磷礦石基本概述.docVIP

基本概述磷礦是指在經(jīng)濟上能被利用的磷酸鹽類礦物的總稱，是一種重要的化工礦物原料。用它可以制取磷肥，也可以用來制造黃磷、磷酸、磷化物及其他磷酸鹽類，以用于醫(yī)藥、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、國防等工業(yè)部門。磷礦在工業(yè)上的應(yīng)用已有一百多年的歷史。磷礦石按其成因不同，可分為磷灰石和磷塊巖。磷灰石是指磷以晶質(zhì)磷灰石形式出現(xiàn)在巖漿巖和變質(zhì)巖中的磷礦石。磷塊巖系指由外生作用形成、由隱晶質(zhì)或顯微隱晶質(zhì)磷灰石及其他脈石礦物組成的堆積體。自然界中已知的含磷礦物大約有120多種，分布廣泛。但是按其質(zhì)和量都能達到可以開采利用的含磷礦物則不過幾種。在工業(yè)上作為提取磷的主要含磷礦物是磷灰石，其次有硫磷鋁鍶石、鳥糞石和藍鐵石等。自然界中磷元素約有95%集中在磷灰石中。 礦產(chǎn)資源磷礦的工業(yè)開采始于19世紀中葉。首次有產(chǎn)量記載的是1847年在英國薩?？说貐^(qū)開采了500t磷礦。20世紀50年代以前，磷肥工業(yè)尚處于以生產(chǎn)過磷酸鈣為主的早期階段，對磷礦的數(shù)量和質(zhì)量要求都不高，磷礦開采僅選擇地理位置好、交通運輸方便和開采容易的富礦，不經(jīng)富集處理即能滿足磷肥生產(chǎn)的需要。隨著磷肥工業(yè)的發(fā)展，磷礦需要量迅速增加，尤其是高濃度復(fù)合肥料生產(chǎn)的發(fā)展對高質(zhì)量磷礦的需求也相應(yīng)增加，僅僅開采淺部富磷礦的生產(chǎn)方式已不能滿足要求。在這種情況下，開采包括品位不高的磷礦資源，經(jīng)過富集加工處理，生產(chǎn)商品磷礦的生產(chǎn)方式迅速發(fā)展起來。世界磷礦分布很廣，儲量約為130Gt。中國磷礦儲量在10Gt以上，主要分布在云南、貴州、四川、湖北和湖南五省。1981年世界磷礦產(chǎn)量為138Mt(實物)，生產(chǎn)國有30多個，主要是美國、蘇聯(lián)和摩洛哥，約占總產(chǎn)量的79%，中國近年來的磷礦產(chǎn)量約為10Mt（折算成30%P2O5）。 磷灰石Ca5(OP4)3(F,Cl,OH)的主要化學成分是磷酸鈣，其中還含有氟、氯等元素。磷灰石晶體呈六方柱狀，集合體呈粒狀、致密塊狀、土狀和結(jié)核狀等。無雜質(zhì)者為透明，常見的淺綠、黃綠、褐紅、淺紫色。玻璃或油脂光澤。比重3.183.21g/cm3。硬度5。加熱后發(fā)綠光。自然界中最常見的、能夠組成礦床的有以下5類：氟磷灰石、氯磷灰石、碳磷灰石、羥磷灰石、碳氟磷灰石。 工藝特性中國磷礦有三大類型：巖漿巖型磷灰石，沉積巖型磷塊巖，沉積變質(zhì)巖型磷灰?guī)r。巖漿巖型磷灰石：貯量只占總貯量的7%，主要分布在北方。其特點是磷品位低，一般小于10%，低者僅為23%。由于結(jié)晶較粗、嵌布粒度較粗，屬易選磷礦，選礦工藝簡單，選礦指標較高。還伴生有釩、鈦、鐵、鈷等元素，可綜合回收，因此這類礦石經(jīng)濟效益較好。 沉積變質(zhì)巖型磷灰?guī)r：其貯量占總貯量的23%，主要分布在江蘇、安徽、湖北等省。一般情況下，由于風化，礦石松散、含泥高，采用擦洗、脫泥工藝即可獲得合格磷精礦，有時也加上浮選工藝。云南滇池地區(qū)有許多礦山均采用此工藝，生產(chǎn)成本較低。此類礦是工業(yè)價值最大的磷礦。 沉積巖型磷塊巖：是世界各國中的主要類型，我國此類型礦石貯量占總貯量的70%，主要分布在中南和西南。而云、貴、川、鄂、湘五省又占該類型貯量的78%，可說是磷礦之鄉(xiāng)。此類礦選礦難度最大，其特點是： （1）磷灰石嵌布粒度細，呈均質(zhì)膠體或隱晶、微晶質(zhì)。磷礦集合體多為鮞粒、假鮞粒結(jié)構(gòu)。在鮞粒之間，甚至于在鮞粒內(nèi)部，?