25万吨/年磷矿矿物加工厂设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究目的

磷是人类和一切动植物赖以生存的物质之一。磷肥又是农业生产中不可或缺的养料。磷矿石作为磷肥的主要原料，目前世界上尚没有找到任何物质可以替代它。磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称，是我国重要的战略资源，它既是制取磷肥和生产黄磷、磷酸及其他多种磷制品的重要化工矿物原料，也是保障食品安全的重要物质，又是精细磷化工的物质基础，在国民经济和社会发展中具有重要的地位和作用自然界中的含磷矿物很多，含P2O5在1％以上的矿物大约有240多种，但有经济意义的并不多。按化学成分可划分两大类：磷灰石型磷酸盐及含铝型磷酸盐，目前工业上开发利用的磷矿石资源主要是磷灰石型磷酸盐矿石。

据美国地质调查局统计[1]，2002年世界磷酸盐岩储量170亿t，资源储量500亿t，主要分布在非洲、北美、亚洲、中东、南美等60多个国家和地区，其中80％以上集中在摩洛哥、中国、美国、南非、约旦。按储量及资源量计算，摩洛哥居首位，中国居第二位，美国居第三位。世界磷酸盐岩储量及分布见表1。

表1 世界磷酸盐岩储量及分布

国家或地区	储 量/亿t	资源储量/亿t
摩洛哥和西撒哈拉	57.0	210.0
中国	66.0	127.0
美国	10.0	40.0
南非	15.0	25.0
约旦	9.0	17.0
俄罗斯	2.0	10.0
以色列	1.8	8.0
叙利亚	1.0	8.0
突尼斯	1.0	6.0
巴西	3.3	3.7
塞内加尔	0.5	1.6
多哥	0.3	0.6
其它国家	10.0	20.0
世界总计	170.0	500.0

注：资料来源:USGS（2003）^[1]，其中各国数据来源于其政府的统计资料，中国的数据包含低品位磷矿石。

我国磷矿资源量127亿t，居世界第二位，主要分布在云南、贵州、四川、湖北和湖南五省，储量约占全国总量的74％。我国磷矿资源量及分布情况见表2。

表2 中国磷矿资源及分布

地区	基础储量/亿t	资源量/亿t
云南	11.40	27.60
贵州	7.20	19.75
湖北	9.16	16.67
四川	2.89	11.16
湖南	2.65	17.68
河北	2.33	4.99
陕西	0.21	6.57
山东	0.67	5.59
青海	0.60	4.51
山西	0.95	4.10
内蒙古	0.07	2.49
其它	2.40	6.00
全国	40.54	127.32

我国磷矿资源量虽然较大，但全国磷矿平均品位仅16．95％，P₂O₅品位大于30％的富矿仅占6．75％，贫矿多，这些中低品位磷矿石都需要经过选矿富集才能生产出合格的磷精矿以供磷化工使用。

1.2研究意义

矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础，是经济社会可持续发展的重要物质保障。随着世界人口的增长，磷的需求量也在不断增长。磷矿资源的开采已有近100年的历史，大部分富矿(P₂O₅品位不低于30％)都被优先开发和使用，导致目前的磷矿石中富矿越来越少，贫矿占的比例越来越高。磷矿是我国重要的战略资源，它既是制取磷肥和生产黄磷、磷酸及其他多种磷制品的重要化工矿物原料，也是保障食品安全的重要物质，又是精细磷化工的物质基础，在国民经济和社会发展中具有重要的地位和作用。

我国磷矿主要分布在27个省、自治区，其中湖北、湖南、四川、贵州和云南是磷矿富集区，5省份已查明磷矿资源储量约占全国3／4。我国磷矿资源丰而不富，与世界相关国家相比，我国磷矿在矿石质量和可选性等方面有较大的差异。我国磷矿富矿少，中低品位矿多，绝大部分磷矿必须经过选矿富集后才能满足磷酸和高浓度磷复肥生产的要求。在已探明的储量中，沉积型磷块岩(胶磷矿)占我国总储量的85％，且大部分为中低品位矿石，矿物颗粒细，嵌布紧密，有害杂质多，选矿难度非常大，给我国磷矿的开发利用带来了一定的困难。特别是近年来，随着磷矿资源的不断开发利用，富磷矿和易选磷矿资源日益减少，对中低品位磷矿，尤其是中低品位难选胶磷矿的选矿工艺技术研究已迫在眉睫。面对全球磷矿资源稀缺性日渐显现的挑战，全面分析磷矿资源选矿技术现状，加强磷矿石选矿技术研究，合理开发和利用磷矿石，实现磷资源的可持续发展，对于保障我国农业生产及国民经济的健康发展意义重大。

