磷尾矿的综合利用

磷矿资源经过分选得到磷精矿后，产生的尾矿大多作为废弃物堆存。每生产1t磷精矿，要产生0.44t尾矿。随着磷矿资源的不断开采，由此产生的磷尾矿量日益增多。磷矿作为一种不可再生资源，持续的大规模开发利用，导致其储量逐渐减少，同时磷尾矿的产生与积存不仅给生态环境带来极大危害，并且会造成磷及其它有价资源的流失。从环境治理与资源利用角度看，对磷尾矿进行资源化利用是十分必要的。

　　目前磷尾矿的综合利用途径主要有用于充填矿山采空区、生产含磷肥料、再选分离磷精矿、生产钙镁及磷化工产品、制备建筑材料等。

一、用于充填矿山采空区

 

　　充填矿山采空区是利用磷尾矿的一种最直接、最简便的方法。金恒等对Ｃａ、Ｍｇ含量较高的磷尾矿进行研究，分析其在不同灰砂比及料浆质量分数条件下的粘度及泌水率，考察利用磷尾矿制备胶结充填材料的可行性，为磷尾矿制备胶结填料提供理论依据。陈博文等将Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ含量较高的磷尾矿与Ｓｉ、Ａｌ含量较高的粉煤灰混合，制备胶结充填材料，替代部分水泥原料，以降低成本，当灰砂比０.５０ 、粉煤灰与水泥比为１ 、料浆质量分数８０％时，能够得到抗压强度、坍塌度等指标良好的充填体。

二、用于生产含磷肥料

 

　　我国绝大部分土壤都缺少磷元素。磷尾矿中含有多种植物生长所需的微量元素，利用磷尾矿生产含磷肥料，可改良土壤，给农作物提供营养。黄丽华利用硫酸酸解磷尾矿制得了磷镁二元复合肥。研究证明了此方法的可行性，但工艺条件仍需进一步优化完善。范志平等利用磷尾矿、水稻秸秆及酱油渣３种废弃资源进行生产含磷生物肥料的研究，郑君花等工艺过程进行了优化，分别对尾矿粉用量、水稻秸秆及酱油渣用量、发酵时间及温度、料水比等６个因素进行了探究，最后得到复合菌解磷的最佳工艺条件，为利用磷尾矿生产含磷有机肥料提供了依据。

三、用于分选磷精矿

由磷尾矿再选磷精矿，目前主要有浮选法、化学选矿法、磁选法或电选法等。张文等采用了一种新型的ＷＦ－３１捕收剂对国外某低品位硅质高铁铝磷尾矿进行正浮选，获得的磷精矿Ｐ_２Ｏ_５品位达到３２.３８％，且Ｐ_２Ｏ_５回收率为５６.６２％ 。赵琦采用“１粗１扫”的工艺方法对高镁磷尾矿进行浮选研究，考察了浮选时间、磨矿细度、脂肪酸与羟肟酸的协同使用等对浮选结果的影响，在优化工艺条件下得到了品位为１９.０５％ 、回收率为９１.１９％的镁精矿。梁兴荣等采用“煅烧－破碎－气流分级或筛分”流程，实现了磷灰石的富集，得到的富磷产物量达到５２.７８％ ，为反浮选磷尾矿回收磷提供了依据。

四、用于生产镁、钙等产品　

 

       研究发现，大部分磷尾矿是高镁钙磷尾矿，主要物相组成为氟磷灰石、白云石、石英等矿物，除此之外还含有硅、铁、铝等多种元素。通过对磷尾矿中有用元素的富集、分离、提取，生产相关化工产品，可以实现对磷尾矿的资源化利用。

　　南阳东方化工应用研究所研发团队对盐酸法处理磷尾矿生产氧化镁、轻质碳酸钙、饲料用磷酸氢钙和轮胎用白炭黑工艺进行了研究，所得氧化镁达到硅钢级氧化镁质量要求，轻质碳酸钙符合国家标准，磷酸氢钙被用作饲料添加剂，白炭黑符合绿色轮胎行业要求。生产过程无排放，经济效益良好。此外，该团队还对碳化法处理磷尾矿生产氢氧化镁、碳酸镁、轻质碳酸钙并回收磷矿石工艺进行了研究，解决了磷尾矿烧结及窑气收集、烧成物消化及磷矿石分离、低温碳化及低温热解，镁物相转化等关键技术，成功开发出了碳化法处理磷尾矿新工艺，所得产品质量符合国家和行业标准，具有生产成本低，产品质量好，无污染等特点。

 

　　肖景波等对硝酸分解磷尾矿转化法生产阻燃剂氢氧化镁、硫酸钙晶须、硝酸钠和磷矿石工艺进行了研究，在优化工艺条件下镁、钙、磷收率分别达到95.8%、97.2%和95%，所得产品符合国家标准，尤其是所得磷矿石中P2O5含量达到29.3%

