Каковы методы получения фосфатной руды?

1 Обзор фосфатной руды

Фосфатные руды в природе в основном классифицируются на апатитный тип (например, фторапатит Ca5 ((PO4) 3F) и осадочный фосфорит (например, коллофанит).Из-за значительных различий в сортах сырой руды (содержание P2O5 составляет от 5% до 40%)Для повышения качества, чтобы соответствовать промышленным стандартам (P2O5 ≥ 30%).

Фосфатные руды богаты фосфором, в основном используются для добычи фосфора и производства смежных химических продуктов, таких как широко известные фосфатные удобрения,а также распространенных промышленных химических веществ, таких как желтый фосфор и красный фосфорЭти материалы на основе фосфора, полученные из фосфатных руд, имеют широкое применение в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, медицине, химической промышленности, текстильной промышленности, стекле, керамике и других отраслях промышленности.

Учитывая, что фосфатные руды обычно имеют высокую плавучесть, флотация является наиболее часто используемым методом получения полезных ископаемых.

2 Методы получения выгоды от фосфорной руды
 

Выбор процессов получения фосфатной руды зависит от типа руды, минерального состава и характеристик распространения.
Стрижка и очистка от глины, гравитационное разделение, флотация, магнитное разделение, химическая очистка, фотоэлектрическая сортировка и комбинированные процессы.

2.1 Процесс промывки и очистки

Этот метод особенно подходит для сильно выветрившихся фосфатных руд с высоким содержанием глины (например, некоторых осадочных фосфоритов).

Дробление и скрининг:Необработанная руда измельчается до соответствующего размера частиц (например, менее 20 мм)
Стирание:Использование скрабберов (например, скрабберов с водой) для разделения глины и мелкой слизи
Очистка:Использование гидроциклонов или спиральных классификаторов для удаления частиц слизи меньше 0,074 мм

Преимущества:Простая эксплуатация и низкая стоимость, способная увеличить уровень P2O5 на 2-5%
Ограничения:Ограниченная эффективность для обработки руд с тесно связанными минералами

2.2 Сепарация при тяжести

Данный метод применим к рудам, где фосфатные минералы и ганга проявляют значительные различия в плотности (например, ассоциации апатит-кварц).

Машины для сжигания:Идеально подходит для обработки грубозернистой руды (+0,5 мм)

Спиральные концентраторы:Эффективно для сепарации средне-тонких частиц (0,1-0,5 мм)

Таблицы для дрожания:Специализированные для точного отделения

Преимущества:Процесс, свободный от химических веществ, что делает его особенно подходящим для районов с дефицитом воды

Ограничения:Относительно низкие показатели восстановления (примерно 60-70%); неэффективно для обработки сверхтонких частиц руды

2.3 Способ флотации

Наиболее широко применяемая технология преобразования фосфатных руд, особенно эффективная для переработки: низкокачественные коллофанитовые руды, сложные диссеминированные виды руды

2.3.1 Прямая флотация (флотация фосфатных минералов)

Схема реагента:

Коллекционер:Жирные кислоты (например, олеиновая кислота, окисленное парафиновое мыло)

Депрессанты:Силикат натрия (для силикатной депрессии), крахмал (для карбонатной депрессии)

Модификатор pH:Карбонат натрия (корректировка pH до 9-10)

Поток процесса:

1Смельчить руду до 70-80% с прохождением 0,074 мм

2Становить целлюлозу последовательно с депресантами и коллекторами

3Флоатические минералы

Концентрированные деводы для получения конечного продукта

Применимый тип руды:Кремниевая фосфатная руда (фосфатно-кварцевая ассоциация)

2.3.2 Обратная флотация (флотирование минералов гангу)

Схема реагента:

Коллекционер:Соединения аминов (например, додециламин) для флотации силикатов

Депрессанты:Фосфорная кислота для фосфатной минеральной депрессии

Применимые руды:Кальциновые фосфатные руды (фосфатно-доломитовые/кальцитовые соединения)

2.3.3 Двойная обратная флотация

Процесс в два этапа: 1Первичная флотация карбонатов; 2Вторичная флотация силикатов

Применимость:Кремниево-кальциновые фосфатные руды (например, месторождения Юньнань/Гуйчжоу в Китае)

Преимущества:Способен перерабатывать руды низкого класса (P2O5 < 20%), достигает концентратов более 30%

Общие преимущества флотации:Высокая адаптивность для сложных руд, более высокие показатели восстановления (80-90%)

Ограничения:Высокие затраты на реагенты, требует очистки сточных вод, снижение эффективности для сверхтонких (-0,038 мм)

2.4 Магнитное разделение

Применяется для отделения магнитных минералов (например, магнита, илменита) от фосфатных руд.

Варианты процесса:

Магнитное разделение низкой интенсивности (LIMS):
Удаляет сильно магнитные минералы (интенсивность магнитного поля: 0,1-0,3 Тесла)

Магнитное разделение с высоким градиентом (HGMS):
Обрабатывает слабомагнитные минералы (например, гематит)

Типичные применения:

Удаление железа из фосфатных концентратов (например, Апатитовые руды Кольского полуострова в России)

В сочетании с флотацией для повышения качества концентрата

2.5 Химическая польза

В основном используется для огнеупорных фосфатных руд с высоким содержанием магния (повышенное содержание MgO отрицательно влияет на производство фосфорной кислоты).

