روش های بهره برداری از سنگ فسفات چیست؟

1 خلاصه ای از معدن فسفات

سنگ های فسفات در طبیعت عمدتا به نوع آپاتیت (به عنوان مثال، فلوراپاتیت Ca5 ((PO4) 3F) و فسفوریت رسوب (به عنوان مثال، کولوفانیت) طبقه بندی می شوند.به دلیل تغییرات قابل توجهی در درجه سنگ خام (محتوای P2O5 بین 5٪ تا 40٪)، فرآیندهای بهره برداری به طور معمول برای افزایش درجه برای پاسخگویی به استانداردهای صنعتی (P2O5 ≥ 30٪) مورد نیاز است.

سنگ های فسفات غنی از فسفر هستند و عمدتا برای استخراج فسفر و تولید محصولات شیمیایی مرتبط مانند کود های فسفات شناخته شده استفاده می شوند.و همچنین مواد شیمیایی صنعتی رایج مانند فسفر زرد و فسفر قرمزاین مواد مبتنی بر فسفر، که از سنگ های فسفات گرفته شده اند، کاربردهای گسترده ای در کشاورزی، مواد غذایی، پزشکی، مواد شیمیایی، نساجی، شیشه، سرامیک و صنایع دیگر دارند.

با توجه به شناور بودن عموماً فوسفات، شناور کردن رایج ترین روش بهره برداری است.

2 روش های بهره برداری از سنگ فسفات
 

انتخاب فرآیندهای بهره برداری از سنگ فوسفات بستگی به نوع سنگ، ترکیب مواد معدنی و ویژگی های انتشار دارد. روش های اصلی عبارتند از:
پاکسازی و پاکسازی، جدایی گرانشی، شناور شدن، جدایی مغناطیسی، بهره برداری شیمیایی، طبقه بندی فوتو الکتریکی و فرآیندهای ترکیبی.

2.1 فرآیند پاکسازی و پاکسازی

این روش به ویژه برای سنگ های فاسفاتی که به شدت آلوده به آب و هوا هستند و حاوی خاکستری بالا هستند (مانند برخی از فسفوریت های رسوب شده) مناسب است.

خرد کردن و غربالگری:معدن خام به اندازه ذرات مناسب خرد می شود (به عنوان مثال، کمتر از 20 میلی متر)
پاک کردن:استفاده از ماشین های پاک کننده (مانند ماشین های پاک کننده خندق) با تحریک آب برای جدا کردن گل و شیری های ظریف
پاکسازی:استفاده از هیدروسیکلون ها یا طبقه بندی کننده های مارپیچی برای حذف ذرات شیری کوچکتر از 0.074 میلی متر

مزایا:ویژگی های کار ساده و هزینه کم، قادر به افزایش درجه P2O5 2-5%
محدودیت ها:نشان دهنده اثربخشی محدود برای پردازش سنگ معدن با مواد معدنی نزدیک به هم

2.2 جدایی گرانشی

این روش برای سنگ هایی که فوسفات معدنی و گانگ تفاوت های چگالی قابل توجهی دارند (به عنوان مثال، انجمن های آپاتیت و کوارتز) قابل استفاده است. تجهیزات رایج استفاده شده عبارتند از:

دستگاه های جیگینگ:ایده آل برای پردازش معدن ذرات ضخیم (+ 0.5mm)

غلظت کننده های مارپیچی:برای جدا کردن ذرات متوسط (0.1-0.5mm) موثر است

میز های تکان دهنده:تخصصی برای جداسازی دقیق

مزایا:فرآیند بدون مواد شیمیایی، که آن را به ویژه برای مناطق کمبود آب مناسب می کند

محدودیت ها:نرخ بازیافت نسبتاً پایین (حدود 60-70٪) ؛ برای پردازش سنگ ذرات بسیار ظریف ناکارآمد است

2.3 روش شناور

گسترده ترین تکنولوژی استفاده شده برای استفاده از سنگ های فسفات، به ویژه برای پردازش موثر است: سنگ های کولوفانیت درجه پایین، انواع سنگ پیچیده منتشر شده

2.3.1 فلاتاسیون مستقیم (فلاتاسیون فوسفات معدنی)

طرح واکنش دهنده:

جمع کننده:اسیدهای چرب (به عنوان مثال اسید اولئیک، صابون پارافین اکسید شده)

افسرده کننده:سیلیکات سدیم (برای افسردگی سیلیکات) ، نشاسته (برای افسردگی کربنات)

تغییر دهنده pH:کربنات سدیم (تعدیل pH به ۹-۱۰)

جریان فرآیند:

سنگ معدنی 70 تا 80٪ از طریق 0.074mm

2پولپ را به ترتیب با فشار دهنده ها و جمع کننده ها آماده کنید

مواد معدنی فوسفات شناور

4توسعه آب برای تولید محصول نهایی

نوع معدن قابل استفاده:معدن فسفات سیلیکونی (مجموعه فسفات و کوارتز)

2.3.2 تعویض شناور (تعویض شناور مواد معدنی گانگ)

طرح واکنش دهنده:

جمع کننده:ترکیبات آمینه (به عنوان مثال، دودسیلامین) برای فلاتاسیون سیلیکات

افسرده کننده:اسید فسفوریک برای فشرده سازی مواد معدنی فسفات

سنگ معدنی قابل استفاده:سنگ آهن فوسفات گچ (جمعیت های فوسفات-دلومیت/کلسیت)

2.3.3 شناور دوگانه عقب

یک فرآیند دو مرحله ای: فلاتاسیون اولیه کربنات ها؛ فلاتاسیون ثانویه سیلیکات ها

کاربرد:سنگ آهن فوسفات سیلیکوس-کلکریز (به عنوان مثال، ذخایر یوننان/گویژو در چین)

مزایا:قادر به پردازش سنگ معدنی با درجه پایین (P2O5 < 20٪) ، درجه غلظت بیش از 30٪ را به دست می آورد

ارزش های عمومی شناور:سازگاری بالا برای سنگ های پیچیده، نرخ بهبود بالاتر (80-90٪)

محدودیت ها:هزینه های بالای واکنش کننده، نیاز به تصفیه فاضلاب، کاهش بهره وری برای فوق العاده نازک (-0.038mm)

2.4 جداسازی مغناطیسی

برای جدا کردن مواد معدنی مغناطیسی (به عنوان مثال، مغناطیس، ایلمنیت) از سنگ های فسفات استفاده می شود.

انواع فرآیند:

جداسازی مغناطیسی کم شدت (LIMS):
مواد معدنی قوی مغناطیسی را از بین می برد (طاقت میدان مغناطیسی: 0.1-0.3 تسلا)

جداسازی مغناطیسی با شیب بالا (HGMS):
فرآوری مواد معدنی کم مغناطیسی (به عنوان مثال، همیتیت)

کاربردهای معمول:

حذف آهن از غلظت های فسفات (به عنوان مثال، سنگ های آپاتیت شبه جزیره کولا در روسیه)

در ترکیب با شناور برای افزایش کیفیت غلظت

2.5 بهره مندی از مواد شیمیایی

به طور عمده برای سنگ های فوسفات مغنیزیوم بالا استفاده می شود. روش های اصلی پردازش عبارتند از:

روش آبشوری اسیدی:

از اسید سولفوریک یا هیدروکلریک برای حل کربنات استفاده می کند

به طور موثر محتوای MgO را کاهش می دهد

روش کالسیناسیون و هضم:

شامل سرخ کردن در دمای بالا و سپس شستشوی آب برای حذف منیزیم (به عنوان مثال، درمان سنگ گایزو فوسفات)

مزایا:امکان حذف عمیق ناخالصی ها (محتوای MgO < 1٪)

معایب:مصرف انرژی بالا، چالش های بزرگ خوردگی تجهیزات

2.6 دسته بندی فتو الکتریکی

به طور عمده برای غلظت مقدم خام فسفات با دانه های بزرگ (+ ذرات 10 میلی متر) استفاده می شود.

اصل کار:

از سنسورهای اشعه ایکس یا نزدیک به مادون قرمز برای تمایز مواد معدنی فسفات از گنگ استفاده می کند

از جت های هوا با فشار بالا برای جدایی فیزیکی استفاده می کند

مزیت های اصلی:

رد زودهنگام زباله ها به طور قابل توجهی هزینه های خرد کردن پایین را کاهش می دهد

کاربرد صنعتی:

به طور گسترده ای توسط تولید کنندگان عمده فسفات (به عنوان مثال، مراکش، اردن)

2.7 فرآیندهای سودآوری ترکیبی

سنگ های فوسفاتی پیچیده معمولاً نیاز به جریان های پردازش یکپارچه دارند، با پیکربندی های نمایان از جمله:

مدار پاکسازی-ازشکنش-فلوتیشن
(برای ذخایر فسفات در استان هوبی چین درخواست شده است)

ترکیب گرانشی- مغناطیسی- شناور
(برای معادن آپاتیت برزیلی موثر است)

سیستم کالسیناسیون - هضم - شناور
(برای معادن فوسفات مغنیسیوم بالا بهینه شده است)

3فوسفات فلوتاسیون

3.1 تغییر دهنده های pH

کربنات سدیم به عنوان تغییر دهنده اصلی pH در سیستم های شناور فوسفات عمل می کند. نقش های چند منظوره آن عبارتند از:

آب پاشی pH:قلیایی پایدار (معمولا pH 9-10) را حفظ می کند

کنترل یون:برای کاهش مصرف عامل اسید چرب، یون های مضر Ca2+/Mg2+ را بارگذاری می کند

اثرات همبستگی:در صورت استفاده ترکیبی، باعث افزایش فشار سیلیکات (به عنوان مثال سیلیکات سدیم) می شود.

