quá trình khai thác apatit
Khai thác và chế biến Apatit: Tổng quan
apatit, một nhóm khoáng chất phốt phát, là nguồn phốt pho chính, một yếu tố thiết yếu cho sự sống và là thành phần quan trọng trong phân bón nông nghiệp. Do đó, việc khai thác và chế biến quặng apatit là một ngành công nghiệp quan trọng toàn cầu. Quá trình tổng thể thường bao gồm ba giai đoạn chính: Khai thác mỏ đá giàu photphat (đá photphat), sự hưởng lợi để tăng hàm lượng phốt phát bằng cách loại bỏ tạp chất, Và xử lý hóa chất để sản xuất axit photphoric và phân bón có thể sử dụng được. Các phương pháp cụ thể được sử dụng khác nhau đáng kể tùy thuộc vào bản chất địa chất của trầm tích - liệu đó có phải là trầm tích hay không. (phổ biến nhất) hoặc lửa—và vị trí của nó.
Phương pháp khai thác.jpg)
Việc lựa chọn kỹ thuật khai thác phụ thuộc vào độ sâu và cấu trúc của thân quặng.
- Khai thác bề mặt (hố lộ thiên): Đây là phương pháp phổ biến nhất, đặc biệt là đối với lớn, trầm tích gần bề mặt được tìm thấy ở các vùng như Florida (Hoa Kỳ), Ma-rốc, và Trung Đông. Nó liên quan đến việc loại bỏ quá tải (đất và đá bao phủ quặng) với dây kéo, xẻng, hoặc máy xúc gầu để làm lộ ra nền phốt phát, sau đó được khoan, bị thổi bay, và vận chuyển đi xử lý.
- Khai thác ngầm: Được sử dụng khi thân quặng nằm ở độ sâu đáng kể. Phương pháp này phức tạp và tốn kém hơn nhưng được sử dụng ở một số nơi mà việc khai thác bề mặt là không khả thi.. Kỹ thuật phòng và cột là phổ biến.
Quy trình hưởng lợi: Nâng cấp quặng
Đá photphat được khai thác có chứa tỷ lệ tạp chất cao như silic, đất sét, và canxit. Quá trình tuyển quặng nhằm mục đích tách apatit khỏi các vật liệu gangue này để tạo ra sản phẩm cấp thị trường. "tập trung." Quá trình chủ yếu là Tuyển nổi bọt, nhưng các phương pháp khác cũng rất quan trọng..jpg)
| Quá trình | nguyên tắc | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|
| rửa & Sàng lọc | Loại bỏ đất sét và vật liệu mềm thông qua tia nước thủy lực và tách các hạt theo kích thước. | Bước đầu tiên đối với hầu hết các quặng trầm tích, đặc biệt là những ma trận không hợp nhất. |
| Tuyển nổi bọt | Sử dụng thuốc thử hóa học để tạo ra các hạt phốt phát kỵ nước; chúng bám vào bọt khí và nổi lên bề mặt để thu thập. | Phương pháp cơ bản để tách photphat khỏi cát silic (Quặng silic) và để thanh lọc thêm. |
| nung | Làm nóng quặng đến nhiệt độ cao (~1200-1400°C) để loại bỏ chất hữu cơ, cacbonat, và một số tạp chất. | Được sử dụng cho quặng có hàm lượng cacbonat cao khi tuyển nổi không hiệu quả; tốn nhiều năng lượng nhưng hiệu quả. |
| tách từ | Khai thác sự khác biệt về độ nhạy từ giữa các khoáng chất. | Có thể được sử dụng để loại bỏ tạp chất từ tính từ quặng apatit lửa (VÍ DỤ., từ Nga hoặc Brazil). |
Ví dụ, tại một hoạt động phốt phát điển hình ở Florida, Ma trận khai thác lần đầu tiên được bơm dưới dạng bùn đến nhà máy rửa, nơi sàng lọc và lốc xoáy thủy lực loại bỏ đất sét. Phần cỡ cát sau đó trải qua nhiều giai đoạn tuyển nổi—thường "tuyển nổi crago" nơi photphat được tách ra khỏi cát thạch anh—để thu được nồng độ trung bình khoảng 30% P₂O₅.
xử lý hóa chất: Từ đá đến phân bón
Phốt phát cô đặc được hưởng lợi trải qua quá trình xử lý hóa học để hòa tan cho cây trồng.
