процесс добычи апатита

Добыча и переработка апатита: Обзор

апатит, группа фосфатных минералов, является основным источником фосфора, важнейший элемент жизни и важнейший компонент сельскохозяйственных удобрений.. Таким образом, добыча и переработка апатитовой руды является жизненно важной мировой отраслью.. Общий процесс обычно включает три основных этапа.: добыча полезных ископаемых богатая фосфатами горная порода (фосфоритная руда), Обогащение для увеличения содержания фосфатов за счет удаления примесей, и химическая обработка для производства полезной фосфорной кислоты и удобрений. Конкретные используемые методы существенно различаются в зависимости от геологической природы месторождения – осадочного ли оно. (самый распространенный) или вулканический - и его местоположение.

Методы добычи полезных ископаемых

Выбор технологии добычи диктуется глубиной и строением рудного тела..

• Открытая добыча полезных ископаемых (открытый карьер): Это самый распространенный метод, особенно для больших, приповерхностные осадочные отложения, обнаруженные в таких регионах, как Флорида. (США), Марокко, и Ближний Восток. Речь идет о снятии вскрышных пород (почва и скальные породы, покрывающие руду) с драглайнами, Лопаты, или роторные экскаваторы для обнажения фосфатной матрицы, который затем сверлится, взорванный, и транспортируется на переработку.
• Подземная добыча: Применяется, когда рудное тело залегает на значительной глубине.. Этот метод более сложен и дорогостоящ, но используется в некоторых местах, где невозможна открытая добыча полезных ископаемых.. Комнатно-колонновые методы широко распространены..

Процессы обогащения: Улучшение руды

Добытая фосфоритная руда содержит высокий процент примесей, таких как кремнезем., глина, и кальцит. Целью обогащения является отделение апатита от пустой породы для получения рыночного сырья. "сконцентрироваться." Доминирующим процессом является Пенная флотация, но другие методы также имеют решающее значение.

Процесс	принцип	Типичное применение
стирка & Скрининг	Удаляет глину и мягкие материалы с помощью гидравлических струй воды и разделяет частицы по размеру..	Начальный шаг для большинства осадочных руд, особенно те, у которых неконсолидированная матрица.
Пенная флотация	Использует химические реагенты, чтобы сделать частицы фосфата гидрофобными.; они прикрепляются к пузырькам воздуха и поднимаются на поверхность для сбора..	Первичный метод отделения фосфата от кварцевого песка (Кремнистые руды) и для дальнейшей очистки.
прокаливание	Нагревает руду до высоких температур (~1200-1400°С) для удаления органических веществ, карбонаты, и некоторые примеси.	Используется для высококарбонатных руд, где флотация неэффективна.; энергозатратный, но эффективный.
магнитная сепарация	Использует различия в магнитной восприимчивости минералов..	Может использоваться для удаления магнитных примесей из магматических апатитовых руд. (НАПРИМЕР., из России или Бразилии).

Например, на типичном предприятии по добыче фосфатов во Флориде, добытая матрица сначала перекачивается в виде шлама на обогатительную установку, где сита и гидроциклоны удаляют глину. Фракция размером с песок затем подвергается нескольким стадиям флотации, часто "флотация краго" где фосфат выплавляют из кварцевого песка — с получением концентрата в среднем около 30% P₂O₅.

химическая обработка: От камня к удобрению

Обогащенный фосфатный концентрат подвергается химической обработке, чтобы сделать его растворимым для растений..

1. Атака серной кислоты (Мокрый процесс): Над 90% фосфорной кислоты получают этим методом. Концентрат реагирует с серной кислотой в серии реакторов.:
   Ca₅(PO₄)₃F + 5H₂SO₄ + 10H₂O → 3H₃PO₄ + 5CaSO₄·2H₂O + HF
   Полученный фосфогипс (сульфат кальция) отфильтровывается. плавиковая кислота (ВЧ) побочный продукт преобразуется в кремнефтористоводородную кислоту или безопасно удерживается.
2. Производство удобрений: Полученную фосфорную кислоту можно:
   • Нейтрализуется аммиаком для производства аммонийно-фосфатных удобрений. (НАПРИМЕР., Моноаммонийфосфат - КАРТА, Диаммонийфосфат - ДАП).
   • Дальнейшая обработка нагреванием для получения суперфосфатов или тройных суперфосфатов. (ТСП).

Реальный случай: Дж. Р.. Шахта Дымный Каньон компании Simplot (США)

Сейчас в рекультивации, Смоки-Каньон на юго-востоке Айдахо представляет собой наглядный пример магматической переработки апатита с учетом его геологии.. Руда твердых пород добывалась открытым способом, но требовала другого потока обогащения, чем осадочные месторождения, из-за ее минералогии, заключенной в карбонатно-силикатной породе..

• Процесс: После дробления и измельчения, руда подверглась флотация, специально разработанная для магматических руд, богатых карбонатами. В качестве коллекторов использовалась комбинация жирных кислот и мазута..
• Ключевая особенность: Важным шагом стало использование фосфорной или серной кислоты в качестве депрессора карбонатных минералов при флотации. ("кальцитовая депрессия"), обеспечение селективного извлечения апатита.
• Выход: Затем концентрат транспортировался по шламопроводу на завод по производству удобрений Simplot в Покателло для химической переработки в фосфорную кислоту и твердые удобрения, такие как DAP..

Этот случай показывает, что технологические схемы переработки апатита не являются универсальными, а разрабатываются с учетом минералогии конкретного месторождения..

---

Часто задаваемые вопросы

1. Каковы основные экологические проблемы при добыче апатита??
Основные опасения включают нарушение ландшафта в результате открытой добычи полезных ископаемых., потребление воды и загрязнение технологической водой/химикатами (НАПРИМЕР., фторидные соединения), и управление большими объемами хвостохранилищ и штабелей фосфогипса.. Современные операции регулируются строгими правилами, требующими комплексных систем управления водными ресурсами., Контроль пыли, планы рекультивации земель после добычи полезных ископаемых, и все более инновационные подходы к утилизации фосфогипса.

2. Почему мы не можем использовать необработанный фосфорит непосредственно в качестве удобрения??
Большинство природных фосфоритов плохо растворяются во влаге почвы., что делает фосфор практически недоступным для растений в течение короткого вегетационного периода.. Химическая обработка серной кислотой превращает ее в водорастворимые формы, которые растения могут легко усваивать через корни..

3 . Чем отличаются осадочные месторождения апатита от магматических??
осадочные отложения (НАПРИМЕР., Марокко, Флорида) образуются из морских отложений; это более мягкие, часто рыхлые пески/глины, богатые франколитом. (карбонат-фторапатит). Магматические отложения (НАПРИМЕР., Кольский полуостров-Россия Бразилия) форма из магмы; это руды твердых пород, в которых кристаллы апатита заперты во вмещающих породах, таких как карбонатиты, требующие более тонкого измельчения, различные схемы реагентов при флотации.

4 Под угрозой ли мировые поставки апатита?
Несмотря на то, что в мире не так уж мало высококачественных, легко извлекаемых запасов, географически они сконцентрированы. 70% мировые запасы создают геополитические соображения Долгосрочная устойчивость направлена ​​на повышение эффективности добычи полезных ископаемых переработку фосфора из потоков отходов, таких как навоз, пищевые отходы, сокращение потерь, стоков в сельском хозяйстве