我国磷矿的工艺特性及发展趋势

第一节  磷矿工艺特性及主要用途

1、工艺特性

中国磷矿有三大类型：岩浆岩型磷灰石，沉积岩型磷块岩，沉积变质岩型磷灰岩。

岩浆岩型磷灰石：贮量只占总贮量的7%，主要分布在北方。其特点是磷品位低，一般小于10%，低者仅为2~3%。由于结晶较粗、嵌布粒度较粗，属易选磷矿，选矿工艺简单，选矿指标较高。还伴生有钒、钛、铁、钴等元素，可综合回收，因此这类矿石经济效益较好。

沉积变质岩型磷灰岩：其贮量占总贮量的23%，主要分布在江苏、安徽、湖北等省。一般情况下，由于风化，矿石松散、含泥高，采用擦洗、脱泥工艺即可获得合格磷精矿，有时也加上浮选工艺。云南滇池地区有许多矿山均采用此工艺，生产成本较低。此类矿是工业价值最大的磷矿。

沉积岩型磷块岩：是世界各国中的主要类型，我国此类型矿石贮量占总贮量的70%，主要分布在中南和西南。而云、贵、川、鄂、湘五省又占该类型贮量的78%，可说是磷矿之乡。此类矿选矿难度最大，其特点是：

（1）磷灰石嵌布粒度细，呈均质胶体或隐晶、微晶质。磷矿集合体多为鲕粒、假鲕粒结构。在鲕粒之间，甚至于在鲕粒内部，常混入数量不等的碳酸盐，硅质等泥质矿物。选矿一般磨至80~90%-320目方能单体解离。由于磨矿粒度细，增加了矿物表面能、非选择性团聚、药剂的非选择性吸附，使不同矿物之间的可浮性差别减小，因此给浮选分离带来困难。

（2）我国磷矿主要属碳氟磷灰石系列。磷灰石晶格中的PO42-被CO32-部分取代。按CO32-取代的程度把该系列的磷灰石分为：微碳氟磷灰石、低碳氟磷灰石、碳氟磷灰石、高碳氟磷灰石。不仅使P2O5理论值下降，而且使磷矿物晶包参数α变小、结晶程度差，因而可浮性逐渐下降。

（3）矿石中一般都含有钙质和硅质矿物，当二者在一块时，选矿程度更难。因方解石、白云石与磷灰石都含有同名离子Ca++，二者可浮性接近，当用脂肪酸类补收剂时，比较难分选。

2、主要用途：

磷矿石用途较广，主要用于生产磷肥。见表1。

第二节  磷矿的开发利用现状及发展趋势

我国选矿工作者对沉积型的不同类型磷矿进行了大量的 研究 工作，取得了较大的进展，制定了各类型的选矿工艺流程，使工艺流程日超完善、合理、成熟。

有些矿区已产生了较好的经济效益。但大多数矿山、特别是沉积型磷矿的 研究 仍处在半工业性试验阶段。近年来我国选矿科研工作所取得的新进展概述如下：

（1）硅质型磷矿：这类矿脉石主要是石英、玉髓之类的硅质矿物，它与磷灰石可浮性差距大。虽然磷矿粒度微细，一般情况下仍比较好选。常用药剂为碳酸钠、水玻璃、氧化石腊皂。工艺较简单、指标也较高，但磨矿粒度较细，相对能耗也高。

（2）钙质型磷矿：脉石主要为方解石、白云石，其选矿难度相对要小点。科研工作者制定了以下流程方案。

①反浮选：即抑制磷、浮选钙质。用硫酸调矿浆pH值，磷酸抑制磷灰石，氧化石腊皂浮白云石、方解石。

②焙烧——消化法：原矿破碎到一定粒度时，在1000℃下焙烧，熟料用水消化、分级。粗级别即为磷精矿。焙烧烟气中可回收碘，CO2气体返至含石灰乳的尾矿浆，以中和石灰乳，生成碳酸钙排至尾矿场。此工艺可获得高品级磷精矿，含P2O538%，回收率达97%。

③光电选：当采矿中混入钙质围岩、以及矿石本身有较粗的钙质矿物时，可采用光电选预选出部分钙质矿物，减少了下一步的磨矿负荷。

（3）硅—钙质沉积磷块岩：这类型选矿难度最大，是我国选矿工作者一直攻克的难关。因此 研究 工作比较深、比较广。有些矿区已使用了新技术，并取得了较好效果。但大部分仍处于 研究 阶段，或半工业性阶段。近年来科研新进展概述如下。

①反—正浮选：先选出钙质矿物，然后选磷矿。在H2SO4介质中用脂肪酸浮钙质矿，用磷酸或P201抑制磷灰石。然后再选磷灰石。此工艺实现了较粗磨条件下的常温浮选，浮选温度可降至9℃。另一方面，钙质和磷矿都含有同名离子—Ca++，用脂肪酸类辅收剂浮钙质矿物时难免造成磷灰石的损失。相反Ca质矿物选不好时，磷精矿中的MgO仍大于1.5%。本工艺适用于含Ca矿物较低的矿石。

②正浮选：即从矿石中直接浮选磷灰石。近十几年来，选矿科技工作者一直在攻克含钙矿物的抑制剂，且取得了很大的进展，使直接浮选磷灰石成为现实，简化了流程，提高了选矿指标。近年来研制的较有效的钙质矿物抑制剂有：

S系列：计有S—711，S—804，S—217，S—808，系萘、粗菲、苯酚的磺化物分别与甲醛综合反应物。

F103：腐植酸钠与低分子量含氮化物的反应物。

L339：以木素磺酸钙为原料的木素衍生物。

SG—10：顺酐、对甲苯磺酸合成的表面活性剂。

S—BOS：

③ 焙烧—消化—浮选：

此工艺与上述的焙烧—消化一样。不同的是消化后的磷品位不高，含有大量的硅质。所以消化后还需搞磷—硅分选，可以正浮选，也可反浮选，视其二种矿物的比例而定。但在浮选前必须碳化，碳化工艺是把炉气中的CO2引入浮选的矿浆中。其目的是消除矿浆中剩余的石灰乳，同时也起到调开矿浆pH值的作用。此工艺适用于磷矿含P2O5较高、碳酸盐矿物含量较低的矿物。在具体操作上要严格，在碳化前的矿浆中CaO含量应低于1.5%。碳化不能过度，否则将恶化浮选。

④重—浮联合流程：用水力旋流器可得一部分磷精矿（沉砂），这样将减少三分之一的浮选量。药剂也将减少三分之一。从而降低了成本。

对于磷灰石型磷矿，属易选矿石。但其品位低，通常P2O5<10%，若单一回收磷在经济上是不合算的，必须开展综合利用。而该类型磷矿均含有多种可供综合利用的有用矿物，如铁、钛、钒、铂族、碘、石榴石、蛭石、黑云母、透辉石等。只要综合利用搞上去，此类矿石的经济效益是可观的。如承德马营磷矿就是一例。

磷灰石型磷矿大部分分布在北方数省，又常称北方低品位磷矿。由于低品位磷矿未全面开发，因此北方数省属缺磷省分，长期依靠南方的磷资源。从国家工业布局来说，南磷北调显然是不合理的。因此进入21世纪的中国，北方磷矿的开发将提到议事日程。

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