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磷矿石

磷矿

磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称,是一种重要的化工矿物原料。用它可以制取磷肥,也可以用来制造黄磷、磷酸、磷化物及其他磷酸盐类,以用于医药、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、国防等工业部门。磷矿在工业上的应用已有一百多年的历史。

磷矿属于不可再生资源,由于用途广泛产量相对较低,其目前属于稀缺资源。目前磷矿资源可持续开采50年左右,且产地主要集中少数几个国家,磷矿资源的稀缺性和不可替代性决定这种资源的估值更应该高于其它的资源。另外,我国磷矿富矿资源可供开采的部分仅够供应十年左右,这意味着磷矿资源将在未来迅速枯竭,所以磷矿资源已经被我国定性为战略性资源。

1、擦洗脱泥工艺

擦洗脱泥工艺是物理选矿方法,属于环境友好型。并且工艺原理简单、易操作、不消耗药剂、露天生产、无污染。此工艺多用于含泥较多且品位较高的地表风化矿,风化程度深,矿石结构遭到破坏,矿石变得松散,脆软,大量的铁、铝、碳酸盐矿物流失或者直接富集在矿泥中,磷酸盐或者硅酸盐矿物在矿石中相对比较集中。运用擦洗工艺的单位主要是含P2O5品位较高的磷矿床的国家或地区。擦洗脱泥工艺最大的缺点:精矿富集比低,有用成分损失较大,通常只能富集3-5个百分点。尾矿品位较高,P2O5含量均在20%左右。

2、浮选

长期以来,主要采用浮选工艺富集磷矿。在磷灰石的浮选过程中,人们已经探索出许多种浮选方案,如正浮选、双反浮选、正-反浮选、反-正、优先浮选和阶段磨矿、阶段浮选等。

(1)正浮选(直接浮选)工艺流程

正浮选是在选别过程中通过抑制硅酸盐以及碳酸盐等脉石矿物,让磷矿物附着于浮选泡沫中的一种选别方法,用于氧化镁含量低的硅质磷矿。这种工艺适用于回收岩浆型磷灰岩中磷矿石,由于其中磷矿物结晶完整、粗大,利用其脉石矿物表面性的差异,用脂肪酸类捕收剂分选细粒嵌布的沉积型硅-钙质磷块,岩矿中的磷矿物,用S-BOS作碳酸盐矿物的抑制剂,从而加大磷矿物与脉石矿物表面可浮性差异,用脂肪酸类捕收剂回收磷矿物。

(2)反浮选工艺流程

反浮选是利用抑制剂抑制磷矿物,用捕收剂捕收碳酸盐等脉石矿物,利用气泡将其带出,目的矿物留在槽底,实现脉石矿物与磷矿物分离。反浮选适用于硅质矿物含量较低,白云石等碳酸盐矿物含量较高的钙质磷矿岩。由于磷矿物与含钙碳酸盐矿物可浮选性相近,因而采用硫酸或磷酸作为抑制剂,用脂肪酸类将含钙碳酸盐矿物浮起,将磷矿物作为尾矿留在槽底

(3)正-反浮选和反-正浮选

正反浮选首先抑制硅质矿物,浮出可浮性相近的磷矿物和碳酸盐矿物,再在酸性介质中反浮选出碳酸盐矿物。反正浮选则相反,从而实现脉石矿与目的矿物的分离。适用于含钙碳酸盐-硅质型磷块岩矿。此种矿石中,硅质物较碳酸盐矿物更紧密的与磷矿物共生,以磷酸作磷矿物的抑制剂,用脂肪酸类先脱除碳酸盐矿物;再用水玻璃抑制硅质物,用碳酸钠作pH调整剂,用脂肪酸类回收磷矿物。如某地根据当地磷矿的性质,采用正-反浮选工艺处理胶磷矿,在正浮选中未添加碳酸钠和碳酸盐矿物抑制剂,且采用常温浮选工艺,反浮选中,用高效抑制剂W-98作为磷酸盐矿物的抑制剂,浮白云石等脉石。研究表明,此工艺合理,产品质量较好。

(4)双反浮选工艺

双反浮选是利用磷酸或者硫酸及其衍生物在酸性介质中抑制磷矿物,用脂肪酸类捕收剂将脉石矿物浮选出来,再进行调浆,碱性条件下用阳离子捕收剂将硅质脉石浮选出。在选矿过程中遵循’“抑多浮少”的原则,

