¿Cuáles son los métodos para beneficiarse del mineral de fosfato?

1 Descripción general del mineral de fosfato

Los minerales de fosfato en la naturaleza se clasifican principalmente en apatita (por ejemplo, fluorapatita Ca5 ((PO4) 3F) y fosforita sedimentaria (por ejemplo, colofanita).Debido a las variaciones significativas en los grados de mineral en bruto (contenido de P2O5 que oscila entre el 5% y el 40%), los procesos de beneficiado son típicamente necesarios para mejorar el grado para cumplir con las normas industriales (P2O5 ≥ 30%).

Los minerales de fosfato son ricos en fósforo y se utilizan principalmente para extraer fósforo y producir productos químicos relacionados, como los fertilizantes de fosfato ampliamente conocidos,así como químicos industriales comunes como el fósforo amarillo y el fósforo rojoEstos materiales basados en fósforo, derivados de minerales de fosfato, encuentran amplias aplicaciones en agricultura, alimentos, medicina, productos químicos, textiles, vidrio, cerámica y otras industrias.

Dado el elevado nivel de flotabilidad de los minerales de fosfato, la flotación es el método de obtención de beneficios más comúnmente utilizado.

2 Métodos de obtención de beneficios del mineral de fosfato
 

La selección de los procesos de beneficiamiento del mineral de fosfato depende del tipo de mineral, la composición mineral y las características de diseminación.
La limpieza y deslimpieza, separación por gravedad, flotación, separación magnética, beneficiamiento químico, clasificación fotoeléctrica y procesos combinados.

2.1 Proceso de limpieza y deslimpieza

Este método es especialmente adecuado para minerales de fosfato con alto contenido de arcilla (como ciertos fosforitos sedimentarios).

Trituración y selección:El mineral en bruto se tritura hasta alcanzar el tamaño de partícula adecuado (por ejemplo, inferior a 20 mm)
La limpiezaEmpleando depuradores (como depuradores de canal) con agitación de agua para separar arcilla y limo fino
Desliminación:Usando hidrociclones o clasificadores en espiral para eliminar las partículas de limo más pequeñas que 0,074 mm

Ventajas:Características de funcionamiento sencillo y bajo costo, capaz de aumentar el grado de P2O5 en un 2-5%
Las limitaciones:Muestra una eficacia limitada para el procesamiento de minerales con minerales estrechamente interconectados

2.2 Separación por gravedad

Este método es aplicable a los minerales en los que los minerales fosfatados y el gangue presentan diferencias significativas de densidad (por ejemplo, asociaciones apatita-cuarzo).

Máquinas para hacer jigging:Ideal para el procesamiento de mineral de grano grueso (+ 0,5 mm)

Concentradores en espiral:Eficaz para la separación de partículas medianas y finas (0,1-0,5 mm)

Las mesas de sacudida:Especializados en separación de precisión

Ventajas:Proceso libre de productos químicos, por lo que es especialmente adecuado para regiones con escasez de agua

Las limitaciones:Las tasas de recuperación relativamente más bajas (aproximadamente 60-70%); ineficaz para el procesamiento de minerales de partículas ultrafinas

2.3 Método de flotación

La tecnología de beneficiado más utilizada para los minerales de fosfato, particularmente eficaz para el procesamiento: minerales de colofanita de bajo grado, tipos complejos de mineral diseminado

2.3.1 Flotación directa (flotación de minerales de fosfato)

Esquema del reactivo:

El colector:Ácidos grasos (por ejemplo, ácido oleico, jabón parafina oxidado)

Deprimente:Silicato de sodio (para la depresión de los silicatos), almidón (para la depresión de los carbonatos)

Modificador de pH:Carbonato de sodio (ajuste del pH a 9-10)

Flujo del proceso:

1 Moler el mineral hasta el 70-80% pasando 0,074 mm

2Pulpa de acondicionamiento en secuencia con depresores y colectores

Minerales de fosfato flotante

4Concentrados de agua para obtener el producto final

Tipo de mineral aplicable:El mineral de fosfato de silicio (asociación fosfato-cuarzo)

2.3.2 Flotación inversa (flotación de minerales de gangue)

Esquema del reactivo:

El colector:Compuestos de aminas (por ejemplo, dodecilamina) para la flotación de silicatos

Deprimente:Ácido fosfórico para la depresión mineral de fosfato

Mineros aplicables:Mineros de fosfato calcáreo (asociaciones de fosfato-dolomita/calcita)

2.3.3 Doble flotación hacia atrás

Proceso en dos etapas: 1Flotación primaria de carbonatos; 2Flotación secundaria de silicatos

Aplicabilidad:Mineros de fosfato silicio-calcario (por ejemplo, yacimientos de Yunnan/Guizhou en China)

Ventajas:Capaces de procesar minerales de bajo grado (P2O5 < 20%), alcanzan grados de concentrado superiores al 30%

Beneficios generales de la flotación:Alta adaptabilidad para minerales complejos, tasas de recuperación superiores (80-90%)

Las limitaciones:Altos costes de reactivos, Requiere tratamiento de aguas residuales, Eficiencia reducida para los ultrafinos (-0,038 mm)

2.4 Separación magnética

Se aplica para separar minerales magnéticos (por ejemplo, magnetita, ilmenita) de minerales de fosfato.

Variantes del proceso:

Separación magnética de baja intensidad (LIMS):
Elimina minerales muy magnéticos (intensidad del campo magnético: 0.1-0.3 Tesla)

Separación magnética de alto gradiente (HGMS):
Procesos de minerales débilmente magnéticos (por ejemplo, hematita)

Aplicaciones típicas:

Eliminación de hierro de los concentrados de fosfato (por ejemplo, minerales de apatita de la península de Kola en Rusia)

Combinado con flotación para mejorar la calidad del concentrado

2.5 Beneficios químicos

Se utiliza principalmente para minerales refractarios de fosfato de magnesio alto (el alto contenido de MgO afecta negativamente a la producción de ácido fosfórico).

