磷礦選礦工藝流程詳解
2022-05-31 17:56:07
磷是生物細胞質(zhì)的重要組成元素，也是植物生長必不可少的一種元素。世界上84%～90%的磷礦用于生產(chǎn)各種磷肥，3.3%生產(chǎn)飼料添加劑，4%生產(chǎn)洗滌劑，其余用于化工、輕工、國防等工業(yè)。中國的磷礦消費結(jié)構(gòu)中磷肥占71%，黃磷占7%，磷酸鹽占6%，磷化物占16%。
磷肥對農(nóng)作物的增產(chǎn)起著重要作用。磷肥的種類很多，我國生產(chǎn)的磷肥目前主要為過磷酸鈣、鈣鎂磷肥、脫氧磷肥以及重過磷酸鈣、磷酸銨和磷酸二氫鉀等高效復合肥料。磷礦又是重要的化工礦物原料。部分磷礦用于制取純磷(黃磷、赤磷)和化工原料，少量用作動物飼料。赤磷用于制造火柴和磷化物。黃磷有劇毒，可制農(nóng)藥，還可以制燃燒彈、曳光彈、信號彈、煙幕彈、發(fā)火劑;磷與硼、銦、鎵的磷化物用于半導體工業(yè)。冶金工業(yè)中用于煉制磷青銅、含磷生鐵、鑄鐵等。磷酸鋯、磷酸鈦、磷酸硅等可作涂料、顏料、粘結(jié)劑、離子交換劑、吸附劑等。
磷酸鈉、磷酸氫二鈉用于凈化鍋爐用水。后者還可制人造絲。六聚偏磷酸鈉可作水的軟化劑和金屬防腐劑，磷酸鈣鹽用于動物飼料添加劑，磷的衍生物用于醫(yī)藥。磷酸二氫鋁膠材料耐火度高、耐沖擊性好、耐腐蝕性強、電性能優(yōu)越，用于尖端技術(shù)中。氟磷灰石晶體是最理想的激光發(fā)射材料，磷酸鹽玻璃激光器已得到應(yīng)用。
工業(yè)加工對磷礦石的質(zhì)量要求
磷礦石有3種加工方法，即機械、酸法和熱法加工。國內(nèi)外都以酸法加工為主。
1.機械加工：將磷礦石磨成磷礦粉，直接作為酸性土壤肥料使用。礦粉的磨細度一般要求100目多于90%，要求礦石含P2O510%～20%，對其他雜質(zhì)無特殊要求。
2.酸法加工：用各種無機酸分解磷礦粉，所得產(chǎn)品主要是各種水溶性磷肥和磷酸鹽。主要產(chǎn)品有：過磷酸鈣、萃取磷酸、重過磷酸鈣、磷酸銨、硝酸磷肥。
硫礦的選礦與加工
1.浮選法：中國磷礦普遍含MgO較高，磷礦物和脈石礦物共生緊密，嵌布粒度細，只有采用浮選法才能獲得較好的分離效果，因此浮選法是中國磷礦選礦用得最多的一種方法。浮選法包括直接浮選、反浮選、反—正(正—反)浮選和雙反浮選等工藝。生產(chǎn)實踐中用得較多的是直接浮選工藝和反浮選工藝。直接浮選工藝采用有效的抑制劑抑制磷礦石中的脈石礦物，用捕收劑將磷礦物富集于浮選泡沫中。
該選礦工藝已成功地應(yīng)用于巖漿巖型磷灰石和沉積變質(zhì)型磷灰?guī)r礦石的選礦工業(yè)生產(chǎn)中，江蘇錦屏磷礦選礦廠是較為典型的例子。沉積型硅鈣(鈣硅)質(zhì)磷塊巖是世界公認的難選磷礦石。自”S”系列抑制劑的直接浮選工藝開發(fā)后，這類磷塊巖礦石的選礦技術(shù)取得了突破性進展。反浮選工藝：反浮選工藝主要用于磷礦物和白云石的分離，以無機酸作為礦漿pH值調(diào)整劑，在弱酸性介質(zhì)中用脂肪酸捕收劑浮出白云石，將磷礦物富集于槽產(chǎn)品內(nèi)。其最大優(yōu)點是實現(xiàn)了常溫浮選，槽產(chǎn)品粒度較粗有利于產(chǎn)品后處理。該工藝已成功地用于甕福磷礦沉積磷塊巖的選礦工業(yè)生產(chǎn)。
