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【摘要】我国是磷资源大国,但北方磷资源含磷低,北方磷铁矿选矿厂多数以磁选工艺回收其中的磁铁矿,而丢弃磁选尾矿,造成磷资源浪费。根据我国矿产资源可持续发展战略,重视北方低品位磷矿的综合回收利用,可以合理利用资源,减轻南磷北运的运输压力。如此重要的资源，全国的需求量正在逐年的加大，这就不得不对选矿技术提到了研究的日程。本文列出了国家目前常用的选矿技术，做出分析。
【关键词】磷矿选矿;擦洗脱泥;浮选;重介质分选;焙烧消化
0.前言
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。因此，磷矿的选矿就至关重要。本论文就是对选矿技术的一个研究。
1.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。
介质以一定的压力由介质管切向给入一段旋流器，在分选筒内产生离心力场，并形成向下的内螺旋流和向上的外螺旋流，此时，物料以中心给料方式由入料管给入一段旋流器中内旋流，在离心力作用下，颗粒按不同的密度沿旋流器中心到器壁迅速分层：小于分选密度的物料向中心聚集，并随内旋流进入溢流口；大于分选密度的物料穿过分选密度界面向器壁运动，随外旋流经一段底流口到二段旋流器。
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。
2.焙烧消化工艺
这是一种化学选矿法，将原料加热至熔融温度，产生气体使其膨胀。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。
3.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。其工作流程如下：
(1)焙烧；(2)浸出；(3)固液分离；(4)浸出液处理
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。
4.磷矿选矿新方法
最近,加拿大的大学开发出一种和用溶浸工艺加工磷矿石的新方法.该方法由以下几步组成:就地溶浸磷矿石或把矿石破碎,后用盐酸或硝酸进行堆浸或池提,生成的磷酸一钙溶液蒸发结晶,获得氯化钙和磷酸一钙或硝酸钙和磷酸一钙;将所得的晶体加热到20～250℃,可回收得磷酸二钙.虽然盐酸和硝酸比硫酸贵,但盐酸和硝酸的作用效果好,且能作到部分循环使用。
酸浓度的影响:在该溶浸工艺中,酸的浓度是个关键因素.所使用的酸溶液浓度一定要低,因为磷矿在高浓度酸溶液中溶浸将产生磷酸。
4.1磷矿石在高浓度酸中溶浸
Ca5(PO4)3F+7H3 PO4+5H2 O2|→5 Ca(H2PO4)2·H2O+HF
4.2复盐的热分解
Ca2++2KAlSi3O8→CaAl2Si2O8+2K++4SiO2
4.3酸的回收
24HF+2KAlSi3O8+8H+→2K++2Al3++6SiF4+16H2O
4.4磷酸将与磷灰石进一步反应
4HF+SiO2→SiF4+2H2O
2HF+SiF4→H2SiF6
3SiF4+2H2O→2H2SiF6+ SiO2
2K++H2SiF6→K2SiF6+2H+
从实验测试得出结果：
序号 反应方程式 ΔG0296K/(KJ·mol-1)ΔG04**K/(KJ·mol-1)
1 Ca5(PO4)3F+7H3 PO4+5H2 O2|→5 Ca(H2PO4)2·H2O+HF
-119.73-38.80
2Ca2++2KAlSi3O8→CaAl2Si2O8+2K++4SiO2 -34.76-317.75
324HF+2KAlSi3O8+8H+→2K++2Al3++6SiF4+16H2O
-614.19 -836.247