Método de lixiviación con ácido:

Utiliza ácido sulfúrico o clorhídrico para disolver los carbonatos

Reduce eficazmente el contenido de MgO

Método de calcinación y digestión:

Incluye tostado a alta temperatura seguido de lavado con agua para eliminar el magnesio (por ejemplo, tratamiento de mineral de fosfato de Guizhou)

Ventajas:Permite la eliminación profunda de impurezas (contenido de MgO < 1%)

Desventajas:Consumo de energía elevado, problemas significativos de corrosión del equipo

2.6 Selección fotoeléctrica

Se aplica principalmente para la preconcentración de mineral de fosfato de grano grueso (+ partículas de 10 mm).

Principio de trabajo:

Utiliza sensores de rayos X o infrarrojos cercanos para diferenciar los minerales fosfatos de la gangue

Utiliza chorros de aire de alta presión para la separación física

Ventajas principales:

El rechazo precoz de los residuos reduce significativamente los costes de molienda en el sentido descendente

Aplicaciones industriales:

Ampliamente adoptado por los principales productores de fosfato (por ejemplo, operaciones en Marruecos, Jordania)

2.7 Procesos de obtención de beneficios combinados

Los minerales de fosfato complejos suelen requerir flujos de procesamiento integrados, con configuraciones representativas que incluyen:

Circuito de limpieza-deslimado-flotación
(Solicitado para depósitos de fosfato de la provincia de Hubei, China)

Combinación de gravitación y flotación magnética
(Eficaz para los minerales de apatita brasileños)

Sistema de calcinación-digestión-flotación
(Optimizado para minerales con alto contenido de fosfato de magnesio)

3. Reactivos de flotación de fosfato

3.1 Modificadores del pH

El carbonato de sodio sirve como el principal modificador de pH en los sistemas de flotación de fosfato.

Buffer de pH:Mantiene una alcalinidad estable (normalmente pH 9-10)

Control de iones:Precipita iones nocivos de Ca2+/Mg2+ para reducir el consumo de reactivo de ácidos grasos

Efectos sinérgicos:Mejora los depresores de silicatos (por ejemplo, silicato de sodio) cuando se usan en combinación

Dispersión:Previene la aglomeración de limo a través de la peptización

3.2 Depresivos

Los depresores de flotación de fosfato se clasifican por tipos de minerales objetivo:

Depresores de silicatos:

Silicato de sodio: ampliamente utilizado en la flotación de óxidos minerales

* Deprime eficazmente los minerales de silicato/aluminosilicato

*Proporciona una funcionalidad de doble dispersión

Almidón modificado: demuestra capacidad de depresión del cuarzo

Las sustancias que disminuyen el efecto de los carbonatos:

Taninos sintéticos: estándar de la industria para la depresión de ganglios de carbonato

*Es particularmente eficaz en los minerales de fosfato calcario

En el caso de las sustancias químicas que contienen fosfato (práctica china):

Ácidos/sales inorgánicos: ácido sulfúrico, ácido fosfórico y sus derivados

3.3 Recolectores

Recolectores aniónicos:
Los reactivos de ácidos grasos representan los colectores aniónicos más utilizados en la flotación de fosfatos.

Recolectores catiónicos:
Se utiliza principalmente en flotación inversa para eliminar impurezas calcáreas o siliciosas:

*Colectores a base de aminas: categoría dominante que incluye: aminas grasas, poliaminas, amidas, aminas éter (modificación del grupo éter para mejorar la dispersión del lodo), aminas condensadas,Sal de amonio cuaternario

*Eteraminas: Muestran una capacidad superior de recolección de silicatos, particularmente eficaces en aplicaciones de desilicación

Recolectores anfóteros:
Compuestos orgánicos polares que contienen grupos funcionales aniónicos y catiónicos:

*Comportamiento dependiente del pH: Cationico en medios ácidos, aniónico en condiciones alcalinas, electroneutral en el punto isoeléctrico

*Variantes comunes: ácidos aminocarboxílicos, ácidos amino-sulfónicos, ácidos aminofosfónicos, tipos de amino-ésteros, compuestos amida-carboxilo

Recolectores no iónicos:
Principalmente aceites y ésteres de hidrocarburos: Requieren dosis más altas debido a la flotabilidad natural moderada de la apatita, a menudo se utilizan como sinérgicos con colectores iónicos para mejorar el rendimiento

4Tendencias de desarrollo de la utilización de fosfato

Procesamiento de minerales verdes:

Desarrollo de reactivos de flotación no tóxicos (por ejemplo, colectores de base biológica)

Sistemas avanzados de reciclado de aguas residuales (tecnologías de tratamiento por membrana)

Sortado inteligente:

Integración de la clasificación fotoeléctrica con el reconocimiento de IA

Mejora significativa de la eficiencia de separación de mineral grueso

Utilización del mineral de bajo grado:

Tecnologías de lixiviación microbiana (aplicaciones de bacterias solubilantes de fosfato)

Residuos de residuos Utilización integral:

Recuperación de elementos de tierras raras (por ejemplo, itrio y lantano de relaves de fosfato chinos)

5Conclusión

La extracción de fosfato requiere procesos adaptados basados en las características del mineral.Las tablas de flujo integradas y las tecnologías verdes representan la dirección futuraCon la creciente demanda mundial de recursos de fósforo,El desarrollo de tecnologías de aprovechamiento de alta eficiencia y ambientalmente sostenibles será cada vez más crítico para el avance de la industria.