Welche Methoden gibt es zur Gewinnung von Phosphaterz?
1 Überblick über Phosphaterz
Phosphaterz in der Natur wird hauptsächlich in Apatit-Typ (z. B. Fluorapatit Ca5 ((PO4) 3F) und sedimentären Phosphorit (z. B. Collophanit) eingeteilt.Aufgrund der erheblichen Unterschiede in den Roherzwerten (P2O5-Gehalt zwischen 5% und 40%), Benediktionsprozesse sind in der Regel erforderlich, um den Gehalt zu verbessern, um den industriellen Standards zu entsprechen (P2O5 ≥ 30%).
Phosphaterz ist reich an Phosphor und wird hauptsächlich für die Phosphorgewinnung und die Herstellung verwandter chemischer Produkte verwendet, wie zum Beispiel bekannte Phosphatdünger,sowie übliche Industriechemikalien wie gelber Phosphor und roter PhosphorDiese aus Phosphaterz gewonnenen Phosphor-basierten Materialien finden große Anwendungsmöglichkeiten in der Landwirtschaft, in der Nahrungsmittelindustrie, in der Medizin, in der Chemie, in Textilien, Glas, Keramik und anderen Industriezweigen.
Angesichts der allgemein hohen Schwimmfähigkeit von Phosphaterz ist die Flotation die am häufigsten eingesetzte Veredelung.
2 Methoden zur Gewinnung von Phosphaterz
Die Auswahl der Prozesse zur Förderung von Phosphaterz hängt von der Erztype, der Mineralzusammensetzung und den Disseminierungsmerkmalen ab.Schrubben und Abschliessen, Schwerkrafttrennung, Flotation, Magnettrennung, chemische Benefizierung, photoelektrische Sortierung und kombinierte Verfahren.
2.1 Prozess des Schrubbens und Deslimings
Dieses Verfahren eignet sich besonders für stark verwitterte Phosphaterz mit hohem Tonanteil (z. B. bestimmte sedimentäre Phosphorite).
Zerkleinern und Screening:Roherz wird auf eine geeignete Partikelgröße (z. B. unter 20 mm) zerkleinert
Schrubben:Verwendung von Spülmaschinen (wie z. B. Trogspülmaschinen) mit Wasserbewegung zur Trennung von Ton und feinem Schleim
Auszubrechen:Verwendung von Hydrozyklonen oder Spiralklassifikatoren zur Entfernung von Schleimpartikeln kleiner als 0,074 mm
Vorteile:Einfache Bedienung und geringe Kosten, die den P2O5-Gehalt um 2-5% erhöhen können
Einschränkungen:Zeigt eine begrenzte Wirksamkeit bei der Verarbeitung von Erzen mit eng miteinander verbundenen Mineralien
2.2 Schwerkrafttrennung
Diese Methode ist für Erze anwendbar, bei denen Phosphatmineralien und Gangue deutliche Dichteunterschiede aufweisen (z. B. Apatit-Quarz-Verbindungen).
