Quali sono i metodi per il beneficiamento del minerale di fosfato?

1 Visualizzazione del fosfato

I minerali di fosfato in natura sono principalmente classificati in apatite (ad esempio, fluorapatite Ca5 ((PO4) 3F) e fosforite sedimentaria (ad esempio, collophanite).A causa delle notevoli variazioni dei gradi di minerale grezzo (contenuto di P2O5 compreso tra il 5% e il 40%), sono in genere necessari processi di beneficiation per migliorare il grado per soddisfare gli standard industriali (P2O5 ≥ 30%).

I minerali fosfatici sono ricchi di fosforo, utilizzati principalmente per l'estrazione del fosforo e la produzione di prodotti chimici correlati, come i fertilizzanti fosfatici ampiamente conosciuti,come anche le sostanze chimiche industriali comuni come il fosforo giallo e il fosforo rossoQuesti materiali a base di fosforo, derivati da minerali di fosfato, trovano ampie applicazioni in agricoltura, alimentare, medicina, chimica, tessile, vetro, ceramica e altre industrie.

Dato l'elevata flottabilità dei minerali fosfatici, la galleggiatura è il metodo di bonificazione più comunemente utilizzato.

2 Metodi di beneficiamento del fosfato
 

La selezione dei processi di bonifica del minerale di fosfato dipende dal tipo di minerale, dalla composizione minerale e dalle caratteristiche di diffusione.
Sfregamento e desliming, separazione gravitazionale, flottazione, separazione magnetica, beneficiamento chimico, selezione fotoelettrica e processi combinati.

2.1 Processo di scrubbing e deliming

Questo metodo è particolarmente adatto per minerali di fosfato fortemente avvelenati con un elevato contenuto di argilla (come alcuni fosforiti sedimentari).

Triturazione e selezione:Il minerale grezzo viene frantumato fino a raggiungere una dimensione di particelle adeguata (ad esempio inferiore a 20 mm)
Sfregamento:Utilizzo di lavastoviglie (come le lavastoviglie a vasca) con agitazione dell'acqua per separare argilla e melme fini
Disliming:Utilizzo di idrocicloni o classificatori a spirale per rimuovere le particelle di fango inferiori a 0,074 mm

Vantaggi:Caratteristiche di funzionamento semplice e basso costo, in grado di aumentare il grado di P2O5 del 2-5%
Limitazioni:Dimostra un'efficacia limitata per la lavorazione di minerali strettamente interconnessi

2.2 Separazione gravitazionale

Questo metodo è applicabile a minerali in cui i minerali fosfatici e il gangue presentano differenze di densità significative (ad esempio, associazioni apatite-quartzo).

Macchine per il jigging:Ideale per la lavorazione del minerale a grana grossa (+ 0,5 mm)

Concentratori spirali:Efficace per la separazione di particelle medie-fine (0,1-0,5 mm)

Tavoli di scossa:Specializzati per la separazione di precisione

Vantaggi:Processo privo di sostanze chimiche, che lo rende particolarmente adatto alle regioni a scarsità d'acqua

Limitazioni:Relativamente bassi tassi di recupero (circa 60-70%); inefficace per la lavorazione di minerali a particelle ultrafine

2.3 Metodo di flottazione

La tecnologia di beneficiamento più diffusa per i minerali fosfatici, particolarmente efficace per la lavorazione: minerali di collofanite di basso grado, tipi di minerali disseminati complessi

2.3.1 Flottazione diretta (flottazione minerale fosfato)

Schema dei reagenti:

Collettore:Acidi grassi (ad esempio acido oleico, sapone paraffinico ossidato)

Depressivo:Silicato di sodio (per la depressione dei silicati), amido (per la depressione dei carbonati)

Modificatore di pH:Carbonato di sodio (adeguando il pH a 9-10)

Flusso di processo:

1Smalzare il minerale al 70-80% passando per 0,074 mm

2Pulpa di condizionamento in sequenza con depensori e collettori

3Fossati minerali galleggianti

4Concentrati di acqua per ottenere il prodotto finale

Tipo di minerale applicabile:minerali di fosfato siliceo (associazione fosfato-quarzo)

2.3.2 Flottazione inversa (flottazione dei minerali di gangue)

Schema dei reagenti:

Collettore:Composti di amine (ad esempio, dodecilamina) per la flottazione dei silicati

Depressivo:Acido fosforico per la depressione minerale di fosfati

Altri minerali:minerali calcari di fosfato (associazioni fosfato-dolomite/calcite)

2.3.3 Doppia flottazione inversa

Un processo in due fasi: 1Flotazione primaria dei carbonati; 2Flotazione secondaria dei silicati

Applicabilità:Minere di fosfato silicio-calcareo (ad esempio, giacimenti dello Yunnan/Guizhou in Cina)

Vantaggi:Capaci di trasformare minerali di basso grado (P2O5 < 20%), ottenendo gradi di concentrato superiori al 30%

Meriti generali della flottazione:Alta adattabilità per minerali complessi, tassi di recupero superiori (80-90%)

Limitazioni:Alti costi dei reagenti, richiede il trattamento delle acque reflue, ridotta efficienza per i reagenti ultrafini (-0,038 mm)

2.4 Separazione magnetica

Applicato per la separazione di minerali magnetici (es. magnetite, ilmenite) dai minerali fosfatici.

Varianti di processo:

Separazione magnetica a bassa intensità (LIMS):
Rimuove minerali fortemente magnetici (intensità del campo magnetico: 0,1-0,3 Tesla)

Separazione magnetica ad alto gradiente (HGMS):
Processo di minerali magneticamente deboli (ad esempio, ematite)

Applicazioni tipiche:

Rimozione del ferro dai concentrati di fosfato (ad esempio, minerali di apatite della penisola di Kola in Russia)

Combinato con la flottazione per migliorare la qualità del concentrato

2.5 Benefici chimici

Utilizzato principalmente per minerali refrattari ad alto contenuto di fosfato di magnesio (l'elevato contenuto di MgO influisce negativamente sulla produzione di acido fosforico).

