磷矿的选矿技术及原理分析

梁世军

[贵州磷化（集团）有限责任公司，贵州 贵阳 550002]

磷矿是一种重要的矿产资源，在工业和农业中都有着广泛的应用。磷是生物体中必不可少的元素之一，是细胞膜、核酸和骨骼的重要组成部分，同时也是植物生长和发育的关键营养元素。磷矿在工业中最重要的应用之一是生产肥料。磷是植物生长和发育的关键营养元素之一，而磷肥的生产需要大量的磷矿。磷肥对于提高作物产量和品质具有重要的作用，是农业生产中必不可少的投入品，磷矿还可以用于生产洗涤剂。磷矿在农业中最主要的应用之一是生产肥料。磷肥对于提高作物产量和品质具有重要的作用。通过施用磷肥，可以促进植物根系发育，增强植物抗病能力，提高作物产量和品质。

随着全球人口的增长和工业化的发展，对于磷矿的需求量也在不断增加。然而，磷矿的储量是有限的，因此需要采取有效的措施来保障磷矿的可持续利用。未来磷矿的发展趋势将朝着环保、高效、可持续的方向发展。通过改进采选技术和提高资源利用率，可以降低磷矿开采和加工对环境的影响，实现资源的可持续利用。同时，加强循环经济和资源综合利用，可以减少资源的浪费和损失，提高资源利用效率。

1 磷矿的基本性质和选矿概述

1.1 磷矿的分类和分布

磷矿按照成因可以分为天然磷块岩、沉积磷质岩及海相生物化学成因的磷灰岩三大类。磷矿在全国各地均有分布，其中以云南、四川、贵州、湖南、湖北、河南、广东、广西等省（区）的磷矿资源最为丰富。

1.2 磷矿的化学组成和物理性质

磷矿是一种含有大量磷质的非金属矿产，其主要化学成分是磷元素与其氧化物（如Ca、Mg、Fe 等的氧化物）的化合物。磷矿的物理性质主要包括颜色、光泽、硬度、解理、密度等。常见的磷矿有红磷矿、黄磷矿、紫磷矿等。其中，红磷矿是一种红色的非晶质磷块岩，主要成分是磷酸盐类矿物，如氟磷灰石、氯磷灰石等；黄磷矿是一种黄色或浅黄色的块状或柱状晶体，主要成分是氟磷灰石；紫磷矿是一种紫色或红紫色的块状或柱状晶体，主要成分是氯磷灰石。不同种类的磷矿具有不同的物理性质和化学组成，在应用上也存在差异。

1.3 磷矿的工业用途和市场需求

磷矿是一种重要的非金属矿产，在工业和农业等领域有着广泛的应用。

1.3.1 工业用途

（1）肥料生产。磷矿是制造磷肥的主要原料之一，对农业生产具有重要意义。磷肥可以促进作物的生长发育，提高农作物的产量和品质。

（2）化工原料。磷矿可以作为生产磷酸、磷酸盐、磷化物等的原料。这些化工产品在化学工业、食品工业、医药工业等领域有着广泛的应用。

（3）冶金助剂。磷矿可以作为冶金助剂，如用于钢铁冶炼中的脱硫剂、除氧剂等。

（4）提取元素。磷矿中还含有一些有益元素，如氟、硅、镁等，可以提取出来用于相关领域。

1.3.2 市场需求

磷矿的市场需求主要来自农业、食品工业、化学工业等领域。随着全球人口的增长和农业生产的发展，磷矿的需求量也在不断增加。同时，随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对食品质量和安全的要求也越来越高，这使得磷矿在食品工业的需求也不断增加。此外，随着新技术、新产品的不断涌现，磷矿在化学工业、电子工业等领域的需求也不断增长。

