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            磷尾礦的綜合利用
            [點擊量:1176] [作者:] [日期:2019-10-20]

              磷礦資源經(jīng)過分選得到磷精礦后,產(chǎn)生的尾礦大多作為廢棄物堆存。每生產(chǎn)1t磷精礦,要產(chǎn)生

            0.44t尾礦。隨著磷礦資源的不斷開采,由此產(chǎn)生的磷尾礦量日益增多。磷礦作為一種不可再生資

            源,持續(xù)的大規(guī)模開發(fā)利用,導(dǎo)致其儲量逐漸減少,同時磷尾礦的產(chǎn)生與積存不僅給生態(tài)環(huán)境帶來

            極大危害,并且會造成磷及其它有價資源的流失。從環(huán)境治理與資源利用角度看,對磷尾礦進(jìn)行資

            源化利用是十分必要的。

              目前磷尾礦的綜合利用途經(jīng)主要有用于充填礦山采空區(qū)、生產(chǎn)含磷肥料、再選分離磷精礦、生

            產(chǎn)鈣鎂及磷化工產(chǎn)品、制備建筑材料等。

              1.用于充填礦山采空區(qū) 

               充填礦山采空區(qū)是利用磷尾礦的一種最直接、最簡便的方法。金恒等對Ca、Mg含量較高的磷尾

            礦進(jìn)行研究,分析其在不同灰砂比及料漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下的粘度及泌水率,考察利用磷尾礦制備膠

            結(jié)充填材料的可行性,為磷尾礦制備膠結(jié)填料提供理論依據(jù)。陳博文等將Ca、Mg、Fe含量較高的磷

            尾礦與Si、Al含量較高的粉煤灰混合,制備膠結(jié)充填材料,替代部分水泥原料,以降低成本,當(dāng)

            灰砂比0.50、粉煤灰與水泥比為1、料漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%時,能夠得到抗壓強(qiáng)度、坍塌度等指標(biāo)良好

            的充填體。

              2.用于生產(chǎn)含磷肥料
              我國絕大部分土壤都缺少磷元素。磷尾礦中含有多種植物生長所需的微量元素,利用磷尾礦生

            產(chǎn)含磷肥料,可改良土壤,給農(nóng)作物提供營養(yǎng)。黃麗華利用硫酸酸解磷尾礦制得了磷鎂二元復(fù)合肥。

            研究證明了此方法的可行性,但工藝條件仍需進(jìn)一步優(yōu)化完善。范志平等利用磷尾礦、水稻秸稈及

            醬油渣3種廢棄資源進(jìn)行生產(chǎn)含磷生物肥料的研究,鄭君花等工藝過程進(jìn)行了優(yōu)化,分別對尾礦粉

            用量、水稻秸稈及醬油渣用量、發(fā)酵時間及溫度、料水比等6個因素進(jìn)行了探究,最后得到復(fù)合菌

            解磷的最佳工藝條件,為利用磷尾礦生產(chǎn)含磷有機(jī)肥料提供了依據(jù)。

              3.用于分選磷精礦

              由磷尾礦再選磷精礦,目前主要有浮選法、化學(xué)選礦法、磁選法或電選法等。張文等采用了一

            種新型的WF-31捕收劑對國外某低品位硅質(zhì)高鐵鋁磷尾礦進(jìn)行正浮選,獲得的磷精礦P25品位

            達(dá)到32.38%,且P25回收率為56.52% 。趙琦采用“1粗1掃”的工藝方法對高鎂磷尾礦進(jìn)行浮

            選研究,考察了浮選時間、磨礦細(xì)度、脂肪酸與羥肟酸的協(xié)同使用等對浮選結(jié)果的影響,在優(yōu)化工

            藝條件下得到了品位為19.05% 、回收率為91.19%的鎂精礦。梁興榮等采用“煅燒-破碎-氣流分

            級或篩分”流程,實現(xiàn)了磷灰石的富集,得到的富磷產(chǎn)物量達(dá)到52.78% ,為反浮選磷尾礦回收磷

            提供了依據(jù)。

              4.用于生產(chǎn)鎂、鈣等化工產(chǎn)品

              研究發(fā)現(xiàn),大部分磷尾礦是高鎂鈣磷尾礦,主要物相組成為氟磷灰石、白云石、石英等礦物,

            除此之外還含有硅、鐵、鋁等多種元素。通過對磷尾礦中有用元素的富集、分離、提取,生產(chǎn)相關(guān)