- Tấn công axit sunfuric (Quá trình ướt): Qua 90% axit photphoric được sản xuất bằng phương pháp này. Chất cô đặc phản ứng với axit sunfuric trong một loạt lò phản ứng:
Ca₅(PO₄)₃F + 5H₂SO₄ + 10H₂O → 3H₃PO₄ + 5CaSO₄·2H₂O + HF
Photphogypsum thu được (canxi sunfat) được lọc ra. Axit flohydric (HF) sản phẩm phụ được chuyển thành axit fluorosilicic hoặc được chứa an toàn. - Sản xuất phân bón: Axit photphoric sinh ra có thể:
- Trung hòa bằng amoniac để làm phân bón amoni photphat (VÍ DỤ., Monoamoni Phosphate - BẢN ĐỒ, Diamoni Phosphate - DAP).
- Xử lý thêm bằng nhiệt để tạo ra supe lân hoặc ba supe lân (TSP).
Trường hợp thực tế: JR. Mỏ Smoky Canyon của Công ty Simplot (Hoa Kỳ)
Trong khi bây giờ đang trong quá trình khai hoang, Hẻm núi Smoky ở đông nam Idaho là một ví dụ rõ ràng về quá trình xử lý apatit lửa phù hợp với địa chất của nó. Quặng đá cứng được khai thác bằng phương pháp lộ thiên nhưng yêu cầu dòng chảy làm giàu khác với trầm tích trầm tích do khoáng vật của nó bị khóa trong đá cacbonat-silicat.
- Quá trình: Sau khi nghiền và nghiền, quặng trải qua tuyển nổi được thiết kế đặc biệt cho quặng lửa giàu cacbonat. Sự kết hợp giữa axit béo và dầu nhiên liệu được sử dụng làm chất thu gom.
- Tính năng chính: Một bước quan trọng là việc sử dụng axit photphoric hoặc axit sunfuric làm chất ức chế khoáng cacbonat trong quá trình tuyển nổi. ("trầm cảm canxit"), đảm bảo thu hồi có chọn lọc apatit.
- đầu ra: Chất cô đặc sau đó được vận chuyển bằng đường ống bùn đến nhà máy sản xuất phân bón của Simplot ở Pocatello để xử lý hóa học thành axit photphoric và phân bón rắn như DAP.
Trường hợp này nêu bật cách thức các bảng quy trình xử lý apatit không phổ biến nhưng được thiết kế dựa trên khoáng vật học dành riêng cho mỏ.
Câu hỏi thường gặp
1. Những mối quan tâm chính về môi trường khi khai thác apatit là gì?
Mối quan tâm chính bao gồm sự gián đoạn cảnh quan do khai thác lộ thiên, tiêu thụ nước và ô nhiễm từ nước/hóa chất xử lý (VÍ DỤ., hợp chất florua), và quản lý khối lượng lớn chất thải thải và đống phosphogypsum. Hoạt động hiện đại phải tuân theo các quy định nghiêm ngặt đòi hỏi hệ thống quản lý nước toàn diện, Kiểm soát bụi, kế hoạch cải tạo đất sau khai thác, và các phương pháp tiếp cận ngày càng đổi mới để sử dụng phosphogypsum.
2. Tại sao chúng ta không thể sử dụng đá photphat thô trực tiếp làm phân bón?
Hầu hết đá photphat tự nhiên có độ hòa tan thấp trong độ ẩm của đất, làm cho cây trồng không hấp thụ được phốt pho trong thời gian sinh trưởng ngắn. Xử lý hóa học bằng axit sulfuric chuyển đổi nó thành dạng hòa tan trong nước mà thực vật có thể dễ dàng hấp thụ qua rễ của chúng.
3 . Điều gì phân biệt trầm tích với trầm tích apatit lửa?
trầm tích trầm tích (VÍ DỤ., Ma-rốc, Florida) được hình thành từ trầm tích biển; chúng mềm hơn, thường là cát/sét không cố kết, giàu francolite (cacbonat-floapatit). Tiền gửi lửa (VÍ DỤ., Bán đảo Kola-Nga Brazil) hình thành từ magma; chúng là các loại quặng đá cứng trong đó các tinh thể apatit bị khóa trong đá chủ giống như cacbonatit đòi hỏi phải nghiền mịn hơn bằng các sơ đồ thuốc thử khác nhau trong quá trình tuyển nổi
4 Nguồn cung apatit toàn cầu có gặp rủi ro không?
Mặc dù trữ lượng có thể khai thác dễ dàng, chất lượng cao trên toàn cầu không hề khan hiếm, nhưng Maroc nắm giữ khoảng 70% dự trữ thế giới tạo ra những cân nhắc về địa chính trị Tính bền vững lâu dài tập trung vào việc nâng cao hiệu quả khai thác tái chế phốt pho từ các dòng chất thải như phân, chất thải thực phẩm, giảm thất thoát dòng chảy nông nghiệp