我国磷矿选矿现状及其进展.pdf

第2期 2 0 1 0年 4月 矿 产 综 合 利 用 Mu l t i p u r p o s e U t i l i z a t i o n o f Mi n e r a l R e s o u r c e s o．2 Ap r ．2 0 1 0 } } } } } } } 拎 } } } 综合评述 妻 l{ { { “{ { { { { 我国磷矿选矿现状及其进展 李成秀 2 ， 文书明 1 ． 昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明6 5 0 0 9 3 ； 2 ． 中国地质科学院矿产综合利用研究所 ，四川 I 成都6 1 0 0 4 1 摘要 为了合理开发利用我国的磷矿资源， 本文从选矿工艺、 浮选药剂以及选矿新设备等三个方面总结了近年 来我国磷矿选矿现状及其进展， 并强调了高效浮磷药剂的研制在开发利用中低品位难选磷矿石中的重要作用。 关键词 磷矿； 工艺；药剂； 设备 中图分类 号 T D 9 7 ． 3 文献标识码 A文章编号 1 0 0 0 65 3 2 2 0 1 0 0 2 - 0 0 2 2 - 0 4 1 前 言 矿产资源是人类赖 以生存和发展的物质基础 ， 是经济社会可持续发展的重要物质保障， 是我国快 速发展的巨大支撑力量。磷矿是我国重要的战略资 源， 它既是制取磷肥和生产黄磷、 磷酸及其他多种磷 制品的重要化工矿物原料， 也是保障食品安全的重 要物质， 又是精细磷化工的物质基础， 在国民经济和 社会发展中具有重要的地位和作用 。 我国磷矿主要分布在 2 7个省、 自治区， 其中湖 北、 湖南、 四川、 贵州和云南是磷矿富集区， 5省份已 查明磷矿资源储量约占全国 3 ／ 4 。我国磷矿资源丰 而不富， 与世界相关国家相 比， 我国磷矿在矿石质量 和可选性等方面有较大的差异。我国磷矿富矿少， 中低品位矿多 ， 绝大部分磷矿必须经过选矿富集后 才能满足磷酸和高浓度磷复肥生产的要求。在已探 明的储量中， 沉积型磷块岩 胶磷矿 占我国总储量 的 8 5 ％， 且大部分为中低品位矿石， 矿物颗粒细 ， 嵌 布紧密， 有害杂质多， 选矿难度非常大， 给我国磷矿 的开发利用带来了一定的困难。特别是近年来， 随 着磷矿资源的不断开发利用， 富磷矿和易选磷矿资 源日 益减少， 对中低品位磷矿， 尤其是中低品位难选 胶磷矿的选矿工艺技术研究已迫在眉睫。面对全球 磷矿资源稀缺性 日渐显现的挑战， 全面分析磷矿资 源选矿技术现状 ， 重点了解难选磷矿浮选药剂的进 展， 对我国磷矿资源的可持续发展具有重要意义。 1 磷矿石选矿技术现状及其进展 2 ． 1 选矿工艺 目前， 磷矿的选矿工艺主要有浮选法、 擦洗脱泥 工艺 、 重力选矿、 焙烧一消化法 、 化学浸取技术、 光电 选矿以及联合选矿流程等。 2 ． 1 ． 1 浮选工艺 浮选一直被认为是磷矿选矿中最有效的方法。 磷矿浮选法包括直接浮选 、 反浮选 、 正反浮选、 反正 浮选以及双反浮选工艺。1 9 8 6年 ， 湖北荆襄王集建 成 1 5 0万 t ／ a 沉积磷块岩选矿厂 ， 采用直接浮选工 艺选别胶磷矿， 但工业生产效果不是很理想， 尤其是 对 M g O、 A 1 O 和 F e O ， 含量较高的磷矿选矿， 难以 达到理想指标⋯。罗惠华、 钟康年等人 根据瓮福 某胶磷矿的性质 ， 采用反浮选工艺 ， 结合新型磷矿抑 制剂 ， 在原矿 P 2 O 5品位为 2 7 ． 3 3 ％、 Mg O为 6 。 1 9 ％ 的情况下， 获得了P 2 O 5 品位 3 7 ． 3 4 ％ M g O 0 ． 