4 4HF+SiO2→SiF4+2H2O 13.92 -20.289
5 2HF+SiF4→H2SiF6 -64.02 -12.560
6 3SiF4+2H2O→2H2SiF6+ SiO2 -141.96 -3.64
7 2K++H2SiF6→K2SiF6+2H+ -13.42 -14.65
堵塞物料层的孔隙,致使溶液的渗透减慢,所以不希望磷酸二钙的生成.而使用低浓度的酸有利于生成水溶性的磷酸一钙,从而不影响溶浸过程.最佳盐酸和硝酸浓度分别为7～10和15～20.还应说明的是,浸出液可循环使用,直至其中所有的游离酸与磷矿物料层中的磷灰石反应守毕为止浸取液的加工:当磷矿石完全被酸浸透后,浸取液中的05主要以磷酸—钙的形式存在.蒸发结晶可得复盐.当使用盐酸时,得到的结晶化合物为氯化钙;当用硝酸时,所得的复盐为硝酸钙。
当气候条件适宜时可使用太阳蒸发把复盐从浸出液中分离出来,加热到200～250℃,可以形成磷酸二钙和酸蒸气.廑石堆磷矿石溶浸工艺流程酸蒸气通过冷凝或用水吸收,可以回收部分的酸蒸发所得的固体含有4005.即可作高品位磷酸盐产品出售在母液中加入硫酸,可在常温下回收剩余的酸,并把生成的石膏过滤出去。
这样一来,溶液浓度就相对稀了,从而保持在最佳溶浸条件这一回收步骤不致形成难回收的酸蒸气或硝酸气体。铀和镧的萃取:通常某些磷矿中含有少量的铀和镧.采用溶浸方法就可用合适的有机溶剂在蒸发之前从浸出液中萃取这些金属。从磷矿石中萃取铀时,萃取是在结晶回收磷酸—钙的浸出液中进行的。
5.结束语
具有污染小、能耗少、操作费用低等无可比拟的优点,为低品位磷矿石的开发利用开辟了新的途径。同时这种方法，还提高选矿的回收率，从而相应地使采矿量减少等。
当今，全世界都在闹资源危机。未来解决能源问题成了全世界举世瞩目的事情，而这种新方法降低了采矿量，就凭这一点它就会被人类认同和采用。■
【参考文献】
［１］季松林.大峪口磷矿选矿半工业性试验取得进展[J].化工矿物与加工，1988．
［２］磷矿选矿技术考察组.美、加磷矿选矿技术概况[J].化工矿物与加工,1988．
［３］朱玉琮.朝鲜磷矿选矿考察团来我国考察[J].化工矿物与加工,1988．
【关键词】磷矿选矿;擦洗脱泥;浮选;重介质分选;焙烧消化
0.前言
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。因此，磷矿的选矿就至关重要。本论文就是对选矿技术的一个研究。
1.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。
介质以一定的压力由介质管切向给入一段旋流器，在分选筒内产生离心力场，并形成向下的内螺旋流和向上的外螺旋流，此时，物料以中心给料方式由入料管给入一段旋流器中内旋流，在离心力作用下，颗粒按不同的密度沿旋流器中心到器壁迅速分层：小于分选密度的物料向中心聚集，并随内旋流进入溢流口；大于分选密度的物料穿过分选密度界面向器壁运动，随外旋流经一段底流口到二段旋流器。
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。
2.焙烧消化工艺
这是一种化学选矿法，将原料加热至熔融温度，产生气体使其膨胀。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。
3.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。其工作流程如下：
(1)焙烧；(2)浸出；(3)固液分离；(4)浸出液处理
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。
4.磷矿选矿新方法
