磷矿基础知识

发布时间:2017-01-09 16:47

磷矿是指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。那么你对磷矿了解多少呢?以下是由小编整理关于磷矿知识的内容,希望大家喜欢!

磷矿基础知识

磷矿的矿产资源

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。

磷矿的分类分布

磷矿物按其成矿起源可分为沉积岩、变质岩和火成岩。目前,工业开采的约85%是海相沉积磷矿,其余主要为火成岩磷矿。鸟粪层磷矿是鸟粪的直接或间接的堆积物矿化而成,储量不大,但目前在世界磷矿年产量中约占2%,火成岩或变质岩磷矿品位一般比较低,但可选性好,通过浮选,可得到品位很高的精矿。目前工业开采的苏联科拉磷矿,南非帕拉博瓦磷矿,巴西雅库皮兰加磷矿,中国锦屏磷矿

(见彩图)和黄麦岭磷矿等都属于火成岩磷矿,其产量约占总产量的16%。海相沉积磷矿的品位高低不一,可选性差别也很大,目前工业开采的是地理位置好、交通运输方便、采矿和富集费用比较低的那部分资源。美国佛罗里达磷矿和摩洛哥磷矿是世界著名的磷矿生产基地,中国云南滇池磷矿、贵州开阳磷矿和湖北荆襄磷矿都属于海相沉积磷矿,也有相当大的生产规模。多数的磷矿物是氟磷灰石,其纯矿物的组分是Ca5F(PO4)3,但纯氟磷灰石较少见,其组分具有不同程度的原子取代现象。如镁、锶和钠可取代钙;氢氧根和氯可取代氟;砷和钒可取代磷;碳酸根加氟可取代磷酸根等。具有取代组分和结构的氟磷灰石称为细晶磷灰石或碳磷灰石。美国人J.R.莱尔和G.H.麦克莱伦对数百个磷矿样进行了组分和结构研究,给出细晶磷灰石的实验表达式为:Ca10-a-bNaaMgb(PO4)6-x(CO3)xF0.4xF2,式中α、b和x分别为钠、镁和碳酸根的摩尔含量。这种取代现象对磷矿物的性质产生明显影响。例如随着碳酸根取代量x值的增加,磷矿的反应活性提高。商品磷矿中磷矿物的x值可为0~1.2,纯氟磷灰石含42.2%P2O5。细晶磷灰石中五氧化二磷的含量随碳酸根的取代程度的提高而下降。取代程度最高的细晶磷灰石的最低五氧化二磷含量为34%。很多磷矿物中的氟被氢氧根取代,其中有些磷酸根亦被碳酸根取代成为低氟磷矿,它们常常具有较高的反应活性,如南太平洋的一部分瑙鲁磷矿和圣诞岛磷矿等。

磷锶铝石:标准磷锶铝石的理论化学式为SrAl3(PO4)2(OH)5·H2O,化学成分P2O530.77%,SrO22.45%,Al2O333.12%。磷锶铝石相当坚硬,小刀不能刻划。比重3.11。由于P2O5含量高,因此除可作为磷矿利用外,同时含大量的锶和稀土元素,可综合利用。四川什邡磷矿中的硫磷铝锶矿层是一种含硫和钙的变种。

蓝铁矿:属水的磷酸盐,化学式为Fe3(PO4)2·8H2O,主要成分:P2O528.30%,FeO43.0%,H2O28.7%。通常呈柱状,有时扁平,有时呈圆球状、片状、放射状、纤维状、土状等。比重2.68±0.01。新鲜晶体无色透明,具玻璃光泽,颜色为浅蓝色或浅绿色,强氧化后呈深蓝色、暗绿色或蓝黑色,容易识别。蓝铁矿主要产于含有机质较多的褐煤、泥炭、森林土壤中,也与沼铁矿共生。在含海绿石的砂质磷块岩中也有蓝铁矿。有些蓝铁矿为原生铁铝磷酸盐矿物风化的产物。除上述外常见的磷酸盐矿物还有银星石、磷铝石、红磷铁石等。

磷矿的工艺特性

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。

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