Ποιες είναι οι μέθοδοι για την απόκτηση φωσφορικού μετάλλου;

1 Επισκόπηση του φωσφορικού μεταλλεύματος

Τα φωσφορικά μεταλλεύματα στη φύση ταξινομούνται κυρίως σε τύπο αποχαρτίτη (π.χ., φθοροπατιτίτη Ca₅ (PO₄) ₃F) και ιζηματογενή φωσφορούμενα (π.χ. κολφανίτη). Λόγω σημαντικών διακυμάνσεων των βαθμών ακατέργαστων μεταλλεύματος (περιεχόμενο P₂O₅ που κυμαίνεται από 5%έως 40%), απαιτούνται τυπικά οι διαδικασίες ευελιξίας για την ενίσχυση του βαθμού για την κάλυψη των βιομηχανικών προτύπων (P₂O₅ ≥ 30%).

Τα φωσφορικά μεταλλεύματα είναι πλούσια σε φωσφόρο, που χρησιμοποιούνται κυρίως για την εξαγωγή φωσφόρου και την παραγωγή σχετικών χημικών προϊόντων, όπως ευρέως γνωστά φωσφορικά λιπάσματα, καθώς και κοινά βιομηχανικά χημικά όπως κίτρινο φωσφόρο και κόκκινο φωσφόρο. Αυτά τα υλικά που βασίζονται σε φωσφόρο, που προέρχονται από φωσφορικά μεταλλεύματα, βρίσκουν εκτεταμένες εφαρμογές στη γεωργία, τα τρόφιμα, την ιατρική, τα χημικά, τα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, το γυαλί, τα κεραμικά και άλλες βιομηχανίες.

Δεδομένης της γενικά υψηλής πλωτής δυνατότητας των φωσφορικών μεταλλευμάτων, η επίπλευση είναι η συνηθέστερα χρησιμοποιούμενη μέθοδος ευελιξίας.

2 Μεθόδους αποπληρωμής φωσφορικών μεταλλεύματος
 

Η επιλογή των διεργασιών ευεργείας φωσφορικών μεταλλεύματος εξαρτάται από τον τύπο μεταλλεύματος, τη σύνθεση ορυκτών και τα χαρακτηριστικά διάδοσης. Οι κύριες μέθοδοι περιλαμβάνουν:
Πλούσια και περιβλήματα, διαχωρισμός βαρύτητας, επίπλευση, μαγνητικό διαχωρισμό, χημική αγωγή, φωτοηλεκτρική ταξινόμηση και συνδυασμένες διεργασίες.

2.1 Διαδικασία καθαρισμού και αποχώρησης

Αυτή η μέθοδος είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για έντονα ξεπερασμένα φωσφορικά μεταλλεύματα με υψηλή περιεκτικότητα σε πηλό (όπως ορισμένα ιζηματογενή φωσφορίτη). Η τεχνολογική διαδικασία αποτελείται από:

Σύνθλιψη και προβολή:Το Raw Ore συνθλίβεται σε κατάλληλο μέγεθος σωματιδίων (π.χ. κάτω από 20mm)
Κουμπού:Χρησιμοποιώντας πλυντήρες (όπως τα πλυντήρια) με αναταραχή του νερού για να διαχωρίσετε τον πηλό και το λεπτό slimes
DESLIMING:Χρησιμοποιώντας υδροκυκλώνες ή σπειροειδείς ταξινομητές για την απομάκρυνση σωματιδίων λάσπης μικρότερα από 0,074mm

Φόντα:Διαθέτει απλή λειτουργία και χαμηλό κόστος, ικανό να αυξάνει το βαθμό P₂o₅ κατά 2-5%
Περιορισμοί:Δείχνει περιορισμένη αποτελεσματικότητα για την επεξεργασία μεταλλεύματα με στενά διασταλμένα ορυκτά

2.2 Διαχωρισμός βαρύτητας

Αυτή η μέθοδος ισχύει για τα μεταλλεύματα όπου τα ορυκτά φωσφορικά και τα GANCUE παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές πυκνότητας (π.χ., Apatite-Quartz Associations). Ο συνήθως χρησιμοποιούμενος εξοπλισμός περιλαμβάνει:

Μηχανές jigging:Ιδανικό για επεξεργασία χονδροειδούς μεταλλεύματος (+0.5mm)

Σπειροειδείς συγκεντρωτές:Αποτελεσματικό για τον διαχωρισμό μεσαίας λεπτού σωματιδίου (0,1-0,5mm)

