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| 天然磷矿 |
基本概述编辑本段回目录
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| 磷矿石 |
自然界中已知的含磷矿物大约有120多种，分布广泛。但是按其质和量都能达到可以开采利用的含磷矿物则不过几种。在工业上作为提取磷的主要含磷矿物是磷灰石，其次有硫磷铝锶石、鸟粪石和蓝铁石等。自然界中磷元素约有95%集中在磷灰石中。
矿产资源编辑本段回目录
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| 磷矿 |
世界磷矿分布很广,储量约为130Gt。中国磷矿储量在10Gt以上，主要分布在云南、贵州、四川、湖北和湖南五省。1981年世界磷矿产量为138Mt(实物)，生产国有30多个，主要是美国、苏联和摩洛哥，约占总产量的79％，中国近年来的磷矿产量约为10Mt（折算成30％P2O5）。
磷灰石［Ca5(OP4)3(F,Cl,OH)］的主要化学成分是磷酸钙，其中还含有氟、氯等元素。磷灰石晶体呈六方柱状，集合体呈粒状、致密块状、土状和结核状等。无杂质者为透明，常见的浅绿、黄绿、褐红、浅紫色。玻璃或油脂光泽。比重3.18～3.21g/cm3。硬度5。加热后发绿光。自然界中最常见的、能够组成矿床的有以下5类：氟磷灰石、氯磷灰石、碳磷灰石、羟磷灰石、碳氟磷灰石。
分类分布编辑本段回目录
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| 方解石 |
多数的磷矿物是氟磷灰石，其纯矿物的组分是Ca5F(PO4)3,但纯氟磷灰石较少见,其组分具有不同程度的原子取代现象。如镁、锶和钠可取代钙；氢氧根和氯可取代氟；砷和钒可取代磷；碳酸根加氟可取代磷酸根等。具有取代组分和结构的氟磷灰石称为细晶磷灰石或碳磷灰石。美国人J.R.莱尔和G.H.麦克莱伦对数百个磷矿样进行了组分和结构研究，给出细晶磷灰石的实验表达式为：Ca10-a-bNaaMgb(PO4)6-x(CO3)xF0.4xF2，式中α、b和x分别为钠、镁和碳酸根的摩尔含量。这种取代现象对磷矿物的性质产生明显影响。例如随着碳酸根取代量x值的增加,磷矿的反应活性提高。商品磷矿中磷矿物的x值可为0～1.2,纯氟磷灰石含42.2％P2O5。细晶磷灰石中五氧化二磷的含量随碳酸根的取代程度的提高而下降。取代程度最高的细晶磷灰石的最低五氧化二磷含量为34％。很多磷矿物中的氟被氢氧根取代，其中有些磷酸根亦被碳酸根取代成为低氟磷矿，它们常常具有较高的反应活性，如南太平洋的一部分瑙鲁磷矿和圣诞岛磷矿等。
磷锶铝石：标准磷锶铝石的理论化学式为SrAl3(PO4)2(OH)5·H2O，化学成分P2O530.77%，SrO22.45%，Al2O333.12%。磷锶铝石相当坚硬，小刀不能刻划。比重3.11。由于P2O5含量高，因此除可作为磷矿利用外，同时含大量的锶和稀土元素，可综合利用。四川什邡磷矿中的硫磷铝锶矿层是一种含硫和钙的变种。
蓝铁矿：属水的磷酸盐，化学式为Fe3(PO4)2·8H2O，主要成分：P2O528.30%，FeO43.0%，H2O28.7%。通常呈柱状，有时扁平，有时呈圆球状、片状、放射状、纤维状、土状等。比重2.68±0.01。新鲜晶体无色透明，具玻璃光泽，颜色为浅蓝色或浅绿色，强氧化后呈深蓝色、暗绿色或蓝黑色，容易识别。蓝铁矿主要产于含有机质较多的褐煤、泥炭、森林土壤中，也与沼铁矿共生。在含海绿石的砂质磷块岩中也有蓝铁矿。有些蓝铁矿为原生铁铝磷酸盐矿物风化的产物。除上述外常见的磷酸盐矿物还有银星石、磷铝石、红磷铁石等。
伴生矿物 编辑本段回目录