Metodo di lisciviazione acida:

Utilizza acido solforico o cloridrico per sciogliere i carbonati

Riduce efficacemente il contenuto di MgO

Metodo di calcinazione-digestione:

Si tratta di una torrefazione ad alta temperatura seguita da un lavaggio con acqua per la rimozione del magnesio (ad esempio, trattamento del fosfato di Guizhou)

Vantaggi:Consente la rimozione profonda delle impurità (contenuto di MgO < 1%)

Svantaggi:Consumo energetico elevato, problemi significativi di corrosione delle attrezzature

2.6 Sortito fotoelettrico

Applicato principalmente per la pre-concentrazione di minerali di fosfato a grana grossa (+ particelle da 10 mm).

Principio di funzionamento:

Utilizza sensori a raggi X o a infrarosso vicino per differenziare i minerali fosfatici dal gangue

Utilizza getti ad alta pressione per la separazione fisica

Vantaggi principali:

Il rifiuto precoce riduce significativamente i costi di macinazione a valle

Applicazioni industriali:

Ampiamente adottato dai principali produttori di fosfato (ad esempio, Marocco, Giordania)

2.7 Processi di beneficiamento combinato

I minerali fosfatici complessi richiedono in genere flussi di lavorazione integrati, con configurazioni rappresentative tra cui:

Circuito di lavaggio-slimaggio-flottazione
(Applicata per i giacimenti di fosfato della provincia di Hubei, Cina)

Combinazione gravitazionale-magnetico-flottazione
(efficace per i minerali brasiliani di apatite)

Sistema di calcinazione-digestione-flottazione
(ottimizzato per minerali ricchi di fosfato di magnesio)

3. Reagenti per la flottazione dei fosfati

3.1 Modificatori del pH

Il carbonato di sodio funge da modificatore primario del pH nei sistemi di flottazione dei fosfati.

Bufferazione del pH:Mantenere una stabilità dell'alcalinità (tipicamente pH 9-10)

Controllo degli ioni:Precipita ioni Ca2+/Mg2+ nocivi per ridurre il consumo di reagenti per acidi grassi

Effetti sinergici:Migliora i depressivi dei silicati (ad esempio, silicato di sodio) se utilizzati in combinazione

Dispersione:Previene l'agglomerazione di melma attraverso la peptizzazione

3.2 Depressivi

I depressivi per la flottazione dei fosfati sono classificati in base ai tipi di minerali bersaglio:

Depressivi silicatici:

Silicato di sodio: ampiamente utilizzato nella flottazione minerale di ossidi

*Deprime efficacemente i minerali silicati/aluminosilicati

*Fornisce doppia funzionalità di dispersione

Amido modificato: dimostra capacità di depressione del quarzo

Depressivi a base di carbonati:

Tannini sintetici: standard industriale per la depressione da gangue di carbonati

*Particolarmente efficace nei minerali calcari di fosfato

Depressivi fosfatici (pratica cinese):

Acidi/sali inorganici: acido solforico, acido fosforico e derivati

3.3 Collettori

Collettori anionici:
I reagenti per acidi grassi rappresentano i collettori anionici più utilizzati nella flottazione dei fosfati.

Collettori cationici:
Utilizzati principalmente nella flottazione inversa per la rimozione di impurità calcaree/siliciose:

*Collettori a base di amine: categoria dominante comprendente: amine grasse, poliamine, amidi, amine etere (modifica del gruppo etere per una maggiore dispersione dello slurry), amine condensate,Saldi di ammonio quaternari

*Amine eteriche: presentano una capacità superiore di raccolta dei silicati, particolarmente efficaci nelle applicazioni di desilicazione

Collettori anfoterici:
Composti organici polari contenenti sia gruppi funzionali anionici che cationici:

*Comportamento pH-dipendente: Cationico in media acidi, Anionico in condizioni alcaline, Electroneutrale al punto isoelettrico

*Varianti comuni: acidi amino-carbossilici, acidi amino-sulfonici, acidi amino-fosfonici, tipi di amino-esteri, composti amide-carbossilici

Collettori non ionici:
Principalmente oli e esteri di idrocarburi: richiedono dosi più elevate a causa della moderata flottabilità naturale dell'apatite, spesso utilizzati come sinergisti con collettori ionici per migliorare le prestazioni

4- Tendenza dello sviluppo della produzione di fosfati

Trasformazione di minerali verdi:

Sviluppo di reagenti di flottazione non tossici (ad esempio, raccoglitori a base biologica)

Sistemi avanzati di riciclaggio delle acque reflue (tecnologie di trattamento a membrana)

Ordinazione intelligente:

Integrazione del sorteggio fotoelettrico con il riconoscimento dell'IA

Miglioramento significativo dell'efficienza di separazione del minerale grezzo

Utilizzazione del minerale di basso grado:

Tecnologie di lisciviazione microbica (applicazioni di batteri solubbilizzatori di fosfati)

Concentrati di scarico Utilizzazione completa:

Recupero di elementi di terre rare (ad esempio, itrio e lantano provenienti da rifiuti di fosfato cinesi)

5Conclusioni

La riparazione del fosfato richiede processi personalizzati basati sulle caratteristiche del minerale.Le tecnologie verdi rappresentano la direzione futuraCon la crescente domanda globale di risorse di fosforo,lo sviluppo di tecnologie di beneficiamento ad alta efficienza e sostenibili per l'ambiente diventerà sempre più fondamentale per il progresso dell'industria.