2 磷矿的选矿技术

2.1 磷矿的物理选矿技术

2.1.1 破碎与磨碎

破碎是磷矿选矿的第一道工序，其主要目的是将大块磷矿破碎成小块，以便于后续的磨碎和选别。破碎过程一般分为粗碎、中碎和细碎三个阶段。

将大块磷矿送入颚式破碎机中，通过反复压缩和弯曲，将大块磷矿破碎成中等大小的小块，一般为10～30 mm。将粗碎后的小块磷矿送入圆锥破碎机中，通过反复的挤压和研磨，将小块磷矿破碎成更小的颗粒，一般为3～10 mm。将中碎后的小块磷矿送入反击式破碎机或锤式破碎机中，通过高速冲击和研磨，将小块磷矿破碎成更小的细粒，一般为0.1～3 mm。

磨碎是磷矿选矿的第二道工序，其主要目的是将破碎后的磷矿颗粒磨细，使其能够更好地与药剂作用，从而便于后续的选别。磨碎一般采用球磨或棒磨的方式进行。将破碎后的磷矿颗粒加入球磨机中，同时加入定量水和其他药剂，通过球磨机内的钢球和物料之间的碰撞、研磨和搅拌，将磷矿颗粒进一步磨细。将破碎后的磷矿颗粒加入棒磨机中，同时加入定量水和其他药剂，通过棒磨机内的棒锤和物料之间的碰撞、研磨和搅拌，将磷矿颗粒进一步磨细。经过破碎和磨碎后，磷矿颗粒的粒度变得更细，可以更好地与药剂作用，为后续的选别提供更好的条件。

2.1.2 筛分与分级

筛分是将磷矿颗粒按其粒度大小进行分类的过程。筛分一般采用振动筛或直线振动筛进行。振动筛分为圆形振动筛和方形振动筛两种，其中圆形振动筛应用较广。将磷矿颗粒均匀地分布在筛面上，通过振动器的振动，使不同粒度的颗粒产生不同的振动速度和跳跃高度，从而实现按粒度大小分类。

分级是将磷矿颗粒按其密度进行分类的过程。分级一般采用重力分级设备进行，常用的设备有沉淀桶、水力旋流器等。将磷矿颗粒和水混合后，加入沉淀桶中，通过重力作用，密度较小的颗粒会上浮至水面，而密度较大的颗粒则会下沉到底部，从而实现按密度分类。然后将磷矿颗粒和水混合后，流入水力旋流器中，通过旋流的作用，密度较小的颗粒会被旋转至外部，而密度较大的颗粒则会聚集在中心，从而实现按密度分类。经过筛分和分级后，磷矿颗粒可以按照其粒度和密度进行分类，为后续的选别提供更好的条件。

2.1.3 重力选矿

重力选矿是根据矿物比重的不同及在介质（水、空气或其他比重较大介质）中具有不同的沉降速度进行分选的方法。重力选矿分为跳汰选矿和重介质选矿两种。将粉碎后的磷矿装入跳汰机中，加入适量的水，在筛面上形成矿浆床。通过调整跳汰机的风压和水量，使不同密度的矿粒在跳汰机内分层，从而实现按密度分类。将粉碎后的磷矿置于跳汰机中，加入适量的水，通过调整水流的速度，使不同密度的矿粒在跳汰机内分层，从而实现按密度分类。

将粉碎后的磷矿加入重力分选机中，加入一定密度的重介质（如重液），通过调整重力分选机的转速和重介质密度，使不同密度的矿粒在重力分选机内分层，从而实现按密度分类。将粉碎后的磷矿和水混合后，加入重介质旋流器中，通过旋流的作用，不同密度的矿粒会分别聚集在不同的部位，从而实现按密度分类。重力选矿的优点是设备简单、操作方便、分选效果好。缺点是对于一些难选磷矿的分选效果不太理想，需要结合其他选矿方法进行分选。