Метод кислотного выщелачивания:

Использует серную или солевую кислоту для растворения карбонатов

Эффективно снижает содержание MgO

Метод кальцинации и переваривания:

Включает в себя высокотемпературное обжарение, за которым следует промывка водой для удаления магния (например, обработка фосфатной руды в Гуйчжоу)

Преимущества:Позволяет глубоко удалять примеси (содержание MgO < 1%)

Недостатки:Высокое потребление энергии, значительные проблемы коррозии оборудования

2.6 Фотоэлектрическая сортировка

В основном применяется для предварительной концентрации грубозернистой фосфатной руды (+ 10 мм частиц).

Принцип работы:

Использует рентгеновские или ближние инфракрасные датчики для различения фосфатных минералов от ганги

Использует высокоточные воздушные струи для физического разделения

Ключевые преимущества:

Раннее отбрасывание отходов значительно снижает затраты на измельчение

Промышленное применение:

Широко применяется крупными производителями фосфата (например, в Марокко, Иордании)

2.7 Процессы комбинированной выгоды

Комплексные фосфатные руды обычно требуют интегрированных процессов обработки, с репрезентативными конфигурациями, включающими:

Схема очистки-обезжирания-флотации
(Заявлено для фосфатных месторождений провинции Хубэй, Китай)

Комбинация гравитация-магнитно-флотация
(Эффективно для бразильских апатитовых руд)

Система кальцинации-переваривания-флотации
(Оптимизировано для фосфатных руд с высоким содержанием магния)

3Фосфатные флотирующие реагенты

3.1 Модификаторы pH

Карбонат натрия служит основным модификатором pH в системах флотации фосфатов.

Буферное pH:Сохраняет стабильную щелочность (обычно pH 9-10)

Контроль ионов:Осаждает вредные ионы Ca2+/Mg2+ для уменьшения потребления жирных кислот

Синергетические эффекты:Усиливает силикатные депрессанты (например, силикат натрия), когда используется в комбинации

Дисперсия:Предотвращает скопление слизи через пептизацию

3.2 Депрессанты

Фосфатные флотационные депрессанты классифицируются по целевым типам минералов:

Силикатные депрессанты:

Силикат натрия: широко используется в минеральной флотации оксидов

*Эффективно подавляет силикатные/алюминосиликатные минералы

* Обеспечивает двойную диспергентную функциональность

Модифицированный крахмал: демонстрирует способность к депрессии кварца

Карбонатные депрессанты:

Синтетические танины: отраслевой стандарт для депрессии карбонатных ганг

*Особенно эффективно в известковых фосфатных рудах

Фосфатные депрессанты (китайская практика):

Неорганические кислоты/соли: серная кислота, фосфорная кислота и производные

3.3 Коллекторы

Анионные коллекторы:
Реагенты жирных кислот представляют собой наиболее широко используемые анионные коллекторы в фосфатной флотации.

Катионные коллекторы:
В основном используется при обратной флотации для удаления известняковых/кремнеобразных примеси:

*Сборники на основе аминов: доминирующая категория, включающая: жирные амины, полиамины, амиды, эфирные амины (модификация эфирной группы для повышения дисперсии навоза), конденсированные амины,Соли аммиака четвертичного типа

*Эфирные амины: обладают превосходной способностью к сбору силикатов, особенно эффективны в применении для обезсилирования

Амфотерические коллекторы:
Полярные органические соединения, содержащие как анионные, так и катионные функциональные группы:

* pH-зависимое поведение: катионное в кислотных средах, анионное в щелочных условиях, электронейтральное в изоэлектрической точке

*Обычные варианты: аминокарбоксильные кислоты, аминосульфонические кислоты, аминофосфонические кислоты, аминоэстерные типы, амидокарбоксильные соединения

Неионные коллекторы:
В основном углеводородные масла и эфиры: требуют более высоких дозировок из-за умеренной естественной плавучести апатита, часто используются в качестве синергистов с ионными коллекторами для повышения производительности

4. Тенденции развития фосфорной выработки

Переработка зеленых минералов:

Разработка нетоксичных флотирующих реагентов (например, коллекторов на биологической основе)

Передовые системы переработки сточных вод (технологии очистки мембраны)

Умная сортировка:

Интеграция фотоэлектрической сортировки с распознаванием ИИ

Значительное улучшение эффективности разделения грубой руды

Использование руды низкого сорта:

Технологии выщелачивания микробов (применение фосфат-растворяющих бактерий)

Отходы для полного использования:

Добыча редкоземельных элементов (например, иттрия и лантана из китайских фосфатных отходов)

5Заключение.

В то время как флотация остается доминирующим методом в настоящее время,Интегрированные графики потоков и зеленые технологии представляют собой будущее направлениеС ростом мирового спроса на фосфор,Разработка высокоэффективных и экологически устойчивых технологий очистки станет все более важной для развития промышленности.