Механічні та термічні методи збагачення бідних фосфоритів.

В Україну експортуються, головним чином, північно-африканські фосфоритні концентрати (з Марокко, Алжиру, Тунісу).

В Марокко у районі м. Хурибга експлуатують дві збагачувальні фабрики потужністю близько 20 млн. т/рік концентрату. Агроруду на них збагачують декількома способами. З багатої первинної породи (25-31% Р₂О₅) просіюванням на ситах з осередком 15….50 мм відводять у відвал великі шматки порожньої (пустої) породи (рис. 3.1), підрешітний продукт з вологістю 14-16% сушать до вологості 1,5% і розсіюють на грохотах з сіткою 6 мм. Клас +6 мм скидають у відвал, а -6 мм, що й є фосфоритним концентратом (34-35% Р₂О₅), складають і транспортують залізницею (150 км) на склади м. Касабланки. Більш бідну сировину (< 25% Р₂О₅) промивають у барабанних скруберах і після контрольного просіювання, тристадійного знешламлювання в гідроциклонах, зневоднювання в центрифугах і сушки одержують концентрат (до 36% Р₂О₅).

Рисунок 3.1. Принципова технологічна схема збагачення багатої первинної породи (25-31% Р₂О₅) агроруди Марокко у районі м. Хурибга: 1, 7 – грохот; 2 – сушарка; 3 – циклон; 4 – електрофільтр; 5 – димосос; 6 – димова труба

 

Частину агроруд сушать і збагачують знепилюванням по 0,1 мм у відцентрово-циклонних повітряних класифікаторах (3,5 млн. т/рік). Так звану «чорну (темну) руду» (тверду, неокиснену, з підвищеним вмістом - ~3-3,5% вуглеводнів) збагачують випалюванням при температурі 1223 К (950°С) в обертових барабанних печах та в апаратах типу КШ («киплячого» шару).

На руднику Юсуфії на збагачувальній фабриці потужністю до 7 млн. т/рік «білу (світлу) руду» (м’яку вивітрену і окиснену, з малим вмістом органічних домішків) збагачують просіюванням і сушінням за схемою, аналогічною Хурибгідській, з одержанням концентрату (32-33% Р₂О₅), яку транспортують у м. Сафи (70 км) для експорту й переробки в екстракційну фосфатну кислоту (ЕФК). На руднику в Бен-Герир природний фосфорит роздрібнюють і розсіюють по 10 мм, а отриманий концентрат з 27% Р₂О₅ транспортують у м. Сафі на хімічний комплекс «Маrоc Phoshor II», де його промивають спочатку морською, а потім прісною водою для видалення хлоридів. Промитий продукт з 31% Р₂О₅ зневоднюють до 18% і спрямовують на мокрий помел у виробництві ЕФК.

В Алжирі на підприємстві «DJEBEL ONC» на випалювальній збагачувальній фабриці – потужністю 800 тис. т/рік концентрату (33,4-34,4% Р₂О₅) – технологічна схема складається з трьох основних операцій: первинного промивання, декарбонізаційного випалу і вторинного промивання вихідного фосфориту. Його спочатку подрібнюють у конусній і молотковій дробарках і просіюють по 8 мм, скидаючи у відвал крупні фракції з підвищеним вмістом доломіту. Залишок крупністю – 8 мм відтирають і знешламлюють по 0,08 мм у пульсуючих колонах, а потім на дугових ситах класифікують по 1,4 мм. Крупний матеріал скидають у відвал, а продукт з фракцією – 1,4 + 0,08 мм, що містить ~ 29% Р₂О₅, зневоднюють у гідроциклонах і центрифугах до вологості 10% та направляють у випалювальні апарати.

Термічну обробку фосфату ведуть у трикамерних реакторах КШ. Метою цієї операції є розклад карбонатів (в основному, ендогенних), які присутні у складі фосфатних сполук. Фосфорит подають у верхню камеру реактора, де він висушується та нагрівається в КШ до 533 К (260°С) газами, що відходять з камери випалу крізь циклон. З верхньої камери фосфорит дозують у середню камеру випалу, де спалюється сира нафта, що надходить через форсунки. Фосфорит у камері випалу знаходиться у псевдозрідженому стані в середньому 30 хвилин при температурі 1198 К (925°С). Повітря надходить при температурі 753 К (480°С) крізь нижню решітку. Після випалу фосфорит надходить у нижню камеру охолодження, де також у КШ відбувається теплообмін між фосфатним матеріалом і повітрям, що нагнітається у камеру випалу. З камери охолодження та з гарячого циклону випалений фосфорит вивантажується у бак репульпатора.

Втрата маси фосфориту при випалі в результаті вилучення СО₂ і викиду пилу складає ~ 10%.

Мета другого промивання – повне або часткове вилучення з випаленого матеріалу вапна СаО, периклазу MgO, глаубериту Na₂Ca(SO₄)₂, гідрофіліту CaCl₂, що утворюються в процесі термічної обробки. Цю операцію проводять у восьми послідовно розташованих пульсуючих баках, де й відбувається відтирка і протитечійне промивання фосфориту. Суспензія зі зрідженими частками гідроксиду кальцію з промивних апаратів надходить до карбонізатора, куди подають гази з вмістом СО₂ з реакторів випалу. Гідроксид кальцію реагує з СО₂ і перетворюється в кальцит СаСО₃ у вигляді маленьких кристалів, які виділяють і скидають у відвал. Фосфоритовий концентрат (33-37% Р₂О₅) зневоднюють у гідроциклонах і центрифугах, висушують і відвантажують на склад.