2.擦洗脫泥工藝：60年代中期中國就開始對湖南瀏陽磷礦進行擦洗脫泥研究，并取得一定效果。80年代初又對云南海口磷礦進行研究，繼而擴大到滇池地區(qū)的低鎂風化礦。目前該技術(shù)已開發(fā)成功并應(yīng)用于滇池地區(qū)磷礦生產(chǎn)中。該工藝原理簡單，純屬物理選礦，即將風化磷礦石置于水中擦洗或磨剝，去除表面泥質(zhì)物，使磷礦物富集。該工藝富集比一般不大，只能使P2O5品位提高3～5個百分點。其中較典型而效果又較好的是?？诹椎V風化礦。1995年晉寧磷礦擦洗廠已建成投產(chǎn)。
3.重介質(zhì)分選技術(shù)：礦物之間的比重差異是重介質(zhì)分選的關(guān)鍵。中國于80年代中期開始研究，發(fā)現(xiàn)其技術(shù)關(guān)鍵在于能否將分離比重嚴格控制在2.8～2.9之間。1992年采用此技術(shù)的湖北宜昌花果樹磷礦重介質(zhì)選廠建成投產(chǎn)。重介質(zhì)分選技術(shù)因其分選效率高、環(huán)境污染小等優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景。從長遠看，這種技術(shù)可望作為一種預(yù)選作業(yè)，從低品位磷礦中預(yù)先排除大部分脈石，從而提高后續(xù)分選作業(yè)的效果。
4.焙燒消化工藝：這是一種化學選礦法，主要用于含硅酸鹽礦物很少的碳酸鹽型磷礦石。利用碳酸鹽礦物在高溫下熱分解放出CO2，然后加水使CaO、MgO水化成為細粒Ca(OH)2和Mg(OH)2，采用分級技術(shù)脫除鈣鎂氫氧化物后，使磷礦物富集。該工藝在選別陜西何家?guī)r、貴州甕福、大塘等磷礦中均獲得較好的結(jié)果，并已完成擴大試驗。但由于能耗高、脫出的石灰乳處理困難，加上生產(chǎn)控制難度較大等原因，尚未推廣應(yīng)用。
5.化學選礦：此法主要用于排除碳酸鹽礦物，特別是MgO，使精礦中MgO含量降低到0.5%以下。由于加工費用較高，只有在其他選礦工藝所得精礦質(zhì)量滿足不了后續(xù)加工要求時，才可以考慮用此技術(shù)處理精礦。在磷礦化學選礦中，用作碳酸鹽礦物的萃取劑主要有氯化銨、硫酸和二氧化硫等，其中硫酸應(yīng)用最廣。
6.光電揀選技術(shù)：光電選礦是利用礦石和脈石之間的色差進行選別，以代替人工手選;在磷礦生產(chǎn)中極少使用。中國曾對開陽磷礦進行過光電揀選研究，主要用于揀除開采中混入的頂板白云巖，獲得一定效果。
中國磷礦選礦研究起始于本世紀50年代末，并于1958年建成并投產(chǎn)第一座年處理原礦120萬t的大型沉積變質(zhì)磷灰?guī)r浮選廠——江蘇錦屏磷礦選礦廠。此后于1976年在河北馬營磷礦建成并投產(chǎn)一座年處理原礦30萬t的中型巖漿巖型磷灰石浮選廠。這兩座選廠的建成標志著中國已經(jīng)掌握了易選磷礦的選礦技術(shù)。目前，直接浮選、反浮選、擦洗脫泥、重介質(zhì)分選已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。
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