磷矿选矿进展及存在的问题

  • 格式:pdf
  • 大小:326.24 KB
  • 文档页数:5

磷矿选矿进展及存在的问题󰀁

余永富1,2,葛英勇1,潘昌林3

(1.武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉430070;2.长沙矿冶研究院,湖南长沙410012;3.湖北省磷化工业协会,湖北武汉430071)

摘󰀂要:介绍了世界磷矿资源现状。概述了中国磷矿资源分布及目前生产情况。叙述了不同矿石类型的磷矿石选矿流程及选矿效果。指出了磷矿石选矿中存在的问题并给出了解决对策。关键词:磷矿;选矿;浮选工艺;问题;对策中图分类号:TD92文献标识码:A文章编号:0253-6099(2008)01-0029-05

ProgressandProblemsinBeneficiationofPhosphoriteOres

YUYong󰀁fu1,2,GEYing󰀁yong1,PANChang󰀁lin3

(1.SchoolofNaturalResourcesandEnvironmentalEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,Hu󰀁bei,China;2.ChangshaResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Changsha410012,Hunan,China;3.HubeiPhosphorousChemicalIndustryAssociation,Wuhan430071,Hubei,China)Abstract:ThestatusofworldphosphoriteresourcesisintroducedaswellasthedistributionandproductionsituationofChinesephosphoriteresourcesaredescribed.Adiscussionismadeonthebeneficiationprocessesfordifferenttypesofphosphoriteoresandthebeneficiationresults.Theproblemsinthebeneficiationofphosphoriteoresandcountermeasuresarepresented.Keywords:phosphorite;beneficiation;flotationprocess;problem;countermeasure

󰀂󰀂磷是人类和一切动植物赖以生存的物质之一。磷

肥又是农业生产中不可或缺的养料。磷矿石作为磷肥

的主要原料,目前世界上尚没有找到任何物质可以替

代它。随着世界人口的增长,磷的需求量也在不断增

长[1]。磷矿资源的开采已有近100年的历史,大部分富矿(P2O5品位不低于30%)都被优先开发和使用,

导致目前的磷矿石中富矿越来越少,贫矿占的比例越

来越高。这些中低品位磷矿石都需要经过选矿富集才能生产出合格的磷精矿以供磷化工使用。因此,现在

磷矿选矿不论是富矿多的摩洛哥还是贫矿多的中国、

美国等国家都非常关注。

1󰀂磷矿资源

1.1󰀂世界磷矿资源形势

据美国地质调查局统计,2002年世界磷酸盐岩储量170亿,t资源储量500亿,t主要分布在非洲、北美、

亚洲、中东、南美等60多个国家和地区,其中80%以

上集中在摩洛哥、中国、美国、南非、约旦[2]。按储量

及资源量计算,摩洛哥居首位,中国居第二位,美国居第三位。世界磷酸盐岩储量及分布见表1。表1󰀂世界磷酸盐岩储量及分布

国家或地区储󰀂量/亿t资源储量/亿t摩洛哥和西撒哈拉57.0210.0中国66.0127.0美国10.040.0南非15.025.0约旦9.017.0俄罗斯2.010.0以色列1.88.0叙利亚1.08.0突尼斯1.06.0巴西3.33.7塞内加尔0.51.6多哥0.30.6其它国家10.020.0世界总计170.0500.0󰀂注:数据来源于USGS(2003)[3],其中各国的数据来源于其政府提供的统计资料,中国的数据包含了低品位磷矿石。

目前,世界上有30个国家和地区生产磷矿,主要

有摩洛哥、美国、中国和俄罗斯,这4个国家生产的磷

矿之和占世界总产量的67.6%。

摩洛哥的磷矿不仅储量大,而且品位高(一般磷

󰀁收稿日期:2007󰀁10󰀁29作者简介:余永富(1932-),男,河南南召人,中国工程院院士,教授,博导,主要从事选矿工程技术研究。 󰀂注:本文系余永富院士在湖北省武汉市召开的!2007中国科协年会∀上的发言。第28卷第1期2008年02月矿󰀂冶󰀂工󰀂程MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGVo.l28#1February2008矿石含P2O5大于30%),杂质含量少,MgO大都低于