(5)浮选-磁选联合流程

该流程主要用于含铁、钛等磁性矿物的磷矿石。由于我国此类型矿石较少,因此目前仅有少数选矿厂采用。

(6)阶段磨矿、阶段选矿

这两种工艺是利用矿物间解离度的差异,来实现有用矿物与脉石矿物分离的选矿技术,碳酸盐相对于其他矿物而言硬度低、易碎,在较粗的磨矿细度下,碳酸盐矿物就能够优先解离出来。接下来再进行浮选作业将硅质矿物浮选出

3、化学选矿法

该方法分为部分酸化磷矿粉法、热分解法、活化(促释)磷矿粉法等三种方法,具体的解释就不再做赘述。

4、生物浸出法

生物浸出法还停留在试验研究阶段,虽然取得一定的成果,但不适宜进行工业化生产,其主要是利用氧化亚铁硫杆菌、假单胞菌、枯草芽胞杆菌等溶磷微生物的新陈代谢将矿石中无机磷转化为植物可吸收的可溶性磷的一种方法

5、焙烧消化工业

 这是一种化学选矿法,适用于矿石较硬、品位较低、含钙磷酸盐矿物较多的沉积型钙质磷块岩,实现磷矿物与碳酸盐矿物的分选。焙烧使含钙碳酸盐产生热分解,使磷矿石中的碳酸盐热分解以CO2的形式放出。生成的CaO和MgO加入H2O后生成氢氧化物,容易将氢氧化物脱出,,同时产生磷酸盐矿物的单体。该工艺在我国陕西何家岩、贵州瓮福、大塘等磷矿中运用均获得较好的结果,并已完成扩大试验。但由于能耗高,脱出的石灰乳处理困难,加上生产控制难度较大等原因,尚未推广应用。

6、光电磁选工艺

光选是利用矿物间不同色差来选别的选矿方法,电选是利用不同矿物导电率差异来选,磁选是除去磷矿物中的磁性矿物,该工艺通常要与其他工业联合实现。具体原理不再赘述。

7、重介质分选技术

矿物之间的比重差异是重介质分选的关键。中国于80年代中期开始研究,发现其技术关键在于能否将分离比重严格控制在2.8-2.9之间。从长远看,这种技术可望作为一种预选作业,从低品位磷矿中预先排除大部分脉石,从而提高后续分选作业的效果。

上海建冶重工机械有限公司专业生产各类破碎设备、磨粉设备、筛分输送洗选机械,我们的破碎设备和磨粉设备可应用于磷矿破碎、磷化工及磷肥产业,与印尼磷化工巨头有着长期的合作。

磷化工是指以磷矿石为原料,通过化学方法将矿石中的磷元素加工成可为人所用的产品的化工子行业,其基础原料主要是磷矿石和硫磺。磷化工产品主要分为两大类:一类是以磷酸一铵、磷酸二铵及磷酸氢钙为代表的磷肥;另一类则是广泛用于工业、农业及食品、医药领域的磷酸及磷酸盐,包括三聚磷酸钠、磷酸氢钙等。

磷化工的主要产品:

磷酸

工业级用于生产磷酸盐、金属处理、干燥剂等;食品级用作调味品中的酸味剂和酵母营养剂;高纯度电子级磷酸主要用于电子晶片生产过程中的清洗和蚀刻,而纯度较低的主要用于液晶面板部件的清洗等。

磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)

水溶性速效磷复肥,是高浓度磷复肥的主要品种。广泛适用于水稻、小麦、玉米、棉花、瓜果、蔬菜等各种粮食作物和经济作物。

制法:由磷酸和氨水作用制得

重过磷酸钙 (TSP)

高浓度、水溶性的速效磷肥,也可用于生产复混肥;广泛适用于水稻、小麦、玉米、棉花、瓜果、蔬菜等各种粮食作物和经济作物。

磷的应用

制法:由磷酸与磷矿石作用制得

三聚磷酸钠

用于洗涤剂助剂、软水剂、制革预鞣剂、染色助剂、有机合成催化剂、医药工业分散剂和食品添加剂等,目前主要用于合成洗涤剂助剂。

制法:由碳酸钠和磷酸制得,俗称五钠

六偏磷酸钠

食品级主要用作食品保水剂和防腐剂。工业级主要用作软水剂、造纸扩散剂、缓蚀剂、高温粘合剂、锅炉清洗剂等。

制法:由碳酸钠和磷酸制得,俗称六偏

磷酸氢钙

有饲料级、食品级、牙膏级、药用级等规格,用于医药、牙科,也用作塑料稳定剂、食品添加剂和肥料、饲料添加剂等。

制法:由磷酸与石灰乳制得

次磷酸钠

主要用于部件的化学镀镍,还用于塑料的颜色稳定和脱色等,食品级在食品工业中用作防腐剂、抗氧化剂。

制法:将黄磷加工成中间体与醇、酚反应制备而得