Τραπέζια:Εξειδικευμένο για διαχωρισμό ακριβείας

Φόντα:Διαδικασία χωρίς χημικά, καθιστώντας την ιδιαίτερα κατάλληλη για περιοχές με νερό

Περιορισμοί:Σχετικά χαμηλότερα ποσοστά ανάκτησης (περίπου 60-70%). Αναποτελεσματική για την επεξεργασία εξαιρετικά λεπτών μεταλλευμάτων σωματιδίων

2.3 Μέθοδος επίπλευσης

Η πιο ευρέως εφαρμοζόμενη τεχνολογία ευελιξίας για φωσφορικά ορυκτά, ιδιαίτερα αποτελεσματική για την επεξεργασία: χαμηλού βαθμού ορυκτών κολφανίτη, πολύπλοκοι διαδεδομένες τύποι μεταλλεύματος

2.3.1 Άμεση επίπλευση (φωσφορική επίπλευση ορυκτών)

Σχέδιο αντιδραστηρίων:

Συλλέκτης:Λιπαρά οξέα (π.χ. ελαϊκό οξύ, οξειδωμένο σαπούνι παραφίνης)

Καταπιεστικός:Το πυριτικό νάτριο (για την κατάθλιψη του πυριτικού άλατος), το άμυλο (για την ανθρακική κατάθλιψη)

Τροποποιητής PH:Ανθρακικό νάτριο (ρύθμιση του pH έως 9-10)

Ροή διαδικασίας:

①grind μεταλλεύμα σε 70-80% που διέρχεται 0,074mm

② Condition Pulp διαδοχικά με κατασταλτικά και συλλέκτες

③float φωσφορικά ορυκτά

Το ④dewater συμπυκνώνεται για την απόκτηση τελικού προϊόντος

Εφαρμοστέος τύπος μεταλλεύματος:Siliceous φωσφορικό μεταλλεύμα (Ένωση φωσφορικού-Quartz)

2.3.2 Αντίστροφη επίπλευση (Gangue Mineral Flotation)

Σχέδιο αντιδραστηρίων:

Συλλέκτης:Οι ενώσεις αμίνης (π.χ. δωδεκυλαμίνη) για επίπλευση πυριτικού άλατος

Καταπιεστικός:Φωσφορικό οξύ για φωσφορική κατάθλιψη ορυκτών

Ισχύοντα μεταλλεύματα:Ασβεστολιθικά φωσφορικά μεταλλεύματα (συσχετίσεις φωσφορικού-βραβικού/ασβεστίου)

2.3.3 Διπλή αντίστροφη επίπλευση

Μια διαδικασία δύο σταδίων: ① Πρωταρχική επίπλευση ανθρακικών αλάτων. ② δευτερόλεπτα επίπλευση πυριτικών ουσιών

Εφαρμογή:Τα μεταλλεύματα φωσφορικών αλεξίπτωτων από πυριτίους (π.χ. αποθέματα Yunnan/Guizhou στην Κίνα)

Φόντα:Ικανές να επεξεργάζονται μεταλλεύματα χαμηλής ποιότητας (P₂o₅ <20%), επιτυγχάνουν βαθμούς συμπύκνωσης που υπερβαίνουν το 30%

General Flotation αξίζει:Υψηλή προσαρμοστικότητα για σύνθετα μεταλλεύματα, ανώτερα ποσοστά ανάκτησης (80-90%)

Περιορισμοί:Υψηλό κόστος αντιδραστηρίων, απαιτεί επεξεργασία λυμάτων, μειωμένη απόδοση για εξαιρετικά fines (-0.038mm)

2.4 μαγνητικός διαχωρισμός

Εφαρμόζεται για διαχωρισμό μαγνητικών ορυκτών (π.χ. μαγνητίτη, ilmenite) από φωσφορικά μεταλλεύματα.

Παραλλαγές διαδικασίας:

Μαγνητικό διαχωρισμό χαμηλής έντασης (LIMS):
Αφαιρεί έντονα μαγνητικά ορυκτά (ένταση μαγνητικού πεδίου: 0.1-0.3 Tesla)

Μεγάλος διαχωρισμός υψηλής ποιότητας (HGMS):
Διαδικασίες ασθενώς μαγνητικά ορυκτά (π.χ. αιματίτη)

Τυπικές εφαρμογές:

Αφαίρεση σιδήρου από συμπυκνώματα φωσφορικών (π.χ., Kola Peninsula Apatite Ores στη Ρωσία)