            化工產(chǎn)品,可以實現(xiàn)對磷尾礦的資源化利用。

              南陽東方化工應(yīng)用研究所研發(fā)團(tuán)隊對鹽酸法處理磷尾礦生產(chǎn)氧化鎂、輕質(zhì)碳酸鈣、飼料用磷酸

            氫鈣和輪胎用白炭黑工藝進(jìn)行了研究,所得氧化鎂達(dá)到硅鋼級氧化鎂質(zhì)量要求,輕質(zhì)碳酸鈣符合國

            家標(biāo)準(zhǔn),磷酸氫鈣被用作飼料添加劑,白炭黑符合綠色輪胎行業(yè)要求。生產(chǎn)過程無排放,經(jīng)濟(jì)效益

            良好。此外,該團(tuán)隊還對碳化法處理磷尾礦生產(chǎn)氫氧化鎂、碳酸鎂、輕質(zhì)碳酸鈣并回收磷礦石工藝

            進(jìn)行了研究,解決了磷尾礦燒結(jié)及窯氣收集、燒成物消化及磷礦石分離、低溫碳化及低溫?zé)峤猓V

            物相轉(zhuǎn)化等關(guān)鍵技術(shù),成功開發(fā)出了碳化法處理磷尾礦新工藝,所得產(chǎn)品質(zhì)量符合國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),

            具有生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品質(zhì)量好,無污染等特點。

              肖景波等對硝酸分解磷尾礦轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)阻燃劑氫氧化鎂、硫酸鈣晶須、硝酸鈉和磷礦石工藝進(jìn)

            行了研究,在優(yōu)化工藝條件下鎂、鈣、磷收率分別達(dá)到95.8%、97.2%和95%,所得產(chǎn)品符合國家標(biāo)

            準(zhǔn),尤其是所得磷礦石中 P2O5含量達(dá)到29.3%

              金維等對甕福礦區(qū)的磷尾礦進(jìn)行煅燒,采用了水洗、碳化的方法,以煅燒過程中產(chǎn)生的二氧化
            碳為碳化劑,制備出了高純度的氫氧化鎂與碳酸鈣,同時分離出了磷礦石。
              利用磷尾礦制備硫酸鎂也具有一定的經(jīng)濟(jì)價值,對高鎂磷尾礦進(jìn)行鹽酸酸解,利用硫酸除去酸

            解液中存在的鈣離子,再經(jīng)除雜、結(jié)晶得到粗硫酸鎂。對粗硫酸鎂進(jìn)行純化處理得精制硫酸鎂。

              5.用于生產(chǎn)建筑材料
              利用磷尾礦制備建筑材料的研究始于20世紀(jì)80年代,經(jīng)過多年發(fā)展,該技術(shù)巳日趨成熟。

            管宗甫等發(fā)現(xiàn)利用磷渣、磷礦石以及磷尾礦可以配制出一種燒成助劑,能夠使水泥熟料中含有較多

            的C3S,且一定條件下可以形成結(jié)構(gòu)較好的C3S,從而燒出具有較高強(qiáng)度的水泥熟料。鄧國

            亮等發(fā)現(xiàn)在生料中添加磷尾礦的量達(dá)到2.5%時,水泥熟料中 C3S質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)57%,且

            晶型較好,產(chǎn)品能夠達(dá)到理想的抗壓強(qiáng)度。Zheng等在波特蘭水泥中使用磷尾礦作為填料,對

            其性能進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)添加的磷尾礦主要通過稀釋效應(yīng)影響凝結(jié)時間、強(qiáng)度和干縮率,且未引起顯