Maschinen zur Bewegung von Zwiebeln:Ideal für die Verarbeitung von grobkörnigem Erz (+ 0,5 mm)
Spirale Konzentratoren:Wirksam bei der Trennung von mittelfeinen Partikeln (0,1-0,5 mm)
Schütteltische:Spezialisiert für die Präzisionstrennung
Vorteile:Chemikalienfreies Verfahren, besonders geeignet für Wasserknappheitsgebiete
Einschränkungen:Relativ niedrigere Rückgewinnungsraten (ca. 60-70%); für die Verarbeitung von ultrafeinen Partikelerz nicht wirksam
2.3 Flotationsmethode
Die am weitesten verbreitete Veredelungstechnologie für Phosphaterz, besonders wirksam für die Verarbeitung: Niedriggradige Kollofaniterz, komplexe verstreute Erztypen
2.3.1 Direktflotation (Fosphormineralflotation)
Reagenzschema:
Sammler:Fettsäuren (z. B. Ölsäure, oxidierte Paraffinseife)
Depressivum:Natriumsilikat (für Silikatdepression), Stärke (für Carbonatdepression)
pH-Modifikator:Natriumcarbonat (PH auf 9-10)
Prozessfluss:
1Erdgut bis zu 70-80% schleifen, wobei 0,074 mm durchlaufen
2Pulpen in Abfolge mit Depressiva und Sammlern
3Float-Phosphatmineralien
4Abwasserkonzentrate zur Herstellung des Endprodukts
Anwendbarer Erztyp:Siliciumphosphaterz (Phosphat-Quarz-Verbindung)
2.3.2 Umkehrflotation (Gangue Mineral Flotation)
Reagenzschema:
Sammler:Amineverbindungen (z. B. Dodecylamin) zur Flotation von Silikaten
Depressivum:Phosphorsäure für Phosphatmineraldepressionen
Anwendbare Erze:Kalksäure-Phosphaterz (Phosphat-Dolomit-/Kalzit-Verbindungen)
2.3.3 Doppelrückflotation
Ein zweistufiges Verfahren: 1Primärflotation von Carbonaten; 2Sekundärflotation von Silikaten
AnwendbarkeitSilicium-Kalksäure-Phosphaterz (z. B. Lagerstätten in Yunnan/Guizhou in China)
Vorteile:Fähig zur Verarbeitung von Erzen niedriger Qualität (P2O5 < 20%), Konzentratqualitäten von mehr als 30%
Allgemeine Flotationsvorzüge:Hohe Anpassungsfähigkeit für komplexe Erze, höhere Rückgewinnungsraten (80-90%)
Einschränkungen:Hohe Reagenzkosten, Abwasserbehandlung erforderlich, geringerer Wirkungsgrad bei Ultrafeinen (-0,038 mm)
2.4 Magnetische Trennung
Wird zur Trennung magnetischer Mineralien (z. B. Magnetit, Ilmenit) von Phosphaterz verwendet.
Prozessvarianten:
Magnetische Trennung mit geringer Intensität (LIMS):Entfernt stark magnetische Mineralien (Magnetfeldintensität: 0,1-0,3 Tesla)
Magnetische Trennung mit hohem Abhang (HGMS):Verarbeitung schwach magnetischer Mineralien (z. B. Hämatit)
Typische Anwendungen:
Eisenentfernung aus Phosphatkonzentraten (z. B. Apatiterz der Halbinsel Kola in Russland)
Kombination mit Flotation zur Verbesserung der Konzentratqualität
2.5 Chemische Nutzung
Hauptsächlich für feuerfeste hochmagnesiumphosphaterden eingesetzt (erhöhter MgO-Gehalt beeinträchtigt die Phosphorsäureproduktion).
Methode der Säureauslaugung:
Verwendet Schwefelsäure oder Salzsäure zur Auflösung von Carbonaten
Wirksam reduziert den MgO-Gehalt
Verbrennungs-Verdauungsverfahren:
Bei der Herstellung von Magnesium wird das Magnesium in einem hochtemperaturschmelzenden Verfahren gebrannt, gefolgt von einem Wasserwaschen zur Entfernung von Magnesium (z. B. Guizhou Phosphaterzbehandlung)
Vorteile:Ermöglicht eine tiefe Verunreinigungsentfernung (MgO-Gehalt < 1%)
Nachteile:Hoher Energieverbrauch, erhebliche Korrosionsprobleme bei Geräten
2.6 Fotoelektrische Sortierung
Hauptsächlich zur Vorkonzentration von grobkörnigem Phosphaterz (+10 mm Partikel) angewendet.
Arbeitsprinzip:
Nutzt Röntgen- oder Nahinfrarot-Sensoren, um Phosphatmineralien von Gangue zu unterscheiden
Für die physische Trennung verwendet Hochdruckluftstrahlen
Hauptvorteile:
Frühzeitige Abfallentfernung senkt die Kosten für die nachgelagerte Schleifung erheblich
Industrieanwendungen:
Weit verbreitet bei großen Phosphatproduzenten (z. B. in Marokko, Jordanien)
2.7 Kombinierte Prozesse der Vergütung
Komplexe Phosphaterzbetriebe erfordern in der Regel integrierte Verarbeitungsabläufe mit repräsentativen Konfigurationen, darunter:
Schrubben-Abschliessen-Flotationskreis(Gesucht für Phosphatvorkommen in der Provinz Hubei, China)
Kombination von Schwerkraft-Magnet-Flotation(wirksam für brasilianische Apatiterz)
Kalzination-Verdauung-Flotationssystem(Optimiert für hochmagnesiumphosphathaltige Erze)
3. Phosphatflotationsreagenzien
3.1 pH-Modifikatoren
Natriumcarbonat dient als primärer pH-Modifikator in Phosphatflotationssystemen.