最近,加拿大的大学开发出一种和用溶浸工艺加工磷矿石的新方法.该方法由以下几步组成:就地溶浸磷矿石或把矿石破碎,后用盐酸或硝酸进行堆浸或池提,生成的磷酸一钙溶液蒸发结晶,获得氯化钙和磷酸一钙或硝酸钙和磷酸一钙;将所得的晶体加热到20～250℃,可回收得磷酸二钙.虽然盐酸和硝酸比硫酸贵,但盐酸和硝酸的作用效果好,且能作到部分循环使用。
酸浓度的影响:在该溶浸工艺中,酸的浓度是个关键因素.所使用的酸溶液浓度一定要低,因为磷矿在高浓度酸溶液中溶浸将产生磷酸。
4.1磷矿石在高浓度酸中溶浸
Ca5(PO4)3F+7H3 PO4+5H2 O2|→5 Ca(H2PO4)2·H2O+HF
4.2复盐的热分解
Ca2++2KAlSi3O8→CaAl2Si2O8+2K++4SiO2
4.3酸的回收
24HF+2KAlSi3O8+8H+→2K++2Al3++6SiF4+16H2O
4.4磷酸将与磷灰石进一步反应
4HF+SiO2→SiF4+2H2O
2HF+SiF4→H2SiF6
3SiF4+2H2O→2H2SiF6+ SiO2
2K++H2SiF6→K2SiF6+2H+
从实验测试得出结果：
序号 反应方程式 ΔG0296K/(KJ·mol-1)ΔG04**K/(KJ·mol-1)
1 Ca5(PO4)3F+7H3 PO4+5H2 O2|→5 Ca(H2PO4)2·H2O+HF
-119.73-38.80
2Ca2++2KAlSi3O8→CaAl2Si2O8+2K++4SiO2 -34.76-317.75
324HF+2KAlSi3O8+8H+→2K++2Al3++6SiF4+16H2O
-614.19 -836.247
4 4HF+SiO2→SiF4+2H2O 13.92 -20.289
5 2HF+SiF4→H2SiF6 -64.02 -12.560
6 3SiF4+2H2O→2H2SiF6+ SiO2 -141.96 -3.64
7 2K++H2SiF6→K2SiF6+2H+ -13.42 -14.65
堵塞物料层的孔隙,致使溶液的渗透减慢,所以不希望磷酸二钙的生成.而使用低浓度的酸有利于生成水溶性的磷酸一钙,从而不影响溶浸过程.最佳盐酸和硝酸浓度分别为7～10和15～20.还应说明的是,浸出液可循环使用,直至其中所有的游离酸与磷矿物料层中的磷灰石反应守毕为止浸取液的加工:当磷矿石完全被酸浸透后,浸取液中的05主要以磷酸—钙的形式存在.蒸发结晶可得复盐.当使用盐酸时,得到的结晶化合物为氯化钙;当用硝酸时,所得的复盐为硝酸钙。
当气候条件适宜时可使用太阳蒸发把复盐从浸出液中分离出来,加热到200～250℃,可以形成磷酸二钙和酸蒸气.廑石堆磷矿石溶浸工艺流程酸蒸气通过冷凝或用水吸收,可以回收部分的酸蒸发所得的固体含有4005.即可作高品位磷酸盐产品出售在母液中加入硫酸,可在常温下回收剩余的酸,并把生成的石膏过滤出去。
这样一来,溶液浓度就相对稀了,从而保持在最佳溶浸条件这一回收步骤不致形成难回收的酸蒸气或硝酸气体。铀和镧的萃取:通常某些磷矿中含有少量的铀和镧.采用溶浸方法就可用合适的有机溶剂在蒸发之前从浸出液中萃取这些金属。从磷矿石中萃取铀时,萃取是在结晶回收磷酸—钙的浸出液中进行的。
5.结束语
具有污染小、能耗少、操作费用低等无可比拟的优点,为低品位磷矿石的开发利用开辟了新的途径。同时这种方法，还提高选矿的回收率，从而相应地使采矿量减少等。
当今，全世界都在闹资源危机。未来解决能源问题成了全世界举世瞩目的事情，而这种新方法降低了采矿量，就凭这一点它就会被人类认同和采用。■
【参考文献】
［１］季松林.大峪口磷矿选矿半工业性试验取得进展[J].化工矿物与加工，1988．
［２］磷矿选矿技术考察组.美、加磷矿选矿技术概况[J].化工矿物与加工,1988．
［３］朱玉琮.朝鲜磷矿选矿考察团来我国考察[J].化工矿物与加工,1988．