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| 磷矿石 |
天然磷矿开发的经济因素一般有：①资源的地理位置和交通运输条件；②采矿和富集的费用；③产品的品位，质量和市场价格；④是否引起环境污染。
工艺特性编辑本段回目录
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| 磷矿 |
沉积变质岩型磷灰岩：其贮量占总贮量的23%，主要分布在江苏、安徽、湖北等省。一般情况下，由于风化，矿石松散、含泥高，采用擦洗、脱泥工艺即可获得合格磷精矿，有时也加上浮选工艺。云南滇池地区有许多矿山均采用此工艺，生产成本较低。此类矿是工业价值最大的磷矿。
沉积岩型磷块岩：是世界各国中的主要类型，我国此类型矿石贮量占总贮量的70%，主要分布在中南和西南。而云、贵、川、鄂、湘五省又占该类型贮量的78%，可说是磷矿之乡。此类矿选矿难度最大，其特点是：
（1）磷灰石嵌布粒度细，呈均质胶体或隐晶、微晶质。磷矿集合体多为鲕粒、假鲕粒结构。在鲕粒之间，甚至于在鲕粒内部，常混入数量不等的碳酸盐，硅质等泥质矿物。选矿一般磨至80~90%-320目方能单体解离。由于磨矿粒度细，增加了矿物表面能、非选择性团聚、药剂的非选择性吸附，使不同矿物之间的可浮性差别减小，因此给浮选分离带来困难。
（2）我国磷矿主要属碳氟磷灰石系列。磷灰石晶格中的PO42-被CO32-部分取代。按CO32-取代的程度把该系列的磷灰石分为：微碳氟磷灰石、低碳氟磷灰石、碳氟磷灰石、高碳氟磷灰石。不仅使P2O5理论值下降，而且使磷矿物晶包参数α变小、结晶程度差，因而可浮性逐渐下降。
（3）矿石中一般都含有钙质和硅质矿物，当二者在一块时，选矿程度更难。因方解石、白云石与磷灰石都含有同名离子Ca++，二者可浮性接近，当用脂肪酸类补收剂时，比较难分选。
采矿方法 编辑本段回目录
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| 磷矿 |
磷矿的富集目标是最大限度地分离去除杂质矿物，提高磷矿的品位和质量。富集工艺包括下列一些单元操作：
①破碎和粉碎
降低矿石的粒度,使磷矿物与杂质矿物单体解离，磷矿中的磷矿物和杂质矿物常不同程度地胶结在一起，只有磨碎到一定粒度，才能解离，其磨细程度决定于磷矿物和杂质矿物的粒度大小。这一操作常常是磷矿富集的基本步骤。
②水洗
用来分离细的矿粒,如磷矿泥、粘土矿和细粒石英等。由于湿矿泥常粘附在磷矿上，有时形成泥团,要用擦洗方法使其分散,然后才能分离。水洗还可除去某些可溶物质，如氯化钠和煅烧磷矿中的游离石灰等。
③分级
粉碎和水洗后往往需要分级。常用的分级设备是湿筛、水力旋流器和螺旋分级机等。
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| 羟磷灰石 |
利用磷矿物和杂质矿物的不同表面性质，使用浮选剂使磷矿物浮起，达到分离的目的，这种操作称为正浮选。另一种是使杂质矿物浮起，磷矿物下沉,则称为反浮选。为了使分离更加有效，常需加抑制剂，抑制某种矿物上浮。从浮选机中得到的含有磷矿物的矿浆经增稠、过滤和脱水即可得精矿。
⑤磁性分离
用磁选机把磷矿中的磁性杂质矿物分离除去。
⑥光电分离 利用磷矿物和杂质矿物的不同颜色，以光电元件进行识别，并控制压缩空气射流把磷矿与杂质矿物分开。
⑦煅烧
用来脱除磷矿中的有机物、二氧化碳和一部分氟，煅烧温度根据不同目的为400～1400℃。
⑧重介质分离
利用磷矿物和杂质矿物密度不同，选择一种介质，其密度介于两者之间，使一种矿物在介质中上浮，另一种下沉，达到分离目的。磷矿富集工艺根据具体情况而定。美国佛罗里达磷矿富集工艺包括湿筛分级，脱泥和浮选等主要工序。摩洛哥富磷矿的富集工艺包括破碎分级、水洗、湿筛、脱泥和脱水等工序。
