磷矿资源综合利用 PPT

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。
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。
1.磷矿资源概述
1.3磷矿综合利用概述
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。
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%。
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。
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。
Hale Waihona Puke 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。
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。
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。
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。