаются до магнитных оксидов Fe₃O₄ и γ-Fe₂O₃, что позволяет отделить марганец от железа с помощью магнитного сепаратора, тем самым повышая содержание марганца в руде. Одновременно высоковалентные оксиды марганца в руде восстанавливаются до MnO, создавая условия для кислотного выщелачивания при переработке марганцевой руды.

Марганец с высоким содержанием серы относится к категории метаморфических карбонатных марганцевых руд, а цель обжига заключается в удалении CO₂ и десульфуризации.

Обжиг марганцевой карбонатной руды может осуществляться с использованием кольцевых, вертикальных и вращающихся печей. Кольцевые и вертикальные печи подходят для обжига кусковой руды, а вращающиеся печи — для переработки мелкозернистой руды. (6) Пирометаллургическое обогащение: также известное как метод обогащения с использованием марганцевого шлака, пирометаллургическое обогащение представляет собой метод сепарации для переработки руд с высоким содержанием фосфора и железа, а также трудноперерабатываемых руд с низким содержанием марганца. По сути, этот метод использует различия в температурах восстановления марганца, фосфора и железа, селективно разделяя их в доменной печи или электропечи путем регулирования температуры.

(7) Внешняя дефосфоризация: В качестве сырья для внешней дефосфоризации используется марганцевая руда или агломерат с высоким содержанием фосфора. Руда перерабатывается в электропечи в ферросилико-марганцевый сплав, который затем помещается в ковш с расплавленным чугуном за пределами печи. Добавляется дефосфорирующий агент, после чего проводится реакция встряхивания для удаления фосфора. Этот метод можно условно разделить на два типа: один дефосфорирует в восстановительных условиях в виде фосфидов, а другой — в окислительных условиях в виде фосфатов. Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Окислительный метод более подходит для условий заводского производства, в то время как восстановительный метод имеет более высокую скорость дефосфорирования, но шлак вызывает загрязнение окружающей среды. (8) Метод химической обогащения: Химическая обработка сложных марганцевых руд с низким содержанием марганца начинается с выщелачивания руды. Выщелаченный раствор очищается для получения чистого раствора сульфата марганца. Этот раствор можно использовать для производства различных продуктов на основе марганцевых солей, включая бораты, MnO₂, электролитический марганец, марганцевые сплавы, карбонат марганца высокой чистоты, сульфат марганца, карбонат марганца, кислый карбонат марганца и нитрат марганца. Пиролузит также можно непосредственно обогащать гидроксидом калия для получения марганцата калия, который затем подвергается электролизу с целью получения перманганата калия. Кроме того, соли марганца высокой чистоты можно получать непосредственно из первичной марганцевой руды. Существует множество методов химической обогащения марганца, причем наиболее перспективными являются дитионитный метод, малахитовый метод (обжиг-селективное выщелачивание разбавленной кислотой) и метод бактериального выщелачивания.