7 3 ％、 回收率 9 2 ． 3 9 ％的磷精矿。辽宁某磷矿原矿 P O 品位为 1 9 ． 4 1 ％， 葛英勇、 王凯金 等人针对该胶磷 矿原矿品位低、 硅镁含量高、 嵌布粒度细的特点， 采 收稿日期 2 0 0 9 - 0 8 - 0 4； 改回日期 2 0 0 9 1 2 -03 作者简介 李成秀 1 9 8 0 一 ， 女， 工程师， 在读博士研究生， 主要从事矿产资源综合利用研究工作。 第 2期 李成秀等 我国磷矿选矿现状及其进展 2 3 用正 一反浮选工艺 ， 以新型药剂 MG和 s R分别作 正、 反浮选的捕收剂， 取得了混合精矿 P 0 品位 3 2 ． 0 7 ％、 回收率 8 9 ． 6 3 ％ 的闭路试验 指标 ， 实现 了 目的矿物与脉石的有效分离 。化工部连云港设计研 究院对海 口磷矿下层矿进行 了连续扩大试验 ， 该矿 主要化学成分为 P 2 0 5 2 2 ． 3 1 ％、 C a 0 3 4 ． 8 9 ％、 Mg 0 3 ． 2 9 ％ 、 S i O ， 2 2 ． 3 7 ％， 经 反 一正 浮 选 ， 最 终 获 得 了 P 2 0 3 2 ． 4 6 ％、 含 Mg O 1 ． 2 8 ％ 、 磷 回收率 7 3 ． 4 0 ％的 磷精矿 ] 。葛英勇、 季荣、 袁武谱等人针对远安低 品位胶磷矿的性质 ， 对 P 0 品位为 1 8 ． 2 1 ％的胶磷 矿， 采用双反浮选工艺， 取得了磷精矿 P 0 品位 3 0 ． 1 3 ％、 回收率 8 0 ． 7 4 ％、 Mg O含量 0 ． 9 3 ％的选矿 指标 引。 2 ． 1 ． 2 “ 擦洗脱泥” 工艺 该 技术 主要用于风化型或含 泥质物多的磷矿 石。在云南滇池地区磷矿及其他地 区的地表风化磷 矿都可以采用此技术 ， 并能获得很 好 的经济效益。 此技术是将磷矿石进行擦洗、 脱除矿泥， 然后再筛分 分级。“ 擦洗脱泥” 是一种物理选矿方法， 其工艺简 单 ， 可以露天生产 ， 且不消耗化学药剂 ， 因此对环境 不会造成污染。 国外磷矿广泛采用这种技术 。例如摩洛哥的胡 里 卜 加选厂 ， 处理能力为 1 0 0万 t ／ a ， 其流程是用叶 轮式洗矿机洗矿 、 分级 ， 再用水力旋 流器浓缩 ， 离心 机脱水。 国内云南滇池周围地区风化磷矿石经擦洗脱泥 可得到优质磷精矿， 是生产高浓度磷肥的理想原料。 该地区到 1 9 9 3 年底已投产竣工的擦洗厂处理原矿 能力已达 3 0 0～ 3 5 0 万 t／ a ， 是我国重要的磷矿基地。 2 ． 1 ． 3 重介质选矿工艺 重介质分选是一种磷矿重选技术。湖北宜昌花 果树磷矿重介质选厂是我 国建成的第一座磷矿重介 质选厂 。该厂以重介质旋流器为分选设备， 介质 加重剂为磁铁矿， 采用一段洗矿脱泥 和一粗一精重 介质选矿 流程， 处 理条 带宽 度在 2 mm 以上， 其 中 3 0 ％在2 0 m m以上的以条带状构造为主的磷矿， 为 综合开发利用宜 昌地区磷资源奠定 了基础。随后 ， 天地科技股份有限公司唐山分公司在多年重介质分 选工艺研究基础上， 经过不断的科技攻关， 成功将无 压给料三产品重介质旋流器应用于磷矿分选， 并取 得了较好的经济效益和社会效益。目前， 在湖北宜 昌花果树选矿厂、 广远化工有限公司选矿厂和宝石 山矿业有限公司选矿厂 ， 重介质旋流器选磷已得到 广泛应用 。 ， 引。 2 ． 1 ． 4 焙烧一消化工艺 该工艺适用于钙质磷矿 ， 即碳酸盐含量高、 硅酸 盐含量低的磷矿石 。采用焙烧一消化工艺 ， S i O 含 量越低越 好 ， 最 高不 宜 超过 5 ％。