我国磷矿资源大多属于中低品位磷矿,为满足湿法磷酸生产对矿石品位的要求,这类资源必须经过选矿富集,才能够实现经济高效利用。碳酸盐矿物(白云石、方解石)与磷矿物含有相同的钙离子,且相互共生交织,弱化了矿物间的表面性质差异;加之矿物嵌布粒度细小、嵌布关系复杂,造成磷矿石分选难度较高。
在磷矿选矿中,镁是主要的有害杂质,生产中一般以 MgO 含量作为衡量指标。工业应用磷矿原料主要关注两项指标:一是 P₂O₅品位,二是有害杂质含量。在湿法磷酸工艺里,镁是影响生产最为突出的杂质。镁进入料浆体系后,会提升矿浆黏度,降低氢离子活性,增大反应及过滤作业难度,因此湿法磷酸生产对原料中的镁含量有着严格管控,需要依靠各类选矿工艺实现镁杂质脱除,主流选矿工艺如下:
(1)正浮选工艺 该工艺以正浮选脱硅为核心,多用于钙镁质磷矿、硅钙质胶磷矿。针对矿石矿物嵌布细、分选差异大的特点,通过合理搭配浮选药剂,可有效实现硅质脉石的分离。
(2)反浮选工艺 反浮选主要用于脱除镁杂质、分离白云石,浮选作业中泡沫产物为白云石,槽内底流即为磷精矿。该工艺适合镁质脉石含量高的胶磷矿,尤其适用于沉积型镁质磷块岩的选别。
(3)正‑反(反‑正)联合浮选工艺 正‑反联合浮选工艺一般通过正浮选脱硅、反浮选脱镁,两种浮选流程相互配合;也可采用反‑正浮选、双反浮选等组合方案,均可获得较好的分选指标,保障磷的回收率。
(4)擦洗脱泥工艺 针对风化程度高、泥质占比大的磷矿石,可采用擦洗脱泥洗选工艺。该工艺流程简单、环境友好,能够有效提升矿石 P₂O₅品位,降低 MgO 杂质含量。
(5)重选法 重选依靠不同矿物间的比重差异完成分选,属于物理选矿手段。由于白云石等脉石矿物和磷灰石密度相近,实际生产多采用重介质分选工艺开展处理。
(6)焙烧消化法 焙烧消化属于热化学选矿工艺,适合碳酸盐含量高、硅含量低于 5% 的磷矿。该方法可以提升磷矿品位,同时保障较高回收率;缺点是整体能耗较高,难以大规模推广应用。
(7)有机酸浸出法 对于碳酸盐矿物嵌布极细的磷矿,可采用有机酸浸出工艺。使用弱酸处理会增大酸耗,而强酸容易溶蚀部分目标矿物,造成磷精矿回收率下降。
(8)其他选矿方法 除以上工艺之外,磁选、微生物处理、热转化处理以及各类工艺组合流程,同样可以有效降低胶磷矿中 MgO 等有害杂质。实际生产需要综合矿石性质、成本、现场条件等多重因素,择优确定选矿工艺流程。
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