1.3国内外研究概况

1.3.1我国已查明磷矿资源的特点

我国磷矿资源丰富,但富矿比较少,查明资源相对集中分布在云贵川鄂湘。具有经济价值可工业开发利用的磷矿主要有磷灰石、磷块岩和岛屿磷矿。截止2003年底[3], 我国已查明的资源储量中富矿约占 8%。我国已查明的磷矿资源分布在27个省( 自治区) ,贵州、云南、湖北、四川和湖南五个省份拥有的查明资源储量占全国的83%,富矿全部分布在上述五省。我国已查明的磷矿区有280处已开发利用 ,矿区拥有查明资源储量约占总量的65%, 其中拥有储量占总储量的91%。我国已查明的磷矿区有51处可以规划开发利用,矿区拥有资源储量约占总量的16%,拥有储量约占总储量的9%。

1.3.2磷矿选矿方法

1）擦洗脱泥工艺

目前对于风化程度较高的矿石，国内外采用擦洗脱泥的洗选工艺已经很成熟。由于风化程度较深，碳酸盐矿物大量流失，使得磷酸盐和硅酸盐相对富集。擦洗脱泥工艺简单，易于操作。现滇池地区已建成多套擦洗装置，生产能力估计为500万t/a左右，但同时产生的尾矿量约100万t/a。生产实践表明，磷矿的擦洗脱泥工艺提高磷精矿中P₂0₅的品位有限，且产生了大量的擦洗尾矿没有得到综合利用。目前针对这一类型的矿石，多采用擦洗脱泥—浮选工艺，利用后续的浮选作业，回收擦洗尾矿中的磷^[2]。

2）重选

重选法的特点是适用于不同矿物间密度差异比较大的矿石分选。不过磷矿石中的主要脉石矿物如方解石、白云石、石英的比重与磷灰石的比重相近，在工业实践中主要是采用重介质分选的方法。

3）浮选

浮选一直是磷矿选矿的主要方法，特别是对复杂难选的矿石适用性强。根据磷矿资源采选工艺特征，可将我国磷矿石类型划分为硅钙(镁)质磷块岩、钙(镁)质磷块岩、硅质磷块岩、磷灰石、鸟粪和混合(未分)矿石等6种。对于不同的矿石类型，至今已开发出多种工艺流程，如正浮选、单一反浮选、正一反(反一正)浮选、双反浮选法。正浮选主要是脱除矿石中的硅质脉石，适合于硅质磷矿和沉积变质型硅—钙质磷灰岩，分选效果较好；而单一反浮选主要是脱除含钙(镁)的脉石，对于沉积型钙(镁)质磷块岩的选别指标较好；正一反(反一正)浮选和双反浮选，目的都是通过除去硅酸盐矿物和碳酸盐矿物达到富集磷矿物的目的，适用于较难选的沉积型硅钙(镁)质磷块岩。

4）重磁浮联合工艺

重磁浮联合工艺主要是用来综合回收磷矿石中的伴生有用矿物。河北省矾山磷矿矿体产于碱性杂岩体中，属磁铁磷灰石型岩浆晚期堆积矿床。主要有用矿物为氟磷灰石和磁铁矿。选矿流程采用先浮选磷，再用磁选回收铁的浮选—磁选联合流程。

5）焙烧法

焙烧法是工业上用于从磷块岩矿石(特别是有大量含钙脉石的磷矿石)中完全除去碳酸盐的相当成熟和可靠的方法，其实质是使碳酸盐产生热分解，析出CO₂生成石灰和方镁石的固体产物，并通过脱泥分级排出碳酸盐矿物的生成物来提高矿石的P₂0₅含量