            著的體積膨脹和強(qiáng)度衰退,表明在波特蘭水泥中使用磷酸鹽尾礦作為填充材料具有一定的可行性,

            為處理磷尾礦提供了一種較為環(huán)保的選擇。李家勁等利用反浮選磷尾礦作為填料,對制備泡沫混凝

            土工藝進(jìn)行了研究。該研究將原磷尾礦與煅燒后的磷尾礦分別作為惰性填料和活性填料進(jìn)行加工,

            測試結(jié)果表明,為了使制備的泡沫混凝土達(dá)到A3.5B05級抗壓強(qiáng)度,磷尾礦作為惰性填料時

            的最大添加量遠(yuǎn)低于作為活性材料的添加量,因此磷尾礦經(jīng)過煅燒后用作填料制備泡沫混凝土的利

            用率更高。向興也對磷尾礦作為填料的性能進(jìn)行了研究,得出了相似的結(jié)論,磷尾礦作為惰性填料,

            制備A3.5B05級泡沫混凝土最大摻加量為6.9% ,煅燒后的摻加量換算成磷尾礦可增至15.5% 。

              免燒磚是一種綠色環(huán)保、符合可持續(xù)發(fā)展方向且符合技術(shù)要求的新型實心或空心墻體磚。利用

            尾礦制免燒磚工藝過程簡單、成本低、具有一定經(jīng)濟(jì)價值且綠色環(huán)保。茹曉紅利用湖北某地的磷尾

            礦以及鋼渣、磷石膏等制作免燒磚,發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋼渣∶礦渣粉∶石灰石粉∶磷石膏以2.7∶14.1∶

            2.7∶7.6的比例組成的膠凝材料與尾礦砂的量呈膠砂比3∶7時,7d與28d的抗壓強(qiáng)度達(dá)

            到最大。利用磷尾礦生產(chǎn)保溫板材是一種新興方向,向興等以磷渣、磷尾礦為主要原料對不同配方

            制備的產(chǎn)物的性能進(jìn)行對比,得到了最佳工藝方法,為保溫板材的工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)。

              6.其他利用方式
              微晶玻璃是一種同時具有玻璃的基本性能和陶瓷的多晶特征的新型材料,廣泛應(yīng)用于能源、

            電子、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。磷尾礦中所含有的CaO、MgO、SiO、Al2O3等是制備微晶

            玻璃的重要原料,制備方法主要有熔融法與燒結(jié)法。利用礦渣制備微晶玻璃最早在前蘇聯(lián)發(fā)展起來,

            直到20世紀(jì)80年代我國才出現(xiàn)對該領(lǐng)域的研究。利用磷尾礦制備微晶玻璃既實現(xiàn)了廢棄物的再

            利用又解決了尾礦堆積帶來的污染問題。

             ?。伲幔睿绲葘α孜驳V生產(chǎn)陶粒的工藝過程進(jìn)行了研究,陶粒廣泛應(yīng)用于建筑、園藝、耐火保溫

            材料等,利用磷尾礦制備陶粒是一種新的發(fā)展方向,該方法目前可見報道不多。Yang 等的試

            驗研究表明,原料用量、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間等對結(jié)果的影響為該方法的進(jìn)一步完善奠定了基礎(chǔ)。

              綜上所述,我國在磷尾礦回收利用方面的研究起步雖然較晚,但經(jīng)過廣大學(xué)者的努力,磷尾礦

            綜合利用技術(shù)研究獲得了明顯進(jìn)展。磷尾礦在充填礦山采空區(qū)的應(yīng)用中消納量較大,但經(jīng)濟(jì)價值低。

            農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)追柿闲枨罅看螅厥樟孜驳V中的磷可從一定程度上解決農(nóng)業(yè)對磷肥的需求問題。將

            磷尾礦用于生產(chǎn)傳統(tǒng)的建筑材料,技術(shù)已基本成熟,但發(fā)展空間有限。目前出現(xiàn)的幾種新型材料如

            微晶玻璃、保溫板等,其優(yōu)異的性能符合社會發(fā)展的需求,具有一足的發(fā)展前景,但生產(chǎn)成本較高

            ,對產(chǎn)品性能也需要進(jìn)一步提高。分離提取磷尾礦中的鎂、鈣、磷、硅軍有價元素生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品,

            具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益,代表著磷尾礦資源化利用的主要方向。根據(jù)磷尾礦的特點與目前的發(fā)展情況,

            除了使已有的技術(shù)更加成熟外,更要積極開拓新的利用途經(jīng)。



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