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磷礦石

磷礦是指在經(jīng)濟(jì)上能被利用的磷酸鹽類(lèi)礦物的總稱(chēng),是一種重要的化工礦物原料。用它可以制取磷肥,也可以用來(lái)制造黃磷、磷酸、磷化物及其他磷酸鹽類(lèi),以用于醫(yī)藥、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、國(guó)防等工業(yè)部門(mén)。磷礦在工業(yè)上的應(yīng)用已有一百多年的歷史。

磷礦屬于不可再生資源,由于用途廣泛產(chǎn)量相對(duì)較低,其目前屬于稀缺資源。目前磷礦資源可持續(xù)開(kāi)采50年左右,且產(chǎn)地主要集中少數(shù)幾個(gè)國(guó)家,磷礦資源的稀缺性和不可替代性決定這種資源的估值更應(yīng)該高于其它的資源。另外,我國(guó)磷礦富礦資源可供開(kāi)采的部分僅夠供應(yīng)十年左右,這意味著磷礦資源將在未來(lái)迅速枯竭,所以磷礦資源已經(jīng)被我國(guó)定性為戰(zhàn)略性資源。

1、擦洗脫泥工藝

擦洗脫泥工藝是物理選礦方法,屬于環(huán)境友好型。并且工藝原理簡(jiǎn)單、易操作、不消耗藥劑、露天生產(chǎn)、無(wú)污染。此工藝多用于含泥較多且品位較高的地表風(fēng)化礦,風(fēng)化程度深,礦石結(jié)構(gòu)遭到破壞,礦石變得松散,脆軟,大量的鐵、鋁、碳酸鹽礦物流失或者直接富集在礦泥中,磷酸鹽或者硅酸鹽礦物在礦石中相對(duì)比較集中。運(yùn)用擦洗工藝的單位主要是含P2O5品位較高的磷礦床的國(guó)家或地區(qū)。擦洗脫泥工藝最大的缺點(diǎn):精礦富集比低,有用成分損失較大,通常只能富集3-5個(gè)百分點(diǎn)。尾礦品位較高,P2O5含量均在20%左右。

2、浮選

長(zhǎng)期以來(lái),主要采用浮選工藝富集磷礦。在磷灰石的浮選過(guò)程中,人們已經(jīng)探索出許多種浮選方案,如正浮選、雙反浮選、正-反浮選、反-正、優(yōu)先浮選和階段磨礦、階段浮選等。

(1)正浮選(直接浮選)工藝流程

正浮選是在選別過(guò)程中通過(guò)抑制硅酸鹽以及碳酸鹽等脈石礦物,讓磷礦物附著于浮選泡沫中的一種選別方法,用于氧化鎂含量低的硅質(zhì)磷礦。這種工藝適用于回收巖漿型磷灰?guī)r中磷礦石,由于其中磷礦物結(jié)晶完整、粗大,利用其脈石礦物表面性的差異,用脂肪酸類(lèi)捕收劑分選細(xì)粒嵌布的沉積型硅-鈣質(zhì)磷塊,巖礦中的磷礦物,用S-BOS作碳酸鹽礦物的抑制劑,從而加大磷礦物與脈石礦物表面可浮性差異,用脂肪酸類(lèi)捕收劑回收磷礦物。

(2)反浮選工藝流程

反浮選是利用抑制劑抑制磷礦物,用捕收劑捕收碳酸鹽等脈石礦物,利用氣泡將其帶出,目的礦物留在槽底,實(shí)現(xiàn)脈石礦物與磷礦物分離。反浮選適用于硅質(zhì)礦物含量較低,白云石等碳酸鹽礦物含量較高的鈣質(zhì)磷礦巖。由于磷礦物與含鈣碳酸鹽礦物可浮選性相近,因而采用硫酸或磷酸作為抑制劑,用脂肪酸類(lèi)將含鈣碳酸鹽礦物浮起,將磷礦物作為尾礦留在槽底

(3)正-反浮選和反-正浮選

正反浮選首先抑制硅質(zhì)礦物,浮出可浮性相近的磷礦物和碳酸鹽礦物,再在酸性介質(zhì)中反浮選出碳酸鹽礦物。反正浮選則相反,從而實(shí)現(xiàn)脈石礦與目的礦物的分離。適用于含鈣碳酸鹽-硅質(zhì)型磷塊巖礦。此種礦石中,硅質(zhì)物較碳酸鹽礦物更緊密的與磷礦物共生,以磷酸作磷礦物的抑制劑,用脂肪酸類(lèi)先脫除碳酸鹽礦物;再用水玻璃抑制硅質(zhì)物,用碳酸鈉作pH調(diào)整劑,用脂肪酸類(lèi)回收磷礦物。如某地根據(jù)當(dāng)?shù)亓椎V的性質(zhì),采用正-反浮選工藝處理膠磷礦,在正浮選中未添加碳酸鈉和碳酸鹽礦物抑制劑,且采用常溫浮選工藝,反浮選中,用高效抑制劑W-98作為磷酸鹽礦物的抑制劑,浮白云石等脈石。研究表明,此工藝合理,產(chǎn)品質(zhì)量較好。

(4)雙反浮選工藝

雙反浮選是利用磷酸或者硫酸及其衍生物在酸性介質(zhì)中抑制磷礦物,用脂肪酸類(lèi)捕收劑將脈石礦物浮選出來(lái),再進(jìn)行調(diào)漿,堿性條件下用陽(yáng)離子捕收劑將硅質(zhì)脈石浮選出。在選礦過(guò)程中遵循’“抑多浮少”的原則,