应用价值编辑本段回目录
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| 磷矿 |
磷矿又是重要的化工矿物原料。部分磷矿用于制取纯磷(黄磷、赤磷)和化工原料，少量用作动物饲料。赤磷用于制造火柴和磷化物。黄磷有剧毒，可制农药，还可以制燃烧弹、曳光弹、信号弹、烟幕弹、发火剂；磷与硼、铟、镓的磷化物用于半导体工业。冶金工业中用于炼制磷青铜、含磷生铁、铸铁等。磷酸锆、磷酸钛、磷酸硅等可作涂料、颜料、粘结剂、离子交换剂、吸附剂等。磷酸钠、磷酸氢二钠用于净化锅炉用水。后者还可制人造丝。六聚偏磷酸钠可作水的软化剂和金属防腐剂，磷酸钙盐用于动物饲料添加剂，磷的衍生物用于医药。磷酸二氢铝胶材料耐火度高、耐冲击性好、耐腐蚀性强、电性能优越，用于尖端技术中。氟磷灰石晶体是最理想的激光发射材料，磷酸盐玻璃激光器已得到应用。
前景展望编辑本段回目录
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| 磷矿 |
有些矿区已产生了较好的经济效益。但大多数矿山、特别是沉积型磷矿的研究仍处在半工业性试验阶段。近年来选矿科研工作所取得的新进展概述如下：
（1）硅质型磷矿：这类矿脉石主要是石英、玉髓之类的硅质矿物，它与磷灰石可浮性差距大。虽然磷矿粒度微细，一般情况下仍比较好选。常用药剂为碳酸钠、水玻璃、氧化石腊皂。工艺较简单、指标也较高，但磨矿粒度较细，相对能耗也高。
（2）钙质型磷矿：脉石主要为方解石、白云石，其选矿难度相对要小点。科研工作者制定了以下流程方案。
反浮选：即抑制磷、浮选钙质。用硫酸调矿浆pH值，磷酸抑制磷灰石，氧化石腊皂浮白云石、方解石。
焙烧——消化法：原矿破碎到一定粒度时，在1000℃下焙烧，熟料用水消化、分级。粗级别即为磷精矿。焙烧烟气中可回收碘，CO2气体返至含石灰乳的尾矿浆，以中和石灰乳，生成碳酸钙排至尾矿场。此工艺可获得高品级磷精矿，含P2O538%，回收率达97%。
光电选：当采矿中混入钙质围岩、以及矿石本身有较粗的钙质矿物时，可采用光电选预选出部分钙质矿物，减少了下一步的磨矿负荷。
（3）硅—钙质沉积磷块岩
这类型选矿难度最大，是选矿工作者一直攻克的难关。因此研究工作比较深、比较广。有些矿区已使用了新技术，并取得了较好效果。但大部分仍处于研究阶段，或半工业性阶段。近年来科研新进展概述如下。
反—正浮选：先选出钙质矿物，然后选磷矿。在H2SO4介质中用脂肪酸浮钙质矿，用磷酸或P201抑制磷灰石。然后再选磷灰石。此工艺实现了较粗磨条件下的常温浮选，浮选温度可降至9℃。另一方面，钙质和磷矿都含有同名离子—Ca++，用脂肪酸类辅收剂浮钙质矿物时难免造成磷灰石的损失。相反Ca质矿物选不好时，磷精矿中的MgO仍大于1.5%。本工艺适用于含Ca矿物较低的矿石。
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| 磷矿 |
重—浮联合流程：用水力旋流器可得一部分磷精矿（沉砂），这样将减少三分之一的浮选量。药剂也将减少三分之一。从而降低了成本。对于磷灰石型磷矿，属易选矿石。但其品位低，通常P2O5<10%，若单一回收磷在经济上是不合算的，必须开展综合利用。而该类型磷矿均含有多种可供综合利用的有用矿物，如铁、钛、钒、铂族、碘、石榴石、蛭石、黑云母、透辉石等。只要综合利用搞上去，此类矿石的经济效益是可观的。如承德马营磷矿就是一例。
磷灰石型磷矿大部分分布在北方数省，又常称北方低品位磷矿。由于低品位磷矿未全面开发，因此北方数省属缺磷省分，长期依靠南方的磷资源。从国家工业布局来说，南磷北调显然是不合理的。因此进入21世纪的中国，北方磷矿的开发将提到议事日程。
