从磷酸盐矿山废石中回收价值：一种实现可持续回收的综合工艺流程

《Separation and Purification Technology》：Reclaiming value from phosphate mine waste rock: An integrated flowsheet for sustainable recovery

磷酸矿废岩（PMWR）通过筛分分为细粒（<10mm）和粗粒（>10mm），利用传感器分选（XRT）和逆浮选（以磷酸酸酯和胺类捕收剂，磷酸为抑酸剂）分别提升其碳酸盐-氟石（CFA）含量11%和18%，回收率达88.7%-89.4%。该工艺减少环境足迹并支持循环经济。

　　本研究探讨了如何通过优化处理方法，提高磷酸盐矿废石（PMWR）中残留磷酸盐的回收效率。磷酸盐矿开采过程中会产生大量废石，这些废石通常被堆积在露天矿场周围，对环境造成影响。随着全球对食品的需求不断增长，磷酸盐矿的开采和加工变得愈发重要，而低品位矿石及废石的再加工成为一种重要的资源回收手段。本文重点分析了如何利用筛分、基于传感器的分选（SBS）以及反浮选技术，对PMWR进行高效处理，从而实现资源的可持续利用。

在处理过程中，PMWR被分为细粒级（FF，粒径小于10毫米）和粗粒级（CF，粒径大于10毫米）。细粒级主要由砂状磷酸盐组成，而粗粒级则包含较多的固结磷酸盐（IndP）。研究发现，细粒级中碳酸钙磷灰石（CFA）的含量比粗粒级更高，分别为63.5%和50.8%。这表明，细粒级具有更高的回收潜力，同时其中超过80%的CFA颗粒是自由存在的，表明其适合浮选处理。通过反浮选，可以有效去除杂质矿物，提高CFA的纯度。

反浮选是一种广泛应用于磷酸盐矿石富集的方法，其原理是通过使用特定的捕收剂和抑制剂，选择性地将杂质矿物从矿石中分离出来。在本研究中，采用的捕收剂包括磷酸酯类（Flotinor V2711）和醚胺类（TomAmine M-43），抑制剂为磷酸（H3PO4）。实验结果显示，反浮选不仅能够显著提高CFA的品位，还能保持较高的回收率。例如，细粒级的CFA品位从63.5%提升至74.9%，回收率达到88.7%；而粗粒级的CFA品位从50.8%提升至69.1%，回收率达到89.4%。这些结果表明，反浮选技术在处理低品位矿石和废石方面具有良好的应用前景。

研究还指出，PMWR的处理不仅仅是技术上的挑战，更是实现循环经济和可持续采矿的重要途径。通过整合基于传感器的分选和反浮选技术，可以有效减少废石堆存对环境的影响，同时提高资源的利用率。该处理流程不仅有助于提高磷酸盐的回收率，还能减少能源消耗和废物排放，从而推动绿色矿业的发展。此外，对PMWR进行分类和分选后，可以针对不同粒级采用不同的处理方法，进一步提高处理效率。

实验中使用的各种分析手段，如X射线荧光（XRF）、X射线衍射（XRD）和自动化矿物学分析（TIMA?），为研究提供了详细的矿物组成和化学性质信息。这些数据不仅有助于理解矿石的特性，还能指导浮选参数的优化。通过调整pH值、捕收剂和抑制剂的用量，研究团队能够确定最佳的浮选条件，从而实现高品位CFA的回收。

此外，研究还涉及对反浮选过程的建模分析，采用响应面法（RSM）进行实验设计和优化。通过这种方式，可以系统地评估不同操作参数对浮选效果的影响，并预测最优的处理条件。这不仅提高了实验的效率，还为工业应用提供了科学依据。

研究的成果表明，反浮选是一种可行且高效的方法，能够显著提升PMWR的品位，同时减少杂质含量。这些结果对于推动磷酸盐矿的可持续发展具有重要意义，特别是在减少环境污染和提高资源利用率方面。通过优化处理流程，可以实现磷酸盐矿废石的有效利用，为循环经济提供支持。

综上所述，本文通过实验和建模分析，展示了如何利用反浮选技术提高PMWR中CFA的品位和回收率。研究不仅为磷酸盐矿的资源回收提供了可行的方案，还强调了循环经济在可持续采矿中的重要性。未来的研究应进一步验证该方法在工业规模上的应用效果，并评估其经济性和环境影响，以推动该技术在实际生产中的应用。