(5)浮選-磁選聯(lián)合流程

該流程主要用于含鐵、鈦等磁性礦物的磷礦石。由于我國(guó)此類(lèi)型礦石較少,因此目前僅有少數(shù)選礦廠采用。

(6)階段磨礦、階段選礦

這兩種工藝是利用礦物間解離度的差異,來(lái)實(shí)現(xiàn)有用礦物與脈石礦物分離的選礦技術(shù),碳酸鹽相對(duì)于其他礦物而言硬度低、易碎,在較粗的磨礦細(xì)度下,碳酸鹽礦物就能夠優(yōu)先解離出來(lái)。接下來(lái)再進(jìn)行浮選作業(yè)將硅質(zhì)礦物浮選出

3、化學(xué)選礦法

該方法分為部分酸化磷礦粉法、熱分解法、活化(促釋?zhuān)┝椎V粉法等三種方法,具體的解釋就不再做贅述。

4、生物浸出法

生物浸出法還停留在試驗(yàn)研究階段,雖然取得一定的成果,但不適宜進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn),其主要是利用氧化亞鐵硫桿菌、假單胞菌、枯草芽胞桿菌等溶磷微生物的新陳代謝將礦石中無(wú)機(jī)磷轉(zhuǎn)化為植物可吸收的可溶性磷的一種方法

5、焙燒消化工業(yè)

 這是一種化學(xué)選礦法,適用于礦石較硬、品位較低、含鈣磷酸鹽礦物較多的沉積型鈣質(zhì)磷塊巖,實(shí)現(xiàn)磷礦物與碳酸鹽礦物的分選。焙燒使含鈣碳酸鹽產(chǎn)生熱分解,使磷礦石中的碳酸鹽熱分解以CO2的形式放出。生成的CaO和MgO加入H2O后生成氫氧化物,容易將氫氧化物脫出,,同時(shí)產(chǎn)生磷酸鹽礦物的單體。該工藝在我國(guó)陜西何家?guī)r、貴州甕福、大塘等磷礦中運(yùn)用均獲得較好的結(jié)果,并已完成擴(kuò)大試驗(yàn)。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。

6、光電磁選工藝

光選是利用礦物間不同色差來(lái)選別的選礦方法,電選是利用不同礦物導(dǎo)電率差異來(lái)選,磁選是除去磷礦物中的磁性礦物,該工藝通常要與其他工業(yè)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)。具體原理不再贅述。

7、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(guó)于80年代中期開(kāi)始研究,發(fā)現(xiàn)其技術(shù)關(guān)鍵在于能否將分離比重嚴(yán)格控制在2.8-2.9之間。從長(zhǎng)遠(yuǎn)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。

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磷化工是指以磷礦石為原料,通過(guò)化學(xué)方法將礦石中的磷元素加工成可為人所用的產(chǎn)品的化工子行業(yè),其基礎(chǔ)原料主要是磷礦石和硫磺。磷化工產(chǎn)品主要分為兩大類(lèi):一類(lèi)是以磷酸一銨、磷酸二銨及磷酸氫鈣為代表的磷肥;另一類(lèi)則是廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及食品、醫(yī)藥領(lǐng)域的磷酸及磷酸鹽,包括三聚磷酸鈉、磷酸氫鈣等。

磷化工的主要產(chǎn)品:

磷酸

工業(yè)級(jí)用于生產(chǎn)磷酸鹽、金屬處理、干燥劑等;食品級(jí)用作調(diào)味品中的酸味劑和酵母營(yíng)養(yǎng)劑;高純度電子級(jí)磷酸主要用于電子晶片生產(chǎn)過(guò)程中的清洗和蝕刻,而純度較低的主要用于液晶面板部件的清洗等。

磷酸一銨(MAP)、磷酸二銨(DAP)

水溶性速效磷復(fù)肥,是高濃度磷復(fù)肥的主要品種。廣泛適用于水稻、小麥、玉米、棉花、瓜果、蔬菜等各種糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物。

制法:由磷酸和氨水作用制得

重過(guò)磷酸鈣 (TSP)

高濃度、水溶性的速效磷肥,也可用于生產(chǎn)復(fù)混肥;廣泛適用于水稻、小麥、玉米、棉花、瓜果、蔬菜等各種糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物。

磷的應(yīng)用

制法:由磷酸與磷礦石作用制得

三聚磷酸鈉

用于洗滌劑助劑、軟水劑、制革預(yù)鞣劑、染色助劑、有機(jī)合成催化劑、醫(yī)藥工業(yè)分散劑和食品添加劑等,目前主要用于合成洗滌劑助劑。

制法:由碳酸鈉和磷酸制得,俗稱(chēng)五鈉

六偏磷酸鈉

食品級(jí)主要用作食品保水劑和防腐劑。工業(yè)級(jí)主要用作軟水劑、造紙擴(kuò)散劑、緩蝕劑、高溫粘合劑、鍋爐清洗劑等。

制法:由碳酸鈉和磷酸制得,俗稱(chēng)六偏

磷酸氫鈣

有飼料級(jí)、食品級(jí)、牙膏級(jí)、藥用級(jí)等規(guī)格,用于醫(yī)藥、牙科,也用作塑料穩(wěn)定劑、食品添加劑和肥料、飼料添加劑等。

制法:由磷酸與石灰乳制得

次磷酸鈉

主要用于部件的化學(xué)鍍鎳,還用于塑料的顏色穩(wěn)定和脫色等,食品級(jí)在食品工業(yè)中用作防腐劑、抗氧化劑。

制法:將黃磷加工成中間體與醇、酚反應(yīng)制備而得

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