该 工艺 通常 在 9 0 0 C焙烧含碳酸盐型磷矿石r ， 碳酸盐矿物在高温下 热分解放出 C O ， 然后加水消化使 C a O、 Mg O水化 ， 成为细粒状的 C a O H 和 Mg O H ， 再利用脱泥、 分级作业脱出钙、 镁的氢氧化物， 使磷矿富集。贵州 瓮福磷矿扩大试验经焙烧、 消化、 脱除杂质后获得了 P 0 5 品位 3 7 ． 4 3 ％、 含 M g 0 1 ． 2 7 ％、 回收率 8 6 ． 8 9 ％ 的磷精矿。M 的去除率为 7 2 ． 1 ％_ 】。 。 。焙烧一消 化工艺虽然过程简单 ， 但对操作技术要求高， 且焙烧 所需能源成本较高， 脱除的石灰乳处理困难等， 所以 大量推广应用难度较大。 2 ． 1 ． 5 化学浸取技术 化学选矿是应用化学方法降低杂质含量， 提高 有用矿物纯度的一种选矿方法 。该法主要适用于碳 酸盐含量不高且嵌布粒度极细的钙质磷矿石和分离 浮选精矿中的杂质。浸取剂可用氯化铁、 硫酸或者 二氧化硫等， 其中常用硫酸。硫酸浸取技术， 国内外 已有大量研究和报道， 其共同缺陷是用硫酸作浸取 剂时， 磷矿物损失率高达 1 5 ％ 一 3 0 ％， 在经济上很 难接受， 且设备要求高， 加工成本贵。 2 ． 1 ． 6 电选技术 电选是根据各种矿物具有不同的电学性质， 在 矿物经过电场时利用作用在这些矿物上的电力及机 械力的差异来分选的一种选矿方法。电选为干式作 业， 不产生废水和环境污染， 设备结构简单， 易操作 维护， 生产成本低 ， 分选效果好 ， 国外 已经成功将电 选法用于磷矿的生产中。阿尔及利亚 D i e b e lo n k 磷 矿采用电选法分离， 当原矿 P 0 品位为2 4 ． 9 ％时， 经一粗两精一扫， 可得到含 P 0 为2 9 ． 4 ％、 回收率 为8 3 ． 4 ％的磷精矿l 】； 美国弗罗里达州含P 2 0 1 5 ． 5 0 ％的矿石尾矿经过 电选， P 0 品位可提高到 3 4 ％， 回收率达 8 0 ％[ 1 2 1 ； 段希祥、 龚贵生 等人在 实验室用电选法选别江川清水沟磷矿， 取得了良好 的选别指标， 为我国中低品位磷矿选矿提供了新的 研究方向。 2 ． 1 ． 7 联合选矿工艺 随着资源的不断开采， 磷矿资源 日益趋向贫、 2 4 矿产综合利用 2 0 1 0矩 细、 杂、 难 ， 采用单一选矿工艺 ， 很难获得优质的精矿 产品， 而联合选矿工艺可成为解决此类磷矿选矿的 一 条新途径。杨茂椿 根据晋 宁、 昆阳、 海 口中低 品位胶磷矿的矿物特性， 确定采用重一浮联合流程， 结果表明， 该工艺不仅可以获得较好的精矿指标， 利 用重选预选还可以减少入浮量 ， 一定程度上降低选 矿成本 ， 为滇池地 区中低品位胶磷矿的开发利用提 供了一条切实可行 的技术路线。中国地质科学院矿 产综合利用研究所采用磁选一重选一浮选联合工艺 流程处理 内蒙古布龙图低 品位磷矿 ， 从 P 2 O 品位为 8 ． 3 3 ％的原矿中选得 P 2 O 5品位为 3 1 ． 3 9 ％ 的磷精 矿 ㈣ 。 ． 除以上的几种选磷工艺外 ， 还有光电拣选技术、 磁罩盖法等等。但总的来说 ， 浮选是磷矿选矿 中最 为有效、 应用最广 的选矿方法 。 2 ． 2 浮选药剂 浮选药剂直接关系到磷矿浮选结果的好坏。为 此， 广大选矿科技工作者付出了大量的时间和精力 研制开发新型选磷药剂 ， 目前 已经取得 了一些研究 成果， 有的新药剂 已在生产上成功使用。 磷矿捕收剂主要分为改性脂肪酸 、 阳离子捕收 剂、 两性捕收剂、 混合捕收剂 等， 磷矿选矿抑制剂主 要有碳酸盐类抑制剂和含磷矿物抑制剂等。