2.2 磷矿的化学选矿技术

2.2.1 化学浮选

磷矿的化学选矿技术中，化学浮选是一种常用的方法。化学浮选的主要步骤包括破碎、磨矿、浮选、脱水等。在浮选阶段，经过磨矿后的矿浆被送入浮选机中，加入适量的水和浮选药剂，通过搅拌和充气，使矿粒与药剂作用，磷矿颗粒表面形成气泡，从而浮到水面形成泡沫层，被刮泡器收集，而其他矿物颗粒则留在水中。常用的浮选药剂包括捕收剂、抑制剂和调整剂等。捕收剂用于使磷矿颗粒表面疏水，从而使其易于附着在气泡上浮起，常用的捕收剂有脂肪酸类和合成类捕收剂等。抑制剂用于抑制其他非磷矿物颗粒的浮选，常用的抑制剂有淀粉、糊精、栲胶等。调整剂用于调节矿浆的性质，常用的调整剂有磷酸、硫酸等。在脱水阶段，经过浮选后的磷矿泡沫被送入多级脱水装置中，逐步去除水分，最终获得高浓度的磷矿浆。化学浮选技术的优点是能够有效地分离出磷矿颗粒，获得高浓度的磷矿浆。缺点是需要使用大量的水和浮选药剂，对环境有一定的影响。此外，对于一些难以浮选的磷矿，化学浮选的效果可能不太理想，需要结合其他选矿方法进行分选。

2.2.2 酸浸提磷

磷矿的化学选矿技术中，酸浸是一种常用的提取磷的方法。酸浸的主要步骤包括破碎、磨矿、酸浸、过滤等。在酸浸阶段，经过磨矿后的矿石加入酸浸槽中，加入适量的酸（如硫酸、盐酸等），在一定温度和压力条件下进行反应。酸的作用是将矿石中的钙质和其他杂质溶解，而磷则不溶于酸，留在酸浸渣中。常用的酸有硫酸、盐酸等，其中硫酸的酸度范围较广，应用较广泛。

2.2.3 碱处理法

磷矿的化学选矿技术中，碱处理法是一种常用的处理方法。碱处理法的主要步骤包括破碎、磨矿、碱处理、过滤等。在碱处理阶段，经过磨矿后的矿石加入碱处理槽中，加入适量的碱（如氢氧化钠、氢氧化钙等），在一定温度和压力条件下进行反应。碱的作用是将矿石中的磷溶解出来，而其他杂质则留在渣中。常用的碱有氢氧化钠、氢氧化钙等，其中氢氧化钙的碱性较弱，应用较广泛。在碱处理过程中，反应温度和时间、碱的浓度和加入量等都是影响磷提取率的关键因素。

2.3 磷矿的生物选矿技术

2.3.1 生物浸出原理

磷矿的生物选矿技术中的生物浸出过程，是通过细菌的生物氧化作用将矿石中的磷元素以溶解状态释放出来的一种方法。在生物浸出过程中，首先需要将适当的细菌富集并培养成一定数量，以便在后续的浸出过程中发挥作用。当细菌与磷矿石接触时，通过细菌的代谢作用，可以将矿石中的磷元素氧化并释放出磷离子。这个过程需要一定的温度和pH 条件，同时还需要提供足够的氧气和营养物质。然后经过细菌的代谢作用后，磷元素以可溶性的磷酸盐形式释放出来，从而可以从矿石中提取出来。经过生物浸出后，可以将含有磷的浸出液进行进一步处理和回收，从而得到高浓度的磷溶液。

2.3.2 生物堆浸法

磷矿生物选矿技术中的生物堆浸法和槽浸法是两种常用的浸出方法。生物堆浸法是一种在露天或室内将磷矿石与含有细菌的水混合，在一定的温度和pH条件下，通过细菌的生物氧化作用将矿石中的磷元素以可溶性磷酸盐形式释放出来的方法。该方法需要将磷矿石与含有细菌的培养液混合，并在一定的温度和pH 条件下进行培养。培养后，可以将含有磷的浸出液进行进一步的处理和回收，从而得到高浓度的磷溶液。生物堆浸法适用于处理品位较低、不宜采用化学选矿的磷矿石。

3 结束语

磷矿是一种重要的矿产资源，在工业和农业中都有着广泛应用。磷是生物体必需的元素之一，是细胞膜、核酸和骨骼的重要组成部分，同时也是植物生长和发育的关键营养元素。本次研究磷矿的选矿技术多种多样，应根据矿石的性质和提纯要求选择合适的选矿方法。物理选矿技术主要利用矿石的物理性质差异进行分离，化学选矿技术主要利用化学反应实现磷与杂质的分离，生物选矿技术则利用细菌的生物氧化作用实现磷的提取。