磷矿选矿综述

1、磷矿选矿综述胡广林（贵州大学 矿业学院 矿物加工工程 矿物122班 学号：1208010418）摘要：概括了磷矿资源在全球的分布现状，介绍了中国磷矿选矿的基本情况及其主要区域分布，阐述了不同磷矿石类型选矿流程及其效果，并列举了药剂，指出了当前国内外磷矿选矿存在的问题以及解决对策和展望。关键词：磷矿； 选矿工艺 ； 药剂 ； 问题 ； 成就； 展望 Phosphate rock beneficiation review Huguanglin（Guizhou university  institute of mining  mineral 

2、;processing engineering  min-eral class122  student number:  1208010418）Abstract: summarizes the distribution situation of phosphate rock resources around the world, this paper introduces the basic situation of China's phosphate rock ore dressing and its major

3、regional distribution, this paper expounds the different types of phosphate rock beneficiation process and its effect, and lists the potions, points out the current problems existing in phosphate rock processing at home and abroad as well as the countermeasures and prospects.Keywords:phosphate rock；

4、oredressingprocess; Reagents; Problem; Achievement; Looking forward to磷元素是生物体赖以生存的组成元素之一，磷肥是农作物不可或缺的养料，世界磷矿石的最大去路就是磷肥，迄今为止，科学家们还没找到代替磷矿石的任何物质。未来人口不断增长，磷矿资源的需求量必将大大增加，给国家尤其是选矿工作者带来极大的负担，但磷矿是不可再生资源，随着100多年的开采，P2O5含量大于等于30%的富矿都已被率先开发和使用，以至于现今磷矿中富矿越来越少，中低品位的矿石比列日益增大。现在世界磷矿发展潮流是开发中低品位的磷矿资源，通过富集生产出合格的磷精矿以

5、满足磷化工艺。因此，加强磷矿选技术研究，科学地开发利用磷矿资源，走可持续的发展道路，是保障世界尤其是针对贫矿多、富矿少的中国的农业生产及国民经济健康发展的首选道路。1磷矿资源现状1.1 国际磷矿资源现状USGS2013年矿产概要数据显示，世界磷矿储量670亿吨1，比2002年的数据（500亿吨）增加了170亿吨，主要分布在中国、美国、阿尔及利亚、摩洛哥、俄罗斯、叙利亚、南非、西撒哈拉等20多个国家。最大的份额主要是在摩洛哥和西撒哈拉两个地区，多达500亿吨，占有世界储量的75%，而中国仅为37亿吨，相比2002年（66.0亿吨）减少了29.0亿吨，占有世界储量的5.52%，却也是位居世界第二。

6、现如今，世界上有30几个国家生产磷矿，其中摩洛哥、美国、中国和俄罗斯四个国家生产的磷矿是世界总产量的70%左右。摩洛哥和西撒哈拉地区不仅储量第一，而且品位较高，有局部地区P2O5含量大于30%，杂质少，MgO含量极低，并且生产磷矿石主要是用于出口，国内需求满足，在国际磷矿石贸易总额数量上占35%以上23。1.2 中国磷矿资源现状我国磷矿矿床有4种类型，以海相沉积型磷块岩为主，此外有变质型磷灰石矿床、岩浆型磷灰石矿床和乌类磷矿。乌类磷矿主要分布在中国南海沿海岛屿，但已经由于土法开采殆尽。在国内磷矿分布表如表X所示。从表中数据我们可 表X 2010年底中国磷矿石资源储量分布表 省 磷矿石资源 P2

7、O5原 平均品位（市或自治区） 储量/亿t 储储量/亿t （P2O5%) 云南 42.2 9.41 22.2 湖北 38.1 8.51 22.34 贵州 27.8 6.21 22.3 湖南 20.4 3.25 16 四川 16 3.5 21.2其他省(或自治区) 41.6 3.02 7.5合计 186.3 33.9 18.2 _ 以明显的看出我国磷矿资源主要分布在云贵川及两湖地带，这五个地区磷矿资源占国内总储量的77.99%，故我国矿业企业主要分布在西南和中部地区。过分集中和品位过分差异造成了全国与南水北调、西电东输工程相似的“南磷北调”、“西磷东输”的局面。我国磷矿资源相对于其他国家比较丰富