以下简 要介绍最近几年研制的一些新型选磷药剂。 O T一 8 是通过对棉油皂的复配而获得的磷矿捕 收剂。在复配 O T一8时， 添加 了少量的表面活性 剂 ， 这些表面活性剂可 以促进脂肪酸类捕收剂在磷 灰石表面上的吸附， 改善矿物表面钙、 镁离子的化学 环境 ， 增 加脂肪酸在低温下的分散。采用 O T一8捕 收剂可提高矿物的疏水性， 降低矿浆的浮选温度， 实 现低温浮选。O T一 8在低温 3 8 ℃下用于宿松磷 矿和海州磷矿， 都获得了较好的选矿指标 。 G E一 6 0 9 是武汉理工大学研制的一种新型高效 阳离子脱硅捕收剂 。该捕收剂具有选择性好 、 捕收 能力强、 耐低温、 浮选泡沫脆等特点。葛英勇等 j 研究发现， 用阴离子捕收剂 MG反浮镁 、 阳离子捕收 剂 C E一 6 0 9反浮硅 的双反浮选工艺处理低 品位胶 磷矿效果较好， 可以较大幅度提高磷精矿 P 2 0 品 位。 高惠民、 许洪峰m 等人采用新型捕收剂 B一 3 对湖北某磷矿进行了反浮选研究， 结果表明， 采用新 型捕收剂， M g O的质量分数从 1 0 ． 8 3 ％降低到 1 ． 3 0 ％以下， 而且在常温下即可进行浮选， 有效降低了 选矿成本， 最终获得的磷精矿 P O 品位大于 3 7 ％ ， 回收率大于 8 2 ％ 。 为了提高沙特 A 1 一 J a l a m id磷矿的磷资源利用 率 ， 张仁忠、 令狐昌锦【 1 副 利用瓮福磷矿生产的 wF O l捕收剂对 A 1 一J a l a m i d磷矿进行 了选矿试验。研 究结果表明， 在不改变设计工艺的条件下， 使用该药 剂及一次反浮选工艺选别上、 中、 下层混合矿 ， 精矿 P O 5品位可达 3 3 ％ 以上 ， 回收率达 8 0 ％以上， 选矿 效果显著。 唐云、 张覃 为磷矿石浮选所研制的 药剂 在弱酸介质中能够反浮选胶磷矿， 且该药剂价廉、 无 ．毒。在磨矿细度为 一 2 0 0目7 3 ． 5 ％的条件下， 以硫 酸作抑制剂、 T S作捕收剂， 采用一次粗选、 二次精选 的流程反浮选贵州某地磷矿， 最终获得了磷精矿 P 2 O 5 品位 3 7 ％、 M g O 0 ． 5 ％、 P 2 O 5 回收率 9 1 ． 3 9 ％的 技术指标 。 梁永忠、 罗廉明 课题组以植物提取物为原 料， 加工制成一种环境友好型碳酸盐抑制剂 Y Y 1 。 该药剂不仅对白云石等碳酸盐有明显抑制效果， 而 且对捕收剂还有一定的增效作用， 可提高捕收剂的 捕收能力。云南某磷矿在正浮选 中添加 Y Y l 后 ， 获 得了较好的选别指标 。 高效反浮选抑制剂 w 9 8是磷酸类衍生物， 有 关研究 表明它与硫酸联合用作反浮选的抑制剂， 可以有效抑制磷酸盐矿物， 大大降低硫酸用量。罗 惠华、 程静 u 对四川马边碳酸盐型磷块岩进行了不 同抑制法试验研究， 结果发现在硫酸抑制法、 磷酸和 硫酸混酸抑制法和高效反浮选抑制剂 w 一 9 8联合 硫酸抑制法中， 高效反浮选抑制剂 w一 9 8 联合硫酸 抑制法的分选效果较好， 排镁率高。 2 ． 3 选矿新设备 随着选矿设备的不断发展， 一些新型高效选矿 设备被用于磷矿选矿。磷矿专用三产品重介旋流器 的成功研制以及新工艺系统的有效应用， 填补了我 国在高密度非磁性矿物分选技术领域 的一项空白， 采用磷矿专用无压给料三产品重介旋流器可以实现 要求 高 分 选 密 度 的磷 矿 石 的 有 效 分 选 】 。 T D C 1 0 3 0 P 型磁选机是一种磷矿专用新型磁选机， 已经在国内多家选矿厂投人生产， 并取得了良好的 效果 J 。