0.5%[4],它的磷矿石自用量少,主要用于出口,其出

口贸易占世界磷矿石贸易总额的35%以上[5]。

1.2󰀂中国磷矿资源及生产1.2.1󰀂资源量及其分布󰀂我国磷矿资源量127亿,t

居世界第二位,主要分布在云南、贵州、四川、湖北和湖

南五省,储量约占全国总量的74%。我国磷矿资源量及分布情况见表2。

表2󰀂中国磷矿资源量及分布

地区基础储量/亿t资源量/亿t云南11.4127.60贵州7.2019.75湖北9.1616.67四川2.8911.16湖南2.6517.68河北2.334.99陕西0.216.57山东0.675.59青海0.604.51山西0.954.10内蒙古0.072.49其它2.406.00全国40.54127.32󰀂󰀂除表2中所列的省份外,其它省份的资源量都不

足1亿t。从表2中大体可以看出,我国磷矿资源储量

分布呈现出北方和东部少,从而形成南磷北运、西磷东

运的格局[6]。

中国磷矿资源量虽然较大,但全国磷矿平均品位

仅16.95%,P2O5品位大于30%的富矿仅占6.75%

(8.57亿t),贫矿多,易选的沉积变质磷灰岩少,难选

的磷块岩储量多,给磷矿开发利用带来了一定的困难。

2003年~2006年我国磷矿石生产量见图1。我

国主要磷矿石的工业类型见表3。

图1󰀂2003~2006年我国磷矿石产量及增长率变动趋势

表3󰀂我国主要磷矿石的工业类型

矿石类型成岩变种化学组成/%P2O5SiO2CaOMgOFe2O3Al2O3CO2F典型矿山

磷块岩沉积型硅质16.4543.0224.641.334.261.833.641.36宁夏贺兰山沉积型钙质30.203.3946.333.720.790.299.572.63贵州瓮福沉积型硅󰀁钙质15.2627.4930.726.151.521.0614.891.63湖北王集变质型硅󰀁钙质9.2019.0328.7610.282.173.2123.03

江苏锦屏

磷灰石岩浆岩型P2O5TiO2TFeV2O5CoO6.46~6.604.30~6.4018.16~22.450.14~0.210.0073~0.0085河北马营

1.2.2󰀂生产情况及问题󰀂2005年我国磷矿表观消费

量为5053万,t加上出口的211万t(2001年出口980万,t2004年出口625万,t出口的磷矿石均为P2O5品

位在32%~34%之间的富矿),磷矿总消费量已达到

5264万,t而2005年我国统计上来的磷矿产量却只有

3044万,t与其需求量相差2000多万,t缺口非常大,这么大的缺口主要靠开采生产缺乏秩序的小矿点来补

充。2006年我国磷矿石产量3711万,t比2005年增加

了667万,t增长22%。当前磷矿开采中,很大一部分来自生产不稳定的民营和个体小矿,这些小矿采富弃

贫(可能有些大矿也是如此开采),乱采滥挖,资源破

坏损失严重,有专家估计,我国每年减少的磷矿储量达

1亿t。我国磷矿选矿厂少,对于一个贫矿多的国家,贫矿不能选矿利用,在国民经济建设中缺磷的情况下,势必容易造成采富弃贫的破坏性开采模式,这是值得引起我国磷矿及磷化工工业领导和磷矿选矿工作者注

意的事情。除了政府对磷矿生产进行整顿,向大公司倾斜,关闭小矿点(如云南省要求2006年底前年生产

能力不足6万t的小矿山、2008年年生产能力不足15

万t的小矿山予以关闭),还急需加紧选矿技术研究,

加大对我国低品位磷矿浮选技术的开发。

2󰀂磷矿石选矿的进展

2.1󰀂不同矿石类型的选矿工艺我国磷矿石选矿近几年的研究和发展较快,从技

术上来说与国外较为接近,技术和经验比较成熟。根

据不同矿石性质通常采用如下的选矿方法:

硅质磷矿采用Na2SiO3等抑制硅酸盐矿物而用阴离子捕收剂正浮磷酸盐矿物的正浮选工艺,分选效果

较好,如宁夏贺兰山矿,工艺流程见图2。30矿󰀂冶󰀂工󰀂程第28卷

图2󰀂硅质磷矿正浮选工艺流程

沉积钙质磷块岩采用H2SO4或H3PO4等抑制磷酸盐,阴离子捕收剂浮选白云石、方解石等碳酸盐矿物

的单一反浮选工艺,工艺流程见图3。对于含P2O527.0%,MgO4.47%,SiO27.87%的原矿,用此单一反浮选工艺可以获得磷精矿P2O532.89%,MgO1.01%,

磷回收率95.32%的良好选矿指标。如想进一步提高

品位,可采用正󰀁反浮选工艺,即加Na2CO3、Na2SiO3等

抑制硅酸盐,阴离子捕收剂浮选磷酸盐及含钙镁等碳酸盐矿物,然后再用H2SO4或H3PO4将pH值调至5.5

~6.0以抑制磷酸盐,阴离子捕收剂反浮选碳酸盐矿

物,这样可使磷精矿P2O5含量提高到35.17%,MgO降至0.78%,R2O31.97%,磷回收率91.98%的良好

选矿指标,如贵州瓮福磷矿,工艺流程见图4。

图3󰀂沉积钙质磷矿单一反浮选工艺流程

图4󰀂沉积钙质磷矿正󰀁反浮选工艺流程

沉积变质型硅󰀁钙质磷灰岩属易浮磷灰石型磷块

岩,采用Na2CO3、Na2SiO3等抑制硅、钙矿物,阴离子捕

收剂正浮选磷灰石的直接浮选工艺,对含P2O58.0%

的原矿,经此工艺可以获得磷精矿P2O5品位大于

35%,磷回收率83%的良好指标,如湖北大悟县黄麦岭选矿厂。沉积硅󰀁钙质磷块岩类磷矿石即胶磷矿是磷矿石

中最难选的一种。它储量很大,占全国磷矿总储量的

85%以上。胶磷矿是一种结晶微细的与硅酸盐、碳酸

盐胶结在一起的细晶磷灰石,晶格中的Ca2+可被Mg、Mn、Sr、Na、K、Sn等元素的离子所置换,磷酸根离子也

可被其它阴离子基团所替代,造成表面性质发生变化。

这种磷灰石嵌布粒度很细,与脉石矿物的单体解离较困难,同时,脉石矿物不仅含有硅酸盐矿物,还含有白

云石、方解石等与磷灰石可浮性相近的杂质矿物,使其

分选变得复杂而困难。该类型磷矿采用正󰀁反浮选(工

艺流程见图4)、反󰀁正浮选(先用H2SO4或H3PO4抑制磷矿物,阴离子捕收剂反浮选白云石等碳酸盐矿物,然

后用石灰、Na2CO3、Na2SiO3等抑制硅酸盐矿物而用阴

离子捕收剂正浮选磷酸盐矿物,工艺流程见图5)或双反浮选(先用H2SO4或H3PO4抑制磷矿物,阴离子捕

收剂反浮选白云石等碳酸盐矿物,然后矿浆经脱泥后

再用阳离子捕收剂反浮选硅酸盐矿物,工艺流程见图

6)的选矿工艺进行分选,前两种工艺都不容易得到良好的分离效果,后者的分选效果较好,但对选择性好的

高效阳离子捕收剂及选矿工艺尚需做进一步的研究,

如湖北宜昌磷矿、荆襄磷矿等。

图5󰀂胶磷矿反󰀁正浮选工艺流程

图6󰀂胶磷矿双反浮选工艺流程

风化型或含泥质矿物多的磷矿石,如摩洛哥的胡

卜加选矿厂、我国云南滇池周围的风化磷矿石,可将磷

矿石进行擦洗脱泥。对于在采矿过程中混入较多围岩或较贫的磷矿31第1期余永富等:磷矿选矿进展及存在的问题