1.3.3磷矿选矿工艺研究现状

1）微生物处理

磷是参与生物新陈代谢的重要元素之一，某些溶磷微生物能将不溶性磷源(无机磷及有机磷)转化为植物可吸收的可溶性磷，从而使土壤中磷源的利用率大大提高。因此，探索利用微生物处理中低品位磷矿，生产低成本的菌磷肥，将具有很大的经济价值。

2）干式电选法

吴彩斌研究了中低品位磷矿富集的新方法一千式电选法。试验结果表明，按照推荐的电选流程分选人选品位大于20％的中品位磷矿获得的磷精矿可满足湿法磷酸的用料要求，而分选入选品位为14．75％的低品位磷矿获得的磷精矿可满足磷肥或钙镁磷肥的用料要求。

3）磁盖罩法

早在1984年，英国Warren spring实验室的P．Parsonage就提出了用选择性磁罩盖法分离磷灰石。该实验室用选择性磁罩盖法成功地分离了人工混合矿物方解石／白云石／磷灰石，进而又成功地分选了实际矿物。同时对工艺过程的效率、产品质量和试剂成本进行了研究，认为此法在技术上可行、经济上合理。但此法的研究在国外仍停留在实验室阶段，而我国对磷矿选择性磁罩盖法的研究，目前仍旧是个空白。

4）选择性絮凝工艺

利用选择性絮凝工艺来处理微细粒磷酸盐，早在1953年就有了报道，而采用絮凝—浮选联合工艺处理磷酸盐1992年才有报道，且效果不尽人意。选择性絮凝工艺与絮凝—浮选工艺对絮团有着不同的要求，后者要求絮团疏水或经调整后疏水，而前者则不尽然。Buttner采用羧甲基纤维素或羧甲基玉米淀粉作絮凝剂、分散剂，使微细粒磷灰石絮凝，方解石分散，然后用肌氨酸钠及壬基酚基聚乙二醇醚混合作捕收剂选别Jaoupiranga磷酸盐矿石。原矿含5.8％P₂O₅，4.2％—6um，经过一次粗选、二次精选，可得到含35％P₂O₅，回收率65％的精矿。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

设计选矿厂设计规模为年处理原矿量25万吨，原矿最大粒度450mm。设计指标：①原矿品位α：P2O5=17.76% ，②精矿品位β：P₂O₅=36.00%，③选矿总回收率ε：ε≥80%。

选矿厂工作制度如下：

2.2研究的目标

本设计目标是建立一个年处理磷矿原矿量25万吨，节能环保，高产高效的磷矿选矿厂。

2.3设计技术方案及措施

2.3.1矿石可选性研究

根据所给的矿体特征，矿石质量等深入查找资料对矿石可选性进行研究，了解原矿的组成及嵌布粒度，元素的赋存状态，磷矿石的结构构造和矿物物理参数，找出相似矿石选矿厂的处理工艺，并确定原则工艺流程图。

磷矿选矿原则工艺流程图

2.3.2选矿流程计算

首先确定破碎和磨矿的指标，然后做破碎筛分流程计算、最后做磨矿浮选流程计算。

2.3.3设备选择和经济分析

根据破碎筛分流程计算和磨矿浮选流程计算，查选矿厂设计手册选择破碎设备，筛分设备，磨矿设备，水旋流器，给料机，运输带，起重机，脱水作业设备等选矿厂必须的设备。进行一定的技术经济分析、环境保护和安全生产说明，完成不少于15000字的设计计算说明书。

2.3.4绘制选矿厂设计图

包括工艺流程图、数质量流程图、设备联系图、破碎车间和磨浮车间工艺布置图。

3. 研究计划与安排

3月2日～3月20日：毕业实习，接收任务书，并搜集要求的部分文献,完成开题报告

3月21日～3月31日：选定有关设计主题的英文文献，完成不少于5000字的英文文献翻译。

4月1日～4月20日：完成选矿工艺流程各车间主要设备及辅助设备的选型，技术分析、环保和安全说明；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 余永富. 磷矿选矿进展及存在的问题[j]. 矿冶工程, 2008,28（1）:29-33.

[2] 谭明. 磷矿选矿技术进展[j]. 矿冶,2010,19（4）:1-6.

[3]尹丽文.我国磷矿资源开发利用现状及对有关问题的建议[j]-国土资源情报 2004(10):37-39