绿色选矿技术与资源化利用

磷矿是具有战略意义的非金属矿,具有不可替代性、不可再生性。 磷矿石在农业、化工、食品、玻璃、陶瓷、医药中均有应用。

我国磷矿储量居世界第二位,但是磷矿资源地理分布不均衡,主要分布在中南和西南地区,另外我国磷矿富矿少、中低品位磷矿多,P2O5的平均品位仅为17%左右,易选的沉积变质磷灰岩少,难选的磷块岩储量多。 我国磷矿石有67%用于生产磷肥,12%用于生产黄磷,5.4%用于生产饲料,4%用于食品工业。

中国磷矿石一般可分为岩浆岩型磷灰石、沉积岩型磷块岩和沉积变质岩型磷灰石。 磷灰石和磷灰岩矿石的特征为:磷矿物呈较大结晶粒状产出。 而磷块岩矿,又称胶磷矿,其特征是矿石中磷灰石矿物呈隐晶质-显微晶质存在。 沉积型磷块岩矿石储量占到我国磷矿总储量的70%。

近年来,随着高品位磷矿资源的减少,科学技术带来的新选矿药剂和设备进步,胶磷矿的选矿效率不断提高,使得从低品位胶磷矿中经济有效富集磷成为可能。 国内胶磷矿富集工艺的最新进展在于:利用新研制的捕收剂,结合相应的选矿工艺,云南中品位的胶磷矿(P2O5 含量20%以上)实现了工业化生产,但对低品位的胶磷矿仍然不能有效利用。 为此,人们一直在寻求分离富集低品位磷矿石的新工艺;除开发新的选矿设备外,还亟待研制高效选矿药剂,改进和合成浮选药剂是胶磷矿开发的发展方向。 随着磷肥需求的迅速增长,高品位磷矿资源和易选磷矿资源日益减少。 因此,加强对磷矿选矿工艺的研究,可以有效地减少磷矿资源浪费,对实现中国磷矿资源可持续发展具有十分重要的意义。

磷矿石由磷酸盐矿物组成。 其中的主要矿物为磷灰石,化学式为Ca5[ PO4]3(F,OH,Cl)。按附加阴离子的不同,磷灰石有5 种矿物类型(表4.1)。 我国具有工业价值的磷矿石按照地质成因主要可分为3 种:岩浆岩型磷灰石、沉积变质岩型磷灰岩和沉积岩型磷块岩(矿石化学组成见表4.2),此外还有鸟粪磷矿和铝磷酸盐矿,但是这二者储量极低。 磷灰石和磷灰岩的主要成分为氟磷灰石及少量氯磷灰石,结晶较粗,为晶质磷矿,易于选矿。 磷块岩的主要矿物是碳氟磷灰石,结晶微细,隐晶质,选矿较难。 胶磷矿是碳氟磷灰石的一种,即具有隐晶质胶状结构的羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2],其结晶微细,一般嵌布粒度很细,与硅酸盐、碳酸盐胶结在一起,和脉石矿物解离困难,同时因为白云石、方解石等杂质矿物与其可浮性相近,选别难度大,所以通常将沉积型磷块岩中的含磷矿物统称为胶磷矿。(www.xing528.com)

表4.1　磷灰石5 种矿物类型

表4.2　我国主要磷矿石的工业类型