磷矿资源综合利用 PPT

1.磷矿资源概述
1.3Βιβλιοθήκη Baidu矿综合利用概述
磷矿资源作为一种不可再生资源，正在逐步走向枯竭。我国磷矿资源长远供 应形势不容乐观，为此，国土资源部已将磷矿列为2010年后不能满足国民经 济发展需求的矿种之一。多伴生、共生组分元素是我国磷矿资源的特点，其 中1/3以上的磷矿中都伴生或者共生有氟、硅、钙、碘、稀土等有价值元素， 综合利用价值很高。2011年，我国磷矿石产量是0.81亿t，主要用于生产黄 磷和磷肥。但是，由于我国重视程度和研究程度不够，伴生磷矿资源综合利 用率低，资源转化效益低。近年来，世界上磷化工的下游产品已达250余种， 而我国仅有80余种，多数伴生的有价值元素在磷矿加工过程中以工业废物的 形式排放，造成了环境污染和资源浪费。因此，对于磷矿资源综合利用的研 究意义重大。
2.以无定形SiO2为硅源制备纯硅。无定形SiO2属磷肥副产固体废弃物，性能 稳定。以无定形SiO2为硅源制备纯硅，可采用热还原法，包括金属热还原法、 非金属热还原法、耦合热还原法，较常用的是非金属热还原法中的氢热还原 法和碳热还原法。云南云天化国际化工有限公司对于碳热还原法制备纯硅的 方法进行了试验研究。即以SiO2为硅源，以木炭、石油焦为碳源，经过探索 性试验、单因素条件试验以及正交优化试验，反应提纯后制得了纯度为99.99 ％的单质硅。
3.磷矿中氟资源的回收利用
磷矿加工过程中，氟主要有两种耗散途径：一是在磷肥生产过程中，磷矿中 的氟以氟化氢和四氟化硅的形式逸出。在我国80％以上的磷矿石用于生产磷 肥，而磷肥生产企业普遍使用湿法磷酸生产磷肥，在浓缩磷酸过程中逸出四 氟化硅气体和氟化氢气体，这部分氟资源约占磷矿石总氟量的38％～45％， 造成氟资源浪费和环境污染。如果将逸出的氟化氢和四氟化硅用水吸收，就 能得到氟硅酸，而得到的氟硅酸又可以用来生产氟硅酸盐和氟化盐；或者将 逸出的四氟化硅提纯后，作为廉价原料来生产单晶硅和多晶硅。氟的另一种 耗散途径则是在黄磷生产过程中，氟主要是以氟化钙的形式存在于炉渣中， 其质量为炉渣总质量的2.5％。2011年，中国磷矿石产量是0.81亿t，假设氟 的回收率按40％计算，则可回收的氟资源达78万~104万t，折合萤石为195 万～260万t，完全超过了目前国内氟化工行业年消耗萤石的总量。
4.磷矿中硅资源的回收利用
硅材料是太阳能发电和微电子工业的基础材料，随着光伏产业的迅速发展， 纯硅的需求量急剧增加。如果能够利用磷矿伴生硅资源生产工业硅，甚至高 纯硅，则将大大提升磷矿伴生硅资源的利用价值。利用磷矿中伴生硅资源的 最佳方法就是将其中所含硅元素转化为经济价值较高的含硅产品，从而将现 有磷矿伴生硅资源的利用提高到一个新水平，开辟一个新产业。
1.磷矿资源概述
1.1磷矿的主要用途
磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称，是一种重要的化工矿物 原料。用它可以制取磷肥，也可以用来制造黄磷、磷酸、磷化物及其他磷酸盐类， 以用于医药、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、国防等工业部门。磷矿在工业上 的应用已有一百多年的历史。
世界上84%～90%的磷矿用于生产各种磷肥，3.3%生产饲料添加剂，4%生 产洗涤剂，其余用于化工、轻工、国防等工业。中国的磷矿消费结构中磷肥占 71%，黄磷占7%，磷酸盐占6%，磷化物占16%。
硅资源在磷矿中大多以SiO2等酸不溶物的形式存在，在磷肥生产和湿法磷 酸生产中，活性SiO2可参与反应，但是不消耗硫酸，在此过程中生成了SiF4、 H2SiF6、Na2SiF6、K2SiF6、(NH4)2SiF6、无定形SiO2等。对于磷矿中的硅资 源有两种利用方法。
4.磷矿中硅资源的回收利用
1.以SiF4、H2SiF6、Na2SiF6等作为硅源，采用氢化铝钠与四氟化硅无氯工 艺进行反应制备硅烷。硅烷是生产单晶硅、多晶硅、非晶硅、金属硅化物、 氮化硅、碳化硅、氧化硅等一系列含硅化合物的基本原料。硅烷还可作为生 产高纯硅的原料，可大幅度提高生产能力和降低生产成本。用硅烷进一步提 纯制取的超高纯硅，对于开发超大规模集成电路和红外探测器都有重要的用 途。
3.磷矿中氟资源的回收利用
自然界中的氟资源主要存在于萤石和磷矿石中，虽然萤石含氟量高，但萤石 是不可再生资源。随着工业的快速发展，萤石资源供不应求。世界各国对萤 石资源的保护都相当重视，2003年我国不再发放新的萤石资源开采的许可证， 并且提高关税限制萤石的出口。磷矿中伴生的氟也成为新的氟资源。磷矿石 中伴生的氟占总氟资源的90％。目前我国由于生产技术和重视程度等原因， 磷矿中伴生的氟资源未能得到充分利用，仅是每年流失的氟资源就远远大于 国内氟的需求量。综合利用磷矿中的氟不仅能够节约资源、保护环境，而且 可有效解决我国萤石资源短缺问题。
2.磷矿尾矿资源综合利用
磷矿在进行选矿后会产生大量的尾矿，目前我国磷矿尾矿的综合利用率仅为 7％左右，大量的尾矿只能长期堆放在尾矿库。磷尾矿综合利用的主要途径有： 新型药剂再浮选、制备水泥、建材用砖等。国外对磷矿尾矿回收利用技术很 成熟。在美国，对于白云石含量高的尾矿直接采用浮选的方法就可以回收磷 酸盐。在南非矿山，尾矿中含有1.5％的P2O5，通过再浮选和水力旋流器分级 来提高P2O5品位和降低MgO的含量，产生了两个较高品位的产品： P2O5=39.3％，MgO<0.65％和P2O5=40.3％，MgO<0.5％，而后一个是 世界市场上最高品位。贵州瓮福集团在磷矿选矿尾矿综合利用方面也开展了 大量研究，对于含有7％P2O5的选矿尾矿进行再选，获得P2O5含量达到28 ％～29％的精矿，使磷矿选矿的P2O5回收率从92％提高到95％。现已建设 100万吨/年的尾矿再选装置，每年可回收精矿12万吨。
1.磷矿资源概述
1.2我国磷矿资源概况
我国磷矿资源比较丰富，已探明的资源储量仅次于摩洛哥和美国，居世界第 3位。我国除西藏外均已发现磷矿，相对集中的地区为云南、贵州、四川、湖北 和湖南5省，占全国总储量的74.5%，且P2O5大于30%的富矿也几乎全部集中于 这五个省。磷矿分布的区域主要有如下8个：云南滇池地区，贵州开阳地区、瓮 福地区，四川金河-清平地区、马边地区和湖北宜昌地区、胡集地区、保康地区。 从总体上看，我国磷矿资源分布极不平衡，探明储量南多北少、西多东少，大型 磷矿及富矿高度集中在西南地区。