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..