pH-Pufferung:Beibehält eine stabile Alkalinität (typischerweise pH 9-10)
Ionenkontrolle:Verringert den Verbrauch an Fettsäure-Reagenz durch die Niederschlagung schädlicher Ca2+/Mg2+-Ionen
Synergistische Wirkungen:Verstärkt die Wirkung von Silikatdepressiva (z. B. Natriumsilikat), wenn sie kombiniert angewendet werden
Dispersion:Verhindert durch Peptierung die Schleimbildung
3.2 Depressiva
Phosphatflotationsdepressiva werden nach Zielmineraltypen eingeteilt:
Silikatdepressiva:
Natriumsilikat: Häufig in der Flotation von Oxidmineralien verwendet
* Wirksam unterdrückt Silikat-/Aluminosilikat-Mineralstoffe
* bietet eine doppelte Dispersionsfunktion
Modifizierte Stärke: Beweist Quarz-Druckfähigkeit
Kohlenstoffdepressiva:
Synthetische Tannine: Industriestandard für die Verringerung der Kohlenstoffgangen
*Besonders wirksam bei Kalkstein-Phosphaterz
Phosphatdepressiva (China Praxis):
Anorganische Säuren/Salze: Schwefelsäure, Phosphorsäure und Derivate
3.3 Sammler
Anionische Sammler:Fettsäure-Reagenzien sind die am weitesten verbreiteten anionischen Kollektoren in der Phosphatflotation.
Kationische Sammler:Hauptsächlich für die Rückflotation zur Entfernung von Kalkstein-/Siliziumverunreinigungen verwendet:
*Amin-basierte Kollektoren: Dominanzkategorie, einschließlich: Fettamine, Polyamine, Amide, Ätheramine (Ether-Gruppenmodifikation für eine verbesserte Schlammdispersion), Kondensierte Amine,Quaternäre Ammoniumsalte
*Etheramine: Überlegene Silikatansammlungskapazität, besonders wirksam bei Desilizierungsverfahren
Amphoterische Sammler:Polarorganische Verbindungen, die sowohl anionische als auch kationische Funktionsgruppen enthalten:
* pH-abhängiges Verhalten: Kationisch in sauren Medien, anionisch in alkalischen Bedingungen, elektroneutral am isoelektrischen Punkt
*Allgemeine Varianten: Amino-Carboxylsäuren, Amino-Sulfonsäuren, Amino-Phosponsäuren, Amino-Ester-Typen, Amid-Carboxylverbindungen
Nicht-ionische Sammler:Hauptsächlich Kohlenwasserstofföle und -ester: Erfordern aufgrund der moderaten natürlichen Schwimmbarkeit von Apatit höhere Dosierungen.
4Entwicklungstrends bei der Phosphatnutzung
Verarbeitung von grünen Mineralien:
Entwicklung nicht-toxischer Flotationsreagenzien (z. B. Biosammler)
Fortgeschrittene Abwasserrecyclingsysteme (Membranbehandlungstechnologien)
Intelligente Sortierung:
Integration von photoelektrischem Sortieren mit KI-Erkennung
Wesentliche Verbesserung der Effizienz der Groberztrennung
Verwendung von Erz mit niedrigem Gehalt:
Mikrobielle Auslaugtechnologien (Anwendungen von Phosphatlösungsbakterien)
Rückstände umfassende Nutzung:
Rückgewinnung seltener Erden (z. B. Yttrium und Lanthan aus chinesischen Phosphatabfällen)
5Schlussfolgerung.
Die Phosphatförderung erfordert maßgeschneiderte Prozesse, die auf den Erzmerkmalen basieren.Integrierte Strömungsschemas und grüne Technologien stellen die zukünftige Richtung darMit der wachsenden weltweiten Nachfrage nach PhosphorressourcenDie Entwicklung hocheffizienter und umweltverträglicher Verwertungstechnologien wird für den industriellen Fortschritt immer wichtiger werden..
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