；烊霐?shù)量不等的碳酸鹽，硅質(zhì)等泥質(zhì)礦物。選礦一般磨至8090%-320目方能單體解離。由于磨礦粒度細，增加了礦物表面能、非選擇性團聚、藥劑的非選擇性吸附，使不同礦物之間的可浮性差別減小，因此給浮選分離帶來困難。（2）我國磷礦主要屬碳氟磷灰石系列。磷灰石晶格中的PO42-被CO32-部分取代。按CO32-取代的程度把該系列的磷灰石分為：微碳氟磷灰石、低碳氟磷灰石、碳氟磷灰石、高碳氟磷灰石。不僅使P2O5理論值下降，而且使磷礦物晶包參數(shù)變小、結(jié)晶程度差，因而可浮性逐漸下降。 （3）礦石中一般都含有鈣質(zhì)和硅質(zhì)礦物，當二者在一塊時，選礦程度更難。因方解石、白云石與磷灰石都含有同名離子Ca+，二者可浮性接近，當用脂肪酸類補收劑時，比較難分選。 采礦方法有露天開采和地下開采兩種。露天開采埋藏較淺的磷礦，是當前最主要的方法。由于成功地使用大型采掘機械，無論是剝離覆蓋層或采掘磷礦層的費用都較低。對某些堅實的礦體，可用爆破方法使之松動，然后鏟掘。采掘出來的原礦運送（用機具或管道）到就近的選礦廠進行富集處理。一 些埋藏較深，覆蓋層剝離量太大的磷礦，則采用地下開采，常用的是房柱法。磷礦的富集目標是最大限度地分離去除雜質(zhì)礦物，提高磷礦的品位和質(zhì)量。富集工藝包括下列一些單元操作： 破碎和粉碎降低礦石的粒度，使磷礦物與雜質(zhì)礦物單體解離，磷礦中的磷礦物和雜質(zhì)礦物常不同程度地膠結(jié)在一起，只有磨碎到一定粒度，才能解離，其磨細程度決定于磷礦物和雜質(zhì)礦物的粒度大小。這一操作常常是磷礦富集的基本步驟。 水洗用來分離細的礦粒,如磷礦泥、粘土礦和細粒石英等。由于濕礦泥常粘附在磷礦上，有時形成泥團，要用擦洗方法使其分散,然后才能分離。水洗還可除去某些可溶物質(zhì)，如氯化鈉和煅燒磷礦中的游離石灰等。 分級粉碎和水洗后往往需要分級。常用的分級設(shè)備是濕篩、水力旋流器和螺旋分級機等。 浮選利用磷礦物和雜質(zhì)礦物的不同表面性質(zhì)，使用浮選劑使磷礦物浮起，達到分離的目的，這種操作稱為正浮選。另一種是使雜質(zhì)礦物浮起，磷礦物下沉，則稱為反浮選。為了使分離更加有效，常需加抑制劑，抑制某種礦物上浮。從浮選機中得到的含有磷礦物的礦漿經(jīng)增稠、過濾和脫水即可得精礦。 磁性分離用磁選機把磷礦中的磁性雜質(zhì)礦物分離除去。 光電分離利用磷礦物和雜質(zhì)礦物的不同顏色，以光電元件進行識別，并控制壓縮空氣射流把磷礦與雜質(zhì)礦物分開。 煅燒用來脫除磷礦中的有機物、二氧化碳和一部分氟，煅燒溫度根據(jù)不同目的為4001 400。 重介質(zhì)分離利用磷礦物和雜質(zhì)礦物密度不同，選擇一種介質(zhì)，其密度介于兩者之間，使一種礦物在介質(zhì)中上浮，另一種下沉，達到分離目的。磷礦富集工藝根據(jù)具體情況而定。美國佛羅里達磷礦富集工藝包括濕篩分級，脫泥和浮選等主要工序。摩洛哥富磷礦的富集工藝包括破碎分級、水洗、濕篩、脫泥和脫水等工序。 伴生礦物天然磷礦中存在很多伴生礦物，又稱雜質(zhì)礦物或脈石，主要有硅礦物和碳酸鹽兩類礦物。前者主要是石英或方石英(或其水合物如燧石或蛋白石)、粘土礦或其他硅酸鹽礦物如長石和云母等。后者主要是石灰石和白云石。磷礦是否有工業(yè)開采價值，在某種程度上決定于其雜質(zhì)礦物能否經(jīng)濟地分離掉，而磷礦物與伴生礦物之間相互嵌布結(jié)合情況和礦物的顆粒大小則是決定其有效分離的主要因素。一些天然磷礦的磷礦物和雜質(zhì)礦物之間相互膠結(jié)和嵌布致密，礦物顆粒又很細小,難于經(jīng)濟地分離，其工業(yè)利用價值就較小。天然磷礦開發(fā)的經(jīng)濟因素一般有：資源的地理位置和交通運輸條件；采礦和富集的費用；產(chǎn)品的品位，質(zhì)量和市場價格；是否引起環(huán)境污染。 磷礦中伴生的稀土作為一種潛在的稀土資源，開展綜合回收稀土的研究具有重要意義。