磷矿石基本概述讲课讲稿

磷矿石基本概述

基本概述

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。磷矿石按其成因不同，可分为磷灰石和磷块岩。磷灰石是指磷以晶质磷灰石形式出现在岩浆岩和变质岩中的磷矿石。磷块岩系指由外生作用形成、由隐晶质或显微隐晶质磷灰石及其他脉石矿物组成的堆积体。自然界中已知的含磷矿物大约有120 多种，分布广泛。但是按其质和量都能达到可以开采利用的含磷矿物则不过几种。在工业上作为提取磷的主要含磷矿物是磷灰石，其次有硫磷铝锶石、鸟粪石和蓝铁石等。自然界中磷元素约有95% 集中在磷灰石中。

矿产资源

磷矿的工业开采始于19 世纪中叶。首次有产量记载的是1847 年在英国萨福克地区开采了500t 磷矿。20世纪50 年代以前，

磷肥工业尚处于以生产过磷酸钙为主的早期阶段，对磷矿的数量和质量要求都不高，磷矿开采仅选择地理位置好、交通运输方便和开采容易的富矿，不经富集处理即能满足磷肥生产的需要。随着磷肥工业的发展，磷矿需要量迅速增加，尤其是高浓度复合肥料生产的发展对高质量磷矿的需求也相应增加，仅仅开采浅部富磷矿的生产方式已不能满足要求。在这种情况下，开采包括品位不高的磷矿资源，经过富集加工处理，生产商品磷矿的生产方式迅速发展起来。世界磷矿分布很广，储量约为130Gt 。中国磷矿储量在10Gt 以上，主要分布在云南、贵州、四川、湖北和湖南五省。1981 年世界磷矿产量为138Mt(实物)，生产国有30 多个，主要是美国、苏联和摩洛哥，约占总产量的79%，中国近年来的磷矿产量约为10Mt (折算成30%P2O5 )。

磷灰石[Ca5(OP4)3(F,Cl,OH)] 的主要化学成分是磷酸钙，其中还含有氟、氯等元素。磷灰石晶体呈六方柱状，集合体呈粒状、致密块状、土状和结核状等。无杂质者为透明，常见的浅绿、黄绿、褐红、浅紫色。玻璃或油脂光泽。比重3.18～

3.21g/cm3 。硬度5。加热后发绿光。自然界中最常见的、能够组成矿床的有以下5 类：氟磷灰石、氯磷灰石、碳磷灰石、羟磷

灰石、碳氟磷灰石。

工艺特性

中国磷矿有三大类型：岩浆岩型磷灰石，沉积岩型磷块岩，沉积变质岩型磷灰岩。岩浆岩型磷灰石：贮量只占总贮量的7%，主要分布在北方。其特点是磷品位低，一般小于10% ，低者仅为2~3% 。由于结晶较粗、嵌布粒度较粗，属易选磷矿，选矿工艺简单，选矿指标较高。还伴生有钒、钛、铁、钴等元素，可综合回收，因此这类矿石经济效益较好。

沉积变质岩型磷灰岩：其贮量占总贮量的23% ，主要分布在江苏、安徽、湖北等省。一般情况下，由于风化，矿石松散、含泥高，采用擦洗、脱泥工艺即可获得合格磷精矿，有时也加上浮选工艺。云南滇池地区有许多矿山均采用此工艺，生产成本较低。此类矿是工业价值最大的磷矿。

沉积岩型磷块岩：是世界各国中的主要类型，我国此类型矿石贮量占总贮量的70% ，主要分布在中南和西南。而云、贵、川、鄂、湘五省又占该类型贮量的78% ，可说是磷矿之乡。此类矿选矿难度最大，其特点是：

（1）磷灰石嵌布粒度细，呈均质胶体或隐晶、微晶质。磷矿集合体多为鲕粒、假鲕粒结构。在鲕粒之间，甚至于在鲕粒内部，常混入数量不等的碳酸盐，硅质等泥质矿物。选矿一般磨至80~90%-320 目方能单体解离。由于磨矿粒度细，增加了矿物表面能、非选择性团聚、药剂的非选择性吸附，使不同矿物之间的可浮性差别减小，因此给浮选分离带来困难。（2）我国磷矿主要属碳氟磷灰石系列。磷灰石晶格中的PO42-被CO32- 部分取代。按CO32- 取代的程度把该系列的磷灰石分为：微碳氟磷灰石、低碳氟磷灰石、碳氟磷灰石、高碳氟磷灰石。不仅使P2O5 理论值下降，而且使磷矿物晶包参数α变小、结晶程度差，因而可浮性逐渐下降。

（3）矿石中一般都含有钙质和硅质矿物，当二者在一块时，选矿程度更难。因方解石、白云石与磷灰石都含有同名离子

Ca++ ，二者可浮性接近，当用脂肪酸类补收剂时，比较难分选。

采矿方法

有露天开采和地下开采两种。露天开采埋藏较浅的磷矿，是

当前最主要的方法。由于成功地使用大型采掘机械，无论是剥离覆盖层或采掘磷矿层的费用都较低。对某些坚实的矿体，可用爆破方法使之松动，然后铲掘。采掘出来的原矿运送（用机具或管道）到就近的选矿厂进行富集处理。一

些埋藏较深，覆盖层剥离量太大的磷矿，则采用地下开采，常用的是房柱法。磷矿的富集目标是最大限度地分离去除杂质矿物，提高磷矿的品位和质量。富集工艺包括下列一些单元操作：①破碎和粉碎

降低矿石的粒度，使磷矿物与杂质矿物单体解离，磷矿中的

磷矿物和杂质矿物常不同程度地胶结在一起，只有磨碎到一定粒

度，才能解离，其磨细程度决定于磷矿物和杂质矿物的粒度大

小。这一操作常常是磷矿富集的基本步骤。

②水洗

用来分离细的矿粒,如磷矿泥、粘土矿和细粒石英等。由于湿矿泥常粘附在磷矿上，有时形成泥团，要用擦洗方法使其分散,然后才能分离。水洗还可除去某些可溶物质，如氯化钠和煅烧磷矿中的游离石灰等。

③分级

粉碎和水洗后往往需要分级。常用的分级设备是湿筛、水力

旋流器和螺旋分级机等。

④浮选

利用磷矿物和杂质矿物的不同表面性质，使用浮选剂使磷矿物浮起，达到分离的目的，这种操作称为正浮选。另一种是使杂质矿物浮起，磷矿物下沉，则称为反浮选。为了使分离更加有效，常需加抑制剂，抑制某种矿物上浮。从浮选机中得到的含有磷矿物的矿浆经增稠、过滤和脱水即可得精矿。

⑤磁性分离

用磁选机把磷矿中的磁性杂质矿物分离除去。

⑥光电分离

利用磷矿物和杂质矿物的不同颜色，以光电元件进行识别，并控制压缩空气射流把磷矿与杂质矿物分开。

⑦煅烧

用来脱除磷矿中的有机物、二氧化碳和一部分氟，煅烧温度根据不同目的为400～1 400 ℃。

⑧重介质分离