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磷矿选矿工艺流程详解

2022-05-31 17:56:07

磷是生物细胞质的重要组成元素,也是植物生长必不可少的一种元素。世界上84%~90%的磷矿用于生产各种磷肥,3.3%生产饲料添加剂,4%生产洗涤剂,其余用于化工、轻工、国防等工业。中国的磷矿消费结构中磷肥占71%,黄磷占7%,磷酸盐占6%,磷化物占16%。

磷肥对农作物的增产起着重要作用。磷肥的种类很多,我国生产的磷肥目前主要为过磷酸钙、钙镁磷肥、脱氧磷肥以及重过磷酸钙、磷酸铵和磷酸二氢钾等高效复合肥料。磷矿又是重要的化工矿物原料。部分磷矿用于制取纯磷(黄磷、赤磷)和化工原料,少量用作动物饲料。赤磷用于制造火柴和磷化物。黄磷有剧毒,可制农药,还可以制燃烧弹、曳光弹、信号弹、烟幕弹、发火剂;磷与硼、铟、镓的磷化物用于半导体工业。冶金工业中用于炼制磷青铜、含磷生铁、铸铁等。磷酸锆、磷酸钛、磷酸硅等可作涂料、颜料、粘结剂、离子交换剂、吸附剂等。

磷酸钠、磷酸氢二钠用于净化锅炉用水。后者还可制人造丝。六聚偏磷酸钠可作水的软化剂和金属防腐剂,磷酸钙盐用于动物饲料添加剂,磷的衍生物用于医药。磷酸二氢铝胶材料耐火度高、耐冲击性好、耐腐蚀性强、电性能优越,用于尖端技术中。氟磷灰石晶体是最理想的激光发射材料,磷酸盐玻璃激光器已得到应用。

工业加工对磷矿石的质量要求

磷矿石有3种加工方法,即机械、酸法和热法加工。国内外都以酸法加工为主。

1.机械加工:将磷矿石磨成磷矿粉,直接作为酸性土壤肥料使用。矿粉的磨细度一般要求100目多于90%,要求矿石含P2O510%~20%,对其他杂质无特殊要求。

2.酸法加工:用各种无机酸分解磷矿粉,所得产品主要是各种水溶性磷肥和磷酸盐。主要产品有:过磷酸钙、萃取磷酸、重过磷酸钙、磷酸铵、硝酸磷肥。

硫矿的选矿与加工

1.浮选法:中国磷矿普遍含MgO较高,磷矿物和脉石矿物共生紧密,嵌布粒度细,只有采用浮选法才能获得较好的分离效果,因此浮选法是中国磷矿选矿用得最多的一种方法。浮选法包括直接浮选、反浮选、反—正(正—反)浮选和双反浮选等工艺。生产实践中用得较多的是直接浮选工艺和反浮选工艺。直接浮选工艺采用有效的抑制剂抑制磷矿石中的脉石矿物,用捕收剂将磷矿物富集于浮选泡沫中。

该选矿工艺已成功地应用于岩浆岩型磷灰石和沉积变质型磷灰岩矿石的选矿工业生产中,江苏锦屏磷矿选矿厂是较为典型的例子。沉积型硅钙(钙硅)质磷块岩是世界公认的难选磷矿石。自”S”系列抑制剂的直接浮选工艺开发后,这类磷块岩矿石的选矿技术取得了突破性进展。反浮选工艺:反浮选工艺主要用于磷矿物和白云石的分离,以无机酸作为矿浆pH值调整剂,在弱酸性介质中用脂肪酸捕收剂浮出白云石,将磷矿物富集于槽产品内。其最大优点是实现了常温浮选,槽产品粒度较粗有利于产品后处理。该工艺已成功地用于瓮福磷矿沉积磷块岩的选矿工业生产。

2.擦洗脱泥工艺:60年代中期中国就开始对湖南浏阳磷矿进行擦洗脱泥研究,并取得一定效果。80年代初又对云南海口磷矿进行研究,继而扩大到滇池地区的低镁风化矿。目前该技术已开发成功并应用于滇池地区磷矿生产中。该工艺原理简单,纯属物理选矿,即将风化磷矿石置于水中擦洗或磨剥,去除表面泥质物,使磷矿物富集。该工艺富集比一般不大,只能使P2O5品位提高3~5个百分点。其中较典型而效果又较好的是海口磷矿风化矿。1995年晋宁磷矿擦洗厂已建成投产。

3.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。1992年采用此技术的湖北宜昌花果树磷矿重介质选厂建成投产。重介质分选技术因其分选效率高、环境污染小等优点,具有广阔的发展前景。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。

4.焙烧消化工艺:这是一种化学选矿法,主要用于含硅酸盐矿物很少的碳酸盐型磷矿石。利用碳酸盐矿物在高温下热分解放出CO2,然后加水使CaO、MgO水化成为细粒Ca(OH)2和Mg(OH)2,采用分级技术脱除钙镁氢氧化物后,使磷矿物富集。该工艺在选别陕西何家岩、贵州瓮福、大塘等磷矿中均获得较好的结果,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。

5.化学选矿:此法主要用于排除碳酸盐矿物,特别是MgO,使精矿中MgO含量降低到0.5%以下。由于加工费用较高,只有在其他选矿工艺所得精矿质量满足不了后续加工要求时,才可以考虑用此技术处理精矿。在磷矿化学选矿中,用作碳酸盐矿物的萃取剂主要有氯化铵、硫酸和二氧化硫等,其中硫酸应用最广。

6.光电拣选技术:光电选矿是利用矿石和脉石之间的色差进行选别,以代替人工手选;在磷矿生产中极少使用。中国曾对开阳磷矿进行过光电拣选研究,主要用于拣除开采中混入的顶板白云岩,获得一定效果。

中国磷矿选矿研究起始于本世纪50年代末,并于1958年建成并投产第一座年处理原矿120万t的大型沉积变质磷灰岩浮选厂——江苏锦屏磷矿选矿厂。此后于1976年在河北马营磷矿建成并投产一座年处理原矿30万t的中型岩浆岩型磷灰石浮选厂。这两座选厂的建成标志着中国已经掌握了易选磷矿的选矿技术。目前,直接浮选、反浮选、擦洗脱泥、重介质分选已应用于工业生产。

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