　　金维等对瓮福矿区的磷尾矿进行煅烧，采用了水洗、碳化的方法，以煅烧过程中产生的二氧化碳为碳化剂，制备出了高纯度的氢氧化镁与碳酸钙，同时分离出了磷矿石。

　　利用磷尾矿制备硫酸镁也具有一定的经济价值，对高镁磷尾矿进行盐酸酸解，利用硫酸除去酸解液中存在的钙离子，再经除杂、结晶得到粗硫酸镁。对粗硫酸镁进行纯化处理得精制硫酸镁。

五、用于生产建筑材料

 

　　利用磷尾矿制备建筑材料的研究始于２０世纪８０年代，经过多年发展，该技术巳日趋成熟。管宗甫等发现利用磷渣、磷矿石以及磷尾矿可以配制出一种烧成助剂，能够使水泥熟料中含有较多的Ｃ_３Ｓ，且一定条件下可以形成结构较好的 Ｃ_３Ｓ，从而烧出具有较高强度的水泥熟料。邓国亮等发现在生料中添加磷尾矿的量达到２．５％时，水泥熟料中 Ｃ３Ｓ质量分数可达５７％，且晶型较好，产品能够达到理想的抗压强度。Ｚｈｅｎｇ等在波特兰水泥中使用磷尾矿作为填料，对其性能进行研究，发现添加的磷尾矿主要通过稀释效应影响凝结时间、强度和干缩率，且未引起显著的体积膨胀和强度衰退，表明在波特兰水泥中使用磷酸盐尾矿作为填充材料具有一定的可行性，为处理磷尾矿提供了一种较为环保的选择。李家劲等利用反浮选磷尾矿作为填料，对制备泡沫混凝土工艺进行了研究。该研究将原磷尾矿与煅烧后的磷尾矿分别作为惰性填料和活性填料进行加工，测试结果表明，为了使制备的泡沫混凝土达到Ａ３.５Ｂ０５级抗压强度，磷尾矿作为惰性填料时的最大添加量远低于作为活性材料的添加量，因此磷尾矿经过煅烧后用作填料制备泡沫混凝土的利用率更高。向兴也对磷尾矿作为填料的性能进行了研究，得出了相似的结论，磷尾矿作为惰性填料，制备Ａ３.５Ｂ０５级泡沫混凝土最大掺加量为６.９％ ，煅烧后的掺加量换算成磷尾矿可增至１５.５％ 。

　　免烧砖是一种绿色环保、符合可持续发展方向且符合技术要求的新型实心或空心墙体砖。利用尾矿制免烧砖工艺过程简单、成本低、具有一定经济价值且绿色环保。茹晓红利用湖北某地的磷尾矿以及钢渣、磷石膏等制作免烧砖，发现当钢渣∶矿渣粉∶石灰石粉∶磷石膏以２.７∶１４.１∶２.７∶７.６的比例组成的胶凝材料与尾矿砂的量呈胶砂比３∶７时，７ｄ与２８ｄ的抗压强度达到最大。利用磷尾矿生产保温板材是一种新兴方向，向兴等以磷渣、磷尾矿为主要原料对不同配方制备的产物的性能进行对比，得到了最佳工艺方法，为保温板材的工业化生产提供了理论基础。

六、其他利用方式　

 

      微晶玻璃是一种同时具有玻璃的基本性能和陶瓷的多晶特征的新型材料，广泛应用于能源、电子、医学等领域。磷尾矿中所含有的 ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３ 等是制备微晶玻璃的重要原料，制备方法主要有熔融法与烧结法。利用矿渣制备微晶玻璃最早在前苏联发展起来，直到２０世纪８０年代我国才出现对该领域的研究。利用磷尾矿制备微晶玻璃既实现了废弃物的再利用又解决了尾矿堆积带来的污染问题。

　　Ｙａｎｇ等对磷尾矿生产陶粒的工艺过程进行了研究，陶粒广泛应用于建筑、园艺、耐火保温材料等，利用磷尾矿制备陶粒是一种新的发展方向，该方法目前可见报道不多。Ｙａｎｇ 等的试验研究表明，原料用量、烧结温度、烧结时间等对结果的影响为该方法的进一步完善奠定了基础。

　　综上所述，我国在磷尾矿回收利用方面的研究起步虽然较晚，但经过广大学者的努力，磷尾矿综合利用技术研究获得了明显进展。磷尾矿在充填矿山采空区的应用中消纳量较大，但经济价值低。农业领域对含磷肥料需求量大，回收磷尾矿中的磷可从一定程度上解决农业对磷肥的需求问题。将磷尾矿用于生产传统的建筑材料，技术已基本成熟，但发展空间有限。目前出现的几种新型材料如微晶玻璃、保温板等，其优异的性能符合社会发展的需求，具有一足的发展前景，但生产成本较高，对产品性能也需要进一步提高。分离提取磷尾矿中的镁、钙、磷、硅等有价元素生产相关产品，具有可观的经济效益，代表着磷尾矿资源化利用的主要方向。根据磷尾矿的特点与目前的发展情况，除了使已有的技术更加成熟外，更要积极开拓新的利用途径。