پراکندگی:از طریق پپتيزاسیون از تجمع شیری جلوگیری می کند

3.2 داروهای افسرده کننده

فشرده کننده های فلاتاسیون فسفات توسط انواع معدنی هدف طبقه بندی می شوند:

داروهای سرکوب کننده سیلیکات:

سیلیکات سدیم: به طور گسترده ای در فلاتاسیون مواد معدنی اکسید استفاده می شود

*به طور موثر مواد معدنی سیلیکات/الومینیوسیلیکات را کاهش می دهد

* قابلیت پخش دوگانه را فراهم می کند

نشاسته اصلاح شده: قابلیت کاهش کوارتز را نشان می دهد

داروهای خنک کننده کربنات:

تانین های مصنوعی: استاندارد صنعتی برای کاهش گانگی کربنات

*به ویژه در سنگ آهک فوسفات موثر است

مواد افسرده کننده فسفات (استفاده در چین):

اسیدهای غیر ارگانیک: اسید سولفوریک، اسید فسفوریک و مشتقات آن

3.3 جمع کننده ها

جمع آوری کننده های آنیونیک:
واکنش دهنده های اسید چرب بیشترین استفاده را در جمع آوری آنیون ها در فلاتاسیون فسفات دارند.

جمع آوری کننده های کتیونیک:
عمدتاً در فلاتاسیون معکوس برای از بین بردن ناخالصی های آهنی/سیلیس استفاده می شود:

* جمع آوری کننده های مبتنی بر آمین: دسته غالب شامل: آمین های چرب، پلی آمین ها، آمیدها، آمین های اتیری (تعدیل گروه اتیری خاص برای گسترش بیشتر مواد خمیر) ، آمین های فشرده شده،نمک های آمونیوم چهارگانه

*آمینهای اتیری: قابلیت جمع آوری سیلیکات برتر را نشان می دهند، به ویژه در کاربردهای desilication موثر است

جمع آوری کننده های آمفوتریک:
ترکیبات آلی قطبی حاوی هر دو گروه کاربردی آنیونیک و کتیونیک:

* رفتار وابسته به pH: کاتیونیک در محیط اسیدی، آنیونیک در شرایط قلیایی، الکترون خنثی در نقطه ایزو الکتریکی

*گروه های متداول: اسیدهای آمینو کاربوکسیلیک، اسیدهای آمینو سولفونیک، اسیدهای آمینو فسفونیک، انواع آمینو استر، ترکیبات آمید کاربوکسیل

جمع آوری کننده های غیر یونیک:
عمدتا روغن های هیدروکربنی و استرها: به دلیل شناور بودن طبیعی متوسط آپاتیت، نیاز به دوز بالاتر دارند. اغلب به عنوان سینرژیست ها با کلکتورهای یونی برای افزایش عملکرد استفاده می شود.

4روند توسعه در بهره برداری از فسفات

پردازش مواد معدنی سبز:

توسعه واکنش های شناور غیر سمی (به عنوان مثال، جمع آوری کننده های بیولوژیکی)

سیستم های پیشرفته بازیافت فاضلاب (تکنولوژی های تصفیه غشا)

دسته بندی هوشمند:

ادغام طبقه بندی فوتو الکتریکی با تشخیص هوش مصنوعی

بهبود قابل توجهی در کارایی جداسازی سنگ معدن

استفاده از معدن کم درجه:

تکنولوژی های آبشوری میکروبی (تطبيقات باکتری های محلول کننده فسفات)

استفاده کامل از خروجی:

بازیافت عناصر زمین های نادر (به عنوان مثال یتریوم و لانتانیوم از زباله های فسفات چینی)

5نتیجه گیری

استفاده از فوسفات نیاز به فرآیندهای متناسب با ویژگی های معدن دارد. در حالی که شناور شدن در حال حاضر روش غالب است،جدول های جریان یکپارچه و فن آوری های سبز نشان دهنده مسیر آینده هستندبا افزایش تقاضای جهانی برای منابع فسفر،توسعه فن آوری های بهره وری بالا و زیست محیطی پایدار برای پیشرفت صنعت به طور فزاینده ای حیاتی خواهد شد.