夏敬源、 杨稳权 等人通过试验研究， 认 为浮选柱应用于云南中低品位胶磷矿浮选是可行 第2期 李成秀等 我国磷矿选矿现状及其进展 2 5 的。 3 结 语 中低品位胶磷矿的选矿是国内外选矿研究的一 大难题。近年来， 在广大科研工作者的不懈努力下， 我国在磷矿选矿工艺、 药剂和设备方面都取得了许 多成绩 ， 成功解决 了部分中低 品位难选胶磷矿 的选 矿问题， 但要从根本上解决这一难题， 还有待进一步 深入研究， 尤其是对浮选药剂的研究。浮选药剂是 磷矿浮选的关键， 因此， 探索研制高效磷矿浮选新药 剂势必成为目前乃至今后磷矿选矿的研究重点。 参考文献 [ 1 ] 方贤根． 我国磷资源的现状及开发利用对策[ J ] ． 磷肥与 化工 ， 2 0 0 8 ， 1 1 6 8 2 8 4 ． [ 2 ] 罗惠华， 钟康年， 魏以和， 等． 抑制剂 w一 9 8在瓮福矿反 浮选中的选矿研究 [ J ] ． 武汉化工学 院学报， 2 0 0 2 ， 2 4 4 4 9 5 2 ． [ 3 ] 葛英勇， 王凯金， 甘顺鹏． 低品位难选胶磷矿的正 一 反浮 选工艺研究[ J ] ． 矿冶工程， 2 0 0 7 ， 2 7 5 1 8 ～ 2 1 ． [ 4 ] 骆兆军， 钱鑫．国内外磷矿选矿的新进展[ J ] ． 中国矿业， 1 9 9 9， 8 4 5 0 5 3 ． [ 5 ] 葛英勇， 季荣， 袁武谱． 远安低品位胶磷矿双反浮选试验 研究[ J ] ． 矿产综合利用， 2 0 0 8 6 71 0 ． [ 6 ] 谭菲玲． 滇池风化磷矿擦洗脱泥装置述评[ J ] ． 化工矿物 与加工， 1 9 9 5 2 4 64 9 ． [ 7 ] 符瑞 良， 樊旭东．宜昌磷矿重介质选矿的生产实践[ J ] ． 化工矿山技术， 1 9 9 3 2 1 ～ 3 ． [ 8 ] 马宏云， 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l p r o c e s s i n g o f p h o s p h o r u s o r e s i n c h i n a i n r e c e n t y e a r s f r o m t h r e e a s p e c t s o f mi n e r a l p roc e s s ． i n g t e c h n o l o gy ， fl o t a ti o n rea g e n t a n d mi n e r a l p roc e s s i n g e q u i p me n t ， a n d p a r t i c u l a r e mp h a s i s h as b e e n p l a c e d o n the i mp o r t an t rol e o f d e v e l o p me n t o f n o v e l h i g he f f e c t i v e fl o t a t i o n r e a g e n t s o f p h o s p h o r u s mi n e r a l s f o r e x p l o i t i n g a n d u t i l i z i n g C h i n a S me d i u m a n d l o wg r a d e r e f r a c t o r y p h o s p h o rus o r e s ． Ke y wo r d s P h o s p h o r u s o r e ；T e c h n o l o gy ；R e a g e n t ；Eq u i p me n t