8、，国内磷矿产地500左右处，2010年调查显示，磷矿基础储量29.6亿吨，资源量156.7亿吨，位居世界第二。不过我国磷矿是以中低品位为主，丰而不富，P2O5含量小于30%的磷矿资源储量为159.8亿吨。中国是世界上磷矿生产大国，同样也是磷矿消费大国，由于磷化产业的迅速发展，磷矿石开采及消耗力度也大大增加，据预测，可供利用磷矿资源的使用时间预计35年左右，形势十分严峻4。2磷矿选矿技术现状及其进展人类历史上曾经从鸟粪类磷矿石中获得磷元素用作磷肥，古代中国一直到现代云、贵、川少数农村地区任然通过烧结地表植被-泥土混合燃料堆和使用煤灰来获得植物所需的磷元素，到后来的最近一百多年才开发自然界存在的其

9、他成因类型的磷元素集合体即磷矿石，掀起了大规模开采磷矿资源的历史进程5。磷矿的选矿方法在发展中不断地更新和积累，在世界范围内，磷矿选矿工艺中占主导地位是浮选工艺、焙烧消化工艺、擦洗脱泥工艺。新的选矿工艺也随着科技的发展应运而出，主要有：化学选矿、重介质选矿、光电磁选矿、生物浸出以及联合选矿工艺6。2.1 擦洗脱泥工艺 擦洗脱泥工艺是物理选矿方法，属于环境友好型。并且工艺原理简单、易操作、不消耗药剂、露天生产、无污染。此工艺多用于含泥较多且品位较高的地表风化矿，风化程度深，矿石结构遭到破坏，矿石变得松散，脆软，大量的铁、铝、碳酸盐矿物流失或者直接富集在矿泥中，磷酸盐或者硅酸盐矿物在矿石中相对比较

10、集中，开采出来的磷矿经过破碎、分级后通过擦洗装置就可获得磷精矿。在国外，擦洗脱泥工艺运用的十分广泛，运用擦洗工艺的单位主要是含P2O5品位较高的磷矿床的国家或地区，如摩洛哥、西撒哈拉地区、美国以及中国的云南滇池等地就是用擦洗脱泥工艺7。擦洗脱泥工艺最大的缺点：精矿富集比低，有用成分损失较大，通常只能富集35个百分点。尾矿品位较高，P2O5含量均在20%左右。由于我国风化矿资源较少，原矿品位低，所以擦洗脱泥工艺在我国运用有限，主要集中在云南一带。2.2浮选工艺 迄今，浮选是全球所有磷矿选矿工艺中分选效果最好而且应用最为广泛的一门技术，长期以来，浮选占据了磷矿选矿工艺中的主导地位8。根据选别顺序的

11、不同，浮选分为正浮选（直接浮选）、反浮选、正反浮选、反正浮选、阶段磨矿、阶段选别以及双反浮选等工艺。2.2.1正浮选工艺（直接浮选）正浮选是在选别过程中通过抑制硅酸盐以及碳酸盐等脉石矿物，让磷矿物附着于浮选泡沫中的一种选别方法，用于氧化镁含量低的硅质磷矿，武汉工程大学的汪桥等9在云南晋宁磷矿絮凝正浮选试验中，使用的原矿品位为19.83%，经过正浮选后得到磷精矿品位为22.54%，比原矿品位上升了4.71%，回收率为85.30%，选矿效率19.55%。并得到了细粒絮凝浮选有利于矿物回收且是提高回收效率和选矿效率行之有效的方法之一的结论。王存文等10利用正浮选的方法研究了宜昌磷钾矿的富集方法，进行

12、一次粗选一次扫选的实验，通过单变量实验结果获得磷精矿品位15.17%，回收率为74.47%的正浮选指标。杨舒然11利用云南某磷矿浮选尾矿进行工艺矿物学研究，确定了再磨再选的流程，一次正浮粗选和一次正浮细选，得到了磷精矿品位为26.96%，回收率为65.79%，尾矿品位为4.72%良好指标。2.2.2反浮选 反浮选是利用抑制剂抑制磷矿物，用捕收剂捕收碳酸盐等脉石矿物，利用气泡将其带出，目的矿物留在槽底，实现脉石矿物与磷矿物分离。反浮选适用于硅质矿物含量较低，白云石等碳酸盐矿物含量较高的钙质磷矿岩。李广涛等12在云南某磷矿浮选试验中以胶磷矿为研究对象，以硫酸和磷酸作为调整剂和抑制剂，YP-01作捕

