磷礦是重要的化學(xué)原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。磷礦資源主要分布在磨洛哥、南非、美國(guó)、中國(guó)和俄羅斯等國(guó)家，其中，摩洛哥占第一位。摩洛哥的石品位高、雜質(zhì)少，精礦雜質(zhì)指數(shù)小于0.05，氧化鎂含量低于0.5%，其磷礦石出口量占世界磷礦石貿(mào)易總量的35%以上。我國(guó)的磷礦資源雖然在儲(chǔ)量上占世界第四位，但90%以上為中低品位的沉積型磷礦石。礦石中鎂、鐵、鋁氧化物含量高，需要經(jīng)過較多復(fù)雜的分選加工才能得到合格的磷精礦。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)探明磷礦儲(chǔ)量151.98億t，P2O5含量大于30%的富礦僅為11.2億t，占探明儲(chǔ)量的7%；P2O5為26%以下的中低品位磷礦約占90%，其中低于18%的中低品位磷礦約占總儲(chǔ)量的一半。磷礦作為我國(guó)的稀缺礦種，近年來(lái)，國(guó)家加大了對(duì)該資源開發(fā)的整合力度。

我國(guó)高品位磷礦石主要分布在云南、貴州和湖北，約占全國(guó)高位磷礦石的89%。如果選擇性地開采這部分富礦，將會(huì)導(dǎo)致大量貧礦礦體的永久性破壞。數(shù)年前，我國(guó)不少企業(yè)在采礦中存在棄貧采富、資源利用率低的現(xiàn)象，在使用上存在著高礦低用的問題。照此下去，富礦將在20年左右逐漸枯竭，磷礦的資源面臨貧化，2000年國(guó)土資源部已將磷礦列為2010年后不能滿足我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的20個(gè)礦種之一。因此，深入開展對(duì)中低品位磷礦分選技術(shù)的研究，對(duì)不同礦源的中低品位磷礦進(jìn)行選礦技術(shù)試驗(yàn)開發(fā)，不僅能為磷化工工業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的磷精礦，而且還能大幅提高磷礦資源利用率，實(shí)現(xiàn)磷礦資源的最大化利用。

長(zhǎng)期以來(lái)，中低品位硅—鈣質(zhì)型磷礦石是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的難選礦石。在世界磷礦選礦實(shí)踐中，這類礦石的選礦方法主要有三種：即重選、浮選和焙燒。上世紀(jì)八、九十年代，各國(guó)（美國(guó)、法國(guó)、中國(guó)等）對(duì)這類磷礦石的分選方法進(jìn)行了大量研究工作。在國(guó)外，由于近期內(nèi)尚不缺乏富礦、易選礦和風(fēng)化礦山資源，所以對(duì)難選的中低品位磷礦分選方法的研究缺乏深度和廣度，受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益的制約尚無(wú)工業(yè)應(yīng)用。

上世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)中低品位磷礦的分選主要采用單一的浮選法。1985年，原化工部組織了比較系統(tǒng)和全面的磷礦選礦技術(shù)研究，研究的內(nèi)容涉及光電選礦、化學(xué)選礦、浮選和重介質(zhì)選礦。光電選礦和化學(xué)選礦流程比較復(fù)雜，產(chǎn)率低，浮選要求磨礦細(xì)、藥劑用量大，故上述三種選礦方法的綜合經(jīng)濟(jì)效果均不理想。

有鑒于此，為尋找更好的中低品位磷礦加工利用途徑，國(guó)家開展了中低品位磷礦重介選工藝的研究。1986年，“宜昌磷礦重介質(zhì)選礦聯(lián)合流程試驗(yàn)研究”列為“七五”攻關(guān)項(xiàng)目，開始探索重介質(zhì)選礦聯(lián)合工藝，并于1990年在花果樹礦建成一座磷礦重介選礦廠。但由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)耐磨技術(shù)和重介質(zhì)分選技術(shù)尚不成熟，選礦廠的運(yùn)行效果不理想。而在選煤領(lǐng)域，煤炭科學(xué)研究總院唐山研究院在重介質(zhì)選煤技術(shù)及耐磨技術(shù)的研究和應(yīng)用領(lǐng)域已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，將該技術(shù)移植到磷礦選礦業(yè)的條件已經(jīng)成熟，目前所開發(fā)的磷礦重介質(zhì)分選工藝和裝備已經(jīng)在多家選礦廠成功應(yīng)用。