自然界的稀土元素除了賦存在各種稀土礦中外, 還有相當大的一部分與磷灰石和磷塊巖礦共生。由于稀土的離子半徑（0. 8480. 106 nm）與Ca2+（0. 106 nm）很接近，稀土以類質(zhì)同象方式賦存于磷礦巖中, 而且隨著磷礦中P2O5品位的增加， 稀土元素含量也增加,兩者呈正消長關(guān)系。俄羅斯磷礦儲量豐富， 而且品位高, 其稀土含量也較高， 其中以科拉半島（Kola）磷礦資源最具代表性, 其稀土含量接近1. 0%。世界磷礦總儲量約為1000億噸，稀土平均含量為 0. 5, 估計世界磷礦中伴生的稀土總量為5000萬噸。我國滇、黔、川、湘等地磷礦資源相對豐富，其中云南和貴州磷礦是一個特大型中低品位沉積礦床，磷礦儲量約16億噸以上, 伴生的稀土儲量70多萬噸 （稀土含量0. 51），釔占稀土配分 35%左右, 鐠釹約占20%， 鋱鏑占2%5%, 其配分接近價值最高的中釔富銪離子型礦， 是繼離子型礦后的中重稀土后備資源。 從磷化工回收氟資源,進而開發(fā)有機和無機氟化工高端材料，成為國內(nèi)氟化工和磷化工產(chǎn)業(yè)界的一個熱點 ,氟資源主要來自螢石、磷礦石等。隨著氟化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，有限的螢石資源已難以滿足需求,人們便把目光轉(zhuǎn)向磷礦石。從磷化工回收氟資源，進而開發(fā)有機和無機氟化工高端材料,正成為一條既可提高資源綜合利用率，延長磷化工產(chǎn)業(yè)鏈,又可推動磷礦石清潔加工和高端氟材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。天然螢石是目前世界上生產(chǎn)氟化氫的主要工業(yè)原料，全球每年耗用400萬噸的天然螢石來獲取氟,有國際機構(gòu)預(yù)料30年內(nèi)天然螢石將會枯竭。氟化氫是氟化工最重要的基礎(chǔ)原料，由螢石獲取1噸氟化氫,要消耗螢石2.2噸，消耗硫酸2.6噸,并產(chǎn)生大量廢水、廢渣、廢氣污染環(huán)境。近年來，國家為了保護不可再生的螢石資源,對螢石出口實行配額制度。國外商家轉(zhuǎn)而向我國購買氟化氫，刺激了國內(nèi)氟化氫產(chǎn)量快速增長。據(jù)統(tǒng)計,20002004年國內(nèi)氟化氫年均增長率在30%左右。面對氟化氫旺盛的市場需求和有限的天然螢石資源，濕法磷酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量含氟副產(chǎn)物成為獲取氟資源的一個重要途徑。我國磷礦的儲量有151.98億噸,目前每年開采的磷礦石量達4000多萬噸，并以5%的速度增長。磷礦中含有3%的氟元素,在濕法磷酸生產(chǎn)過程中，將會以HF和SiF4的形式逸出來,對環(huán)境造成極大危害。據(jù)測算，我國每年在磷礦開采加工過程中有近100萬噸氟被排放到環(huán)境中,大大超過了我國氟化工行業(yè)當年耗用的氟資源總量。 應(yīng)用價值磷是生物細胞質(zhì)的重要組成元素，也是植物生長必不可少的一種元素。世界上84%90%的磷礦用于生產(chǎn)各種磷肥，3.3%生產(chǎn)飼料添加劑，4%生產(chǎn)洗滌劑，其余用于化工、輕工、國防等工業(yè)。中國的磷礦消費結(jié)構(gòu)中磷肥占71%，黃磷占7%，磷酸鹽占6%，磷化物占16%。磷肥對農(nóng)作物的增產(chǎn)起著重要作用。磷肥的種類很多，我國生產(chǎn)的磷肥目前主要為過磷酸鈣、鈣鎂磷肥、脫氧磷肥以及重過磷酸鈣、磷酸銨和磷酸二氫鉀等高效復(fù)合肥料。 磷礦又是重要的化工礦物原料。部分磷礦用于制取純磷(黃磷、赤磷)和化工原料，少量用作動物飼料。赤磷用于制造火柴和磷化物。黃磷有劇毒，可制農(nóng)藥，還可以制燃燒彈、曳光彈、信號彈、煙幕彈、發(fā)火