13、收剂，松醇油作起泡剂，利用反浮选脱出脉石矿物，结果得到了磷精矿品位30.72%，回收率86.02%。实现了难处理胶磷矿的回收，是该磷矿选矿工艺值得使用的选矿技术。金万超13等在云南会泽县的细粒鲕状难选胶磷矿选别实验中利用反浮选手段也获得了原矿品位为23.15%、磷精矿品位27.80%、回收率76.85%的较好浮选指标。2.2.3正反（反正）浮选正反浮选首先抑制硅质矿物，浮出可浮性相近的磷矿物和碳酸盐矿物，再在酸性介质中反浮选出碳酸盐矿物。反正浮选则相反，从而实现脉石矿与目的矿物的分离。张明等14采用自主研发的新型常温正浮选药剂HX-1、反浮选药剂FM-1，对放马山低品位胶磷矿进行了正反浮选实验

14、，得到了精矿品位28.32%，脉石含量1.12%、产率36.96%的良好浮选指标。并且工艺流程简单，在放马山低品位胶磷矿的选矿技术中大幅度降低了选矿成本。反正浮选适用于混合型胶磷矿15，以云南滇池凝胶状集合体的磷矿石为列，其反正浮选的工艺流程如下图Y所示: 图Y反正浮选工艺流程 原矿磷酸硫酸脂肪酸类捕收剂碳酸钠水玻璃脂肪酸类捕收反浮选正浮选磷精矿 脱镁尾矿脱硅尾矿 图Y反正浮选工艺流程2.2.4双反浮选工艺 双反浮选是利用磷酸或者硫酸及其衍生物在酸性介质中抑制磷矿物，用脂肪酸类捕收剂将脉石矿物浮选出来，再进行调浆，碱性条件下用阳离子捕收剂将硅质脉石浮选出。在选矿过程中遵循“抑多浮少”的原则，陈

15、仁举16等对贵州某中低品位胶磷矿进行双反浮选实验研究，在磨矿细度-74um占80%的条件下，加入脱镁捕收剂和脱硅捕收剂，获得品位31.26%、回收率81.5%、含MgO0.86%的磷精矿，实现了磷矿物与脉石矿物的分离。刘养春17等以某中低品位硅钙质胶磷矿为实验矿样，通过单因素条件的考察和优化，得到了合适的双反浮选工艺流程条件，原矿品位为22.83%，磷精矿品位30.93%，回收率为83.65%。达到了浮选指标。2.2.5阶段磨矿、阶段选矿 这两种工艺是利用矿物间解离度的差异，来实现有用矿物与脉石矿物分离的选矿技术，碳酸盐相对于其他矿物而言硬度低、易碎，在较粗的磨矿细度下，碳酸盐矿物就能够优先解

16、离出来。接下来再进行浮选作业将硅质矿物浮选出。2.2.6化学选矿法该方法分为部分酸化磷矿粉法、热分解法、活化（促释）磷矿粉法等三种方法18，具体的解释就不再做赘述。2.2.7生物浸出法 生物浸出法还停留在试验研究阶段，虽然取得一定的成果，但不适宜进行工业化生产，其主要是利用氧化亚铁硫杆菌、假单胞菌、枯草芽胞杆菌等溶磷微生物的新陈代谢将矿石中无机磷转化为植物可吸收的可溶性磷的一种方法。2.2.8焙烧消化工业 该工业是一种化学选矿法，在高温条件下烧结矿石，使磷矿石中的碳酸盐热分解以CO2的形式放出。生成的CaO和MgO加入H2O后生成氢氧化物，容易将氢氧化物脱出，使磷矿物富集在粗粒级产品中。贵州源

17、翼矿业集团有限公司的孙志立18已经研究了贵州瓮安中低品位磷矿烧结料制磷的优越性：烧结处理可以充分利用中低品位风化矿、粉矿和磷炉尾气，可以积极推动企业的技术升级换代、降低成本、可持续发展以及磷矿资源的长期稳定。2.2.9光电磁选工艺光选是利用矿物间不同色差来选别的选矿方法，点选是利用不同矿物导电率差异来选，磁选是除去磷矿物中的磁性矿物，该工艺通常要与其他工业联合实现。具体原理不再赘述。3 我国磷矿选矿取得的成就 中、低品位的硅钙质胶磷矿的选矿是世界性难题，但我国已经取得了较大的发展，尤其是在药剂方面，我国是药剂研发和生产大国，新的药剂先后诞生，在选矿界有重要影响，一直处于世界选矿界的领先地位。氧