Σε συνδυασμό με επίπλευση για την ενίσχυση της ποιότητας συμπύκνωσης

2,5 χημική ευεργεσία

Που χρησιμοποιούνται κυρίως για ανθεκτικά μεταλλεύματα φωσφορικού υψηλού μαγείου (αυξημένο περιεχόμενο MGO επηρεάζει δυσμενώς την παραγωγή φωσφορικού οξέος). Οι μεθόδους επεξεργασίας βασικών περιλαμβάνουν:

Μέθοδος έκπλυσης οξέος:

Χρησιμοποιεί θειικό ή υδροχλωρικό οξύ για να διαλύσει ανθρακικά άλατα

Μειώνει αποτελεσματικά το περιεχόμενο MGO

Μέθοδος ασβεστοποίησης:

Περιλαμβάνει ψήσιμο υψηλής θερμοκρασίας ακολουθούμενη από πλύση νερού για αφαίρεση μαγνησίου (π.χ. Guizhou Φωσφορική θεραπεία μεταλλεύματος)

Φόντα:Επιτρέπει την αφαίρεση βαθιάς ακαθαρσίας (περιεχόμενο MGO <1%)

Μειονεκτήματα:Κατανάλωση υψηλής ενέργειας, σημαντικές προκλήσεις διάβρωσης εξοπλισμού

2.6 Φωτογραφική ταξινόμηση

Κυρίως εφαρμόζεται για την προ-συγκέντρωση του χοντροκομμένου φωσφορικού μεταλλεύματος (+10mm σωματίδια).

Αρχή λειτουργίας:

Χρησιμοποιεί αισθητήρες ακτίνων Χ ή κοντά στην υπέρυθρη

Χρησιμοποιεί αεριωθούμενα αεροσκάφη υψηλής πίεσης για φυσικό διαχωρισμό

Βασικά πλεονεκτήματα:

Η απόρριψη των πρώιμων αποβλήτων μειώνει σημαντικά το κόστος άλεσης προς τα κάτω

Βιομηχανικές εφαρμογές:

Ευρέως υιοθετήθηκαν από μεγάλους παραγωγούς φωσφορικών (π.χ. Μαρόκο, επιχειρήσεις της Ιορδανίας)

2.7 Συνδυασμένες διαδικασίες ευελιξίας

Τα σύνθετα φωσφορικά μεταλλεύματα συνήθως απαιτούν ολοκληρωμένες ροές επεξεργασίας, με αντιπροσωπευτικές διαμορφώσεις, όπως:

Κύκλωμα καθαρισμού πλύσης
(Εφαρμοσμένη για αποθέσεις φωσφορικών επαρχίων Hubei, Κίνα)

Συνδυασμός βαρύτητας-μαγνητικής ροής
(Αποτελεσματικό για τα μεταλλεύματα βραζιλιάνικης απατίτης)

Σύστημα-διάσπασης-διάστασης
(Βελτιστοποιημένο για μεταλλεύματα φωσφορικού υψηλού μαγείου)

3. Φωσφορικά αντιδραστήρια επίπλευσης

3.1 τροποποιητές pH

Το ανθρακικό νάτριο χρησιμεύει ως πρωτεύουσα τροποποιητής του ρΗ στα συστήματα επίπλευσης φωσφορικών. Οι πολυλειτουργικοί ρόλοι του περιλαμβάνουν:

Buffering PH:Διατηρεί σταθερή αλκαλικότητα (τυπικά ρΗ 9-10)

Έλεγχος ιόντων:Κατακρημνίζει επιβλαβή ιόντα Ca2⁺/Mg2⁺ για τη μείωση της κατανάλωσης αντιδραστηρίου λιπαρών οξέων

Συνεργιστικά αποτελέσματα:Ενισχύει τα κατασταλτικά του πυριτικού άλατος (π.χ. πυριτικό νάτριο) όταν χρησιμοποιείται συνδυαστικά

Διασπορά:Αποτρέπει τη συσσωμάτωση λάσπης μέσω της πεπτιοποίησης

3.2 Καταπιεστικά

Τα κατασταλτικά φωσφορικής επίπλευσης κατηγοριοποιούνται από τύπους ορυκτών στόχων:

Καταπιεστικά πυριτικά άλατα:

Το πυριτικό νάτριο: χρησιμοποιείται ευρέως στην επίπλευση ορυκτών οξειδίου

*Καταστρέφει αποτελεσματικά το πυριτικό/αργιλοπυριτικό ορυκτά

*Παρέχει διπλή λειτουργικότητα διασποράς

Τροποποιημένο άμυλο: επιδεικνύει ικανότητα κατάθλιψης χαλαζία

Ανθρακικά καταθλιπτικά:

Συνθετικές τανίνες: Βιομηχανία για την κατάθλιψη του ανθρακικού άλατος

*Ιδιαίτερα αποτελεσματικό σε ασβεστολιθικά μεταλλεύματα

Φωσφορικά καταθλιπτικά (πρακτική της Κίνας):

Ανόργανα οξέα/άλατα: θειικό οξύ, φωσφορικό οξύ και παράγωγα

3.3 Συλλέκτες

Ανιονικοί συλλέκτες:
Τα αντιδραστήρια λιπαρών οξέων αντιπροσωπεύουν τους πιο ευρέως χρησιμοποιούμενους ανιονικούς συλλέκτες σε φωσφορική επίπλευση.

Συλλογικοί συλλέκτες:
Που χρησιμοποιείται κυρίως στην αντίστροφη επίπλευση για την αφαίρεση ασβεστολιθικών/πυριτικών ακαθαρσιών:

*Συλλέκτες με βάση την αμίνη: κυρίαρχη κατηγορία που περιλαμβάνει: λιπαρές αμίνες, πολυαμίνες, αμιδικές, αιθέρας (τροποποίηση αιθέρα-ομάδας για ενισχυμένη διασπορά ιλύος), συμπυκνωμένες αμίνες, αλάτι τεταρτοταγμένου αμμωνίου

*Αιθίνες Αιθίνες: Εμφάνιση ανώτερης χωρητικότητας συλλογής πυριτικού άλατος, ιδιαίτερα αποτελεσματική στις εφαρμογές αποδέσμευσης

Συλλέκτες αμφοτερής:
Πολικές οργανικές ενώσεις που περιέχουν τόσο ανιονικές όσο και κατιονικές λειτουργικές ομάδες:

*Η εξαρτώμενη από το ρΗ συμπεριφορά: κατιονική σε όξινα μέσα, ανιονικά σε αλκαλικές συνθήκες, ηλεκτροκραϊνική στο ισοηλεκτρικό σημείο

*Κοινές παραλλαγές: αμινο-καρβοξυλικά οξέα, αμινο-σουλφονικά οξέα, αμινο-φωσφονικά οξέα, τύποι αμινοειδών, ενώσεις αμιδίου-καρβοξυλίου

Μη ιοντικοί συλλέκτες:
Κυρίως έλαια και εστέρες υδρογονανθράκων: απαιτούν υψηλότερες δοσολογίες λόγω της μέτριας φυσικής επιπλέουσας ικανότητας του apatite, που συχνά χρησιμοποιούνται ως συνεργιστές με ιοντικούς συλλέκτες για την ενίσχυση της απόδοσης

4. Οι τάσεις ανάπτυξης στη φωσφορική αγωγή

Πράσινη επεξεργασία ορυκτών:

Ανάπτυξη μη τοξικών αντιδραστηρίων επίπλευσης (π.χ. συλλέκτες με βάση τα βιολογικά)

Προχωρημένα συστήματα ανακύκλωσης λυμάτων (τεχνολογίες θεραπείας μεμβράνης)

Έξυπνη ταξινόμηση:

Ενσωμάτωση φωτοηλεκτρικής ταξινόμησης με αναγνώριση AI

Σημαντική βελτίωση της αποδοτικότητας διαχωρισμού των χονδροειδών μεταλλεύματος

Χαμηλή χρήση μεταλλεύματος:

Τεχνολογίες μικροβιακής έκπλυσης (εφαρμογές βακτηριδίων φωσφορικών ουσιών)

Απορρίπτεται συνολική αξιοποίηση:

Ανάκτηση στοιχείων σπάνιων γαιών (π.χ. Yttrium και Lanthanum από τα κινεζικά φωσφορικά απορρίμματα)

5. Συμπέρασμα

Η φωσφορική αγωγή απαιτεί προσαρμοσμένες διεργασίες με βάση τα χαρακτηριστικά του μεταλλεύματος. Ενώ η επίπλευση παραμένει η κυρίαρχη μέθοδος, τα ολοκληρωμένα φύλλα ροής και οι πράσινες τεχνολογίες αντιπροσωπεύουν τη μελλοντική κατεύθυνση. Με την αυξανόμενη παγκόσμια ζήτηση για τους πόρους του φωσφόρου, η ανάπτυξη υψηλής απόδοσης και τεχνολογιών βιώσιμης περιβαλλοντικής χρήσης θα καταστεί όλο και πιο κρίσιμη για την πρόοδο της βιομηχανίας.