У Тунісі (район м. Гафса) на п’яти фабриках агроруду збагачують промиванням за наступною технологічною схемою: дроблення, просіювання по 5 (або 2) мм, промивання дрібної фракції в барабанах, знешламлювання у дві стадії по 0,07 мм, зневоднення в центрифугах або фільтрах, сушіння в барабанних сушарках. Кінцевий концентрат містить 29-31% Р₂О₅.

У Йорданії природні фосфорити, залежно від якості, доставляють або на збагачувальні установки, або, минаючи їх, на сушильні. Збагачення здійснюють дробленням, відсіванням класу + 12 мм, репульпацією, промиванням, контрольним просіюванням, двостадійним знешламлюванням в гідроциклонах, зневодненням в центрифугах і висушуванням до вологості 2%. Кінцева продукція – концентрат з ~ 33% Р₂О₅.

В Сірії (родовища Кнейфіс і Шаркіє) фосфорит роздрібнюють і послідовно розсіюють по фракціям 120, 40, 5 (або 2) мм. Одержаний таким простим способом концентрат (29-31% Р₂О₅) висушують до вологості 1% і відвантажують (частково і без висушування) споживачам. Особливість сірійського фосфоритного концентрату є (як і туніського) вміст небажаного для наступної хімічної переробки хлору (до 0,2-0,24%) при досить високому відсотку засвоюваного Р₂О₅.

В Сенегалі природні фосфорити проходять термічну обробку при температурах 773-873 К (500-600°С) з наступним здрібнюванням до тонкого порошку. Одержаний концентрат містить 32-34% Р₂О₅ (до 27% Р₂О_{5 засв.}).

Фосфатно-карбонатну агроруду Іраку (родовище Акашат) з вмістом 21% Р₂О₅ збагачують випалом з наступним промиванням до 29-30% Р₂О₅.

У США фосфатну промисловість зосереджено у штатах Флорида, Північна Кароліна, Теннессі, Айдахо, Монтана, Юта і Вайоминг (близько 85% фосфатної сировини добувається у перших двох штатах). Природні фосфорити (жовнові, фосфатизовані сланці, оолітові) збагачують на 35-40 підприємствах потужністю від 0,9 до 5 (в основному, 2-3) млн. т/рік концентрату. Агроруду добувають підземним і відкритим способами. Вміст Р₂О₅ у фосфоритах різних родовищ і у межах одного родовища є мінливим і залежить від шарів породи, які можуть бути представлені як багатою агрорудою (32-36% Р₂О₅), так і бідною (8-24% Р₂О₅) або майже порожньою породою (1-7% Р₂О₅).

При збагаченні жовнових фосфоритів США відмивають великі жовни, виділяють у відвал шлами і флотують матеріал методом подвійної флотації: на першій стадії аніонною флотацією відокремлюють у пінний продукт чорновий фосфатний концентрат, із якого на другій стадії катіонною флотацією «витягують» у пінний продукт кварцові піски. При збагаченні «чорних (темних) фосфоритів» передбачається ще й операція випалу, при 1073 К (800°С). В цьому випадку з агроруди, що містить 18-24% Р₂О₅, одержують концентрати з 31-31,5% Р₂О₅. Обмежуючись тільки промиванням і просіюванням, з «білих (світлих)» агроруд одержують концентрати, що містять ~ 30% Р₂О₅. Фосфоритну «руду» з середнім вмістом 24% Р₂О₅ використовують при виробництві елементарного фосфору (в електропечах) і термічної фосфатної кислоти. Більш багаті концентрати переробляють хімічним шляхом в ЕФК і фосфоровмісні мінеральні добрива.

Процес збагачення агроруд здійснюється у три стадії. На першій – основній флотації здрібненої породи – одержують проміжний концентрат при віддаленні левової маси порожньої породи («хвостів»). Після відстоювання «хвости» (піски) відкачують в хвостосховище, а рідку фазу – злив з згущувачів – використовують як оборотну воду у наступних стадіях процесу. Проміжний концентрат основної флотації спрямовують на другу стадію – першу й другу перечисні флотації, що реалізують за допомогою аніоноактивних збирачів (колекторів). Збідніла фракція першого перечищення повертається на основну

флотацію, а збагачена – зазнає вторинного перечищення з одержанням концентрату і хвостів, що спрямовуються на третю стадію – катіонну флотацію і перечищення. Концентрати другого та третього перечищення після згущування фільтрують і висушують.

В Росії збагачення фосфоритів та виробництво фосфоритного борошна з них проводиться на основі жовнових фосфоритів Єгор’ївського і Вятсько-Камського родовищ (промивання вихідної агроруди з наступним здрібненням), Полпінського родовища (промивання і флотаційне збагачення), черепашкових фосфоритів Кінгісепського родовища (подрібнення і флотаційне збагачення). До речі, черепашкові фосфорити належать до агроруд, що найбільш легко збагачуються.