在磷礦重介選工藝中，進(jìn)入磁選機(jī)的礦物密度>4×10(3)kg/m3，而在重介質(zhì)選煤工藝中磁選機(jī)的入料密度上限為2×10(3)kg/m3。顯然，將傳統(tǒng)煤用磁選機(jī)用于磷礦分選領(lǐng)域，高密度的物料由于自重等原因沉降過快將堆積在磁選機(jī)內(nèi)造成堵塞，必將導(dǎo)致磁選機(jī)不能正常工作，進(jìn)而影響整個(gè)重介選工藝的可靠性。因此，必須設(shè)計(jì)專用磁選機(jī)，以滿足高密度非金屬礦物重介選工藝的要求。

在磷礦重介選工藝中進(jìn)入旋流器的合格重介質(zhì)懸浮液密度多在2.0kg/L以上，而在選煤工藝中其密度多在1.6kg/L以下。工業(yè)應(yīng)用的實(shí)踐表明，進(jìn)入磁選機(jī)的磷礦漿質(zhì)量濃度在40%以上（而在選煤領(lǐng)域，該指標(biāo)在25%左右）。磷礦選礦工藝的要求使得磁選機(jī)的處理能力需要提高80%以上。

1、適應(yīng)高密度礦漿入料

在重介質(zhì)選煤工藝中廣泛應(yīng)用的濕式筒式磁選機(jī)是用于重介質(zhì)回收的關(guān)鍵設(shè)備。該種磁選機(jī)適用的入料密度上限為2×10(3)kg/m3。在磷礦重介選工藝中，進(jìn)入磁選的礦物密度大于4×10(3)kg/m3。顯然，機(jī)械照搬傳統(tǒng)煤用磁選機(jī)是行不通的。因此，必須設(shè)計(jì)專用磁選機(jī)，以滿足高密度礦物重介選工藝的要求。

礦漿在磁選機(jī)內(nèi)流動(dòng)和分選的過程是一個(gè)復(fù)雜的固液兩相流問題。若不考慮強(qiáng)磁性礦物在整個(gè)過程中的吸引、輸送、脫水問題，則該問題可簡(jiǎn)化為磷礦礦漿在具有自由液面邊界條件下的類似明渠兩相流輸送問題。在選礦工程中，帶有自由邊界的流動(dòng)是極為普遍的。對(duì)于不可壓縮液體的流動(dòng)，在無(wú)壓流的前提下都具有自由表面。例如明渠水流、礦漿和篩機(jī)和磁選機(jī)內(nèi)的流動(dòng)等。工程中，自由表而實(shí)際上是流動(dòng)的水體和在水體之上的空氣介質(zhì)的交界面，空氣介質(zhì)對(duì)流動(dòng)水體的壓力通常是一個(gè)常數(shù)。在流體力學(xué)的研究領(lǐng)域中，含自由液面的流動(dòng)問題是流體力學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)和熱點(diǎn)。

2、適應(yīng)高濃度礦漿入料

用于分選高密度的非磁性磷礦石的主選設(shè)備是無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介旋流器，其結(jié)構(gòu)和工況與選煤用無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器有很大不同。在選煤工藝中進(jìn)入三產(chǎn)品重介旋流器的重介質(zhì)懸浮液密度多在1.6kg/L以下，而在磷礦分選工藝中進(jìn)入旋流器的重介質(zhì)懸浮液密度多在2.0kg/L以上。這就導(dǎo)致進(jìn)入磁選機(jī)的礦漿質(zhì)量濃度在40%以上（而選煤領(lǐng)域中，該指標(biāo)在25%左右）。以上特點(diǎn)要求處理磷礦的磁選機(jī)其處理能力需提高80%以上。

3、應(yīng)用與展望

TDC1030P型磷礦專用磁選機(jī)已在國(guó)內(nèi)多家選礦廠投入生產(chǎn)，取得了良好的效果?；赩OF方法的專利技術(shù)不僅解決了高密度礦漿在磁選機(jī)槽體內(nèi)堵塞的難題，同時(shí)大大提高了磁選機(jī)處理能力。

適應(yīng)高密度礦漿入料的大處理能力重介選工藝用磁選機(jī)在國(guó)際上都是新生事物，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐也比較欠缺，但其必將隨著國(guó)內(nèi)磷礦重介選工程實(shí)踐而不斷進(jìn)步，在發(fā)展中解決其不足之處。

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