18、化矿捕收剂的研发一直是选矿药剂的重头戏，相继诞生的氧化矿捕收剂有3-正十二烷氧基丙胺、1，3，5-三乙基-6-正丙基-2-羟基-3-环己烯甲酸（HPTECHFA)、氨基酯类阳离子捕收剂等19。云南磷化集团公司20等合作开发出系列新型选矿药剂和配套新工艺，为全国中低品位磷资源开发利用开辟了一条有效途径，总体技术水平达到国际领先，解决了稀缺资源利用问题，同时又具有良好的环保节能效果，理所当然地该项目也因此获国家科技进步二等奖。罗惠华等21研究了一种磷矿重介质选矿及正反浮选的联合工艺，该工艺解决了传统重介质选矿尾矿排放量大且尾矿含有大量磷矿、污染严重、占地面积大等一系列问题。易晓明等22在磷矿资源回

19、收利用方面得到了较大的发展，研究了一种从胶磷矿中回收燃料的工艺，采用夫选的方法在泡沫中富集热值较高的燃料，该工艺简单稳定，易自动控制，并且燃料热值可调，燃料灰渣中的磷可回收等优点。魏明安等23发明了一种胶磷矿的选矿方法，该方法解决了长期以来都没有涉及到的磷矿中三氧化物的除杂问题，而且此方法常温或低温浮选、分选性高、能耗低、并且能保证有较高的P2O5的回收率。4 磷矿选矿技术存在的问题及其对策世界磷矿资源日益枯竭，富矿越来越少，中低品位的磷矿占据越来越大的比列，未来将是以开发低品位磷矿为主流，在现代已经表现的很明显，选矿技术的进步与否直接影响着国民经济的健康发展，我国第一产业农业已经越来越壮大，

20、它的兄弟产业磷化工业需要大量的磷精矿，而磷矿的分选越来越难，这就需要选矿技术的科学创新和进步。我国磷矿富矿少，多数以中低品位为主，杂质多难分选，工艺流程复杂者居多，而矿床又相对集中于西南地区和两湖地带。中国是磷肥消耗大国，磷矿产量位居世界第一，基本上能满足国内生产要求，但近年来高浓度含磷复合肥市场需求持续上升，产量迅速增加。我国磷矿资源储量将大幅度下降。我国磷矿选矿技术存在的问题：选矿技术装备较国外先进技术落后很多，矿企负担较重；安全问题突出，环境污染严重；优矿劣用加剧，资源浪费严重。 可采取的对策：加强矿产勘查，参与境外投资；综合利用资源，发展循环经济；优化资源配置，创新整合模式，降低环境污

21、染，恢复生态平衡。5展望 未来磷矿资源日趋枯竭，选矿工作者面临的将是品位极低、杂质很多、半生矿物种类繁多等难分选磷矿物，未来选矿工艺多以联合工艺为主，生物浸出选矿、化学选矿、光电磁选矿是未来磷矿发展的趋势。因为贫矿的比列增多，种类繁多，药剂会越来越专一化，一种药剂只能对应一种矿石。设备的更新与进步势必会朝着种类专一的道路进行创新。参考文献1 孙小虹,陈春琳,王高尚等. 中国磷矿资源需求预测J.地球学报,2015,36（2）：213-214 2 余永富,葛英勇,潘昌林. 磷矿选矿进展及存在的问题J. 矿冶工程,2008,28（1）：29 -303 郝庆. 中国磷矿资源开发利用现状及建议J. 科学

22、,2014,05:51-53. 4 张苏江,夏浩东,唐文龙等. 中国磷矿资源现状分析及可持续发展建议J.中国矿业， 2014 ，23（S2）:8-13.5 谭明,魏明安. 磷矿选矿技术进展J. 矿冶,2010,19（4）:1-26 伏彦雄. 云南昭通永善务基低品位胶磷矿选矿试验研究D.昆明理工大学,2014，10 10:7-8.7 张帆,管俊芳,李小帆等. 磷矿选矿工艺和药剂的研究现状J.中国非金属矿工业导刊， 2014,04:25-26.8 杨隽峰,高丽红. 磷矿浮选工艺技术特点探讨J. 化学工程与装备,2015,04:50-51.9 汪桥,李冬莲,李巧双. 云南晋宁磷矿絮凝正浮选试验研究J.化工矿物与加