磷尾矿中物质元素的赋存状态与分布

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0068

摘要/Abstract

摘要：

采用湿法磷酸工艺进行磷酸生产前需将磷矿进行浮选处理，磷含量较低的磷矿不适宜用于磷酸生产而弃置，造成大量磷尾矿的堆存，不但会造成环境污染，而且若不加以合理利用，将会造成资源的浪费。由于磷尾矿中仍然有较多的钙、镁等元素，因此可针对其元素的富集情况对磷尾矿加以利用。采用X射线衍射分析仪、电感耦合等离子质谱仪、拉曼光谱仪、扫描电镜、电子探针、X射线光电子能谱等表征方法，对磷尾矿中钙、镁等主要元素的赋存形式及分布规律进行分析。结果表明：磷尾矿中钙元素分布广泛，大量与镁元素结合并以白云石的形式存在，少量与氟、磷等元素以氟磷灰石及其他含钙化合物的形式存在；同时通过对磷尾矿的全分析，得到了其中各元素的存在形式和赋存状态，为后续磷尾矿中钙、镁的进一步利用提供指导。

关键词: 磷尾矿, 钙元素, 镁元素, 存在形式, 赋存状态

Abstract:

Phosphorite needs flotation treatment to be used in the wet phosphoric acid process.Phosphorite with low phosphorus content is not suitable for phosphoric acid production and discarded，resulting in the accumulation of a large number of phosphorous tailings，which will not only cause environmental pollution，but also cause waste of resources if it is not rationally used.Since there are still more elements such as calcium and magnesium in the phosphorus tailings，the phosphorus tailings can be used according to the enrichment of the elements.Therefore，the occurrence and distribution of main elements such as calcium and magnesium in phosphorus tailings were analyzed by X-ray diffraction analyzer，inductively coupled plasma mass spectrometer，Raman spectrometer，scanning electron microscope，electron probe and X-ray photoelectron spectroscopy.The results showed that calcium was widely distributed in phosphorus tailings，and a large amount of calcium existed in the form of dolomite combined with magnesium，while a small amount of calcium existed in the form of fluorapatite and other calcium-containing compounds with fluorine and phosphorus.Through the complete analysis of phosphorus tailings，the existence form and occurrence state of each element were obtained.It provided guidance for further utilization of calcium and magnesium in phosphorus tailings.

Key words: phosphorus tailings, calcium element, magnesium element, form of existence, occurrence state

中图分类号:

TQ126.31

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图/表 15

图1

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参考文献 27

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w（CaO）	w（MgO）	w（P₂O₅）	w（SiO₂）	w（F）	w（Na₂O）
40.127	5.460	24.343	11.139	1.690	0.222
w（K₂O）	w（Al₂O₃）	w（SO₃）	w（Fe₂O₃）	w（其他）	烧失量
0.528	3.126	0.311	1.958	0.396	10.7

元素		磷尾矿		元素转移因子/%
氧化物形式	单元素形式	w（氧化物）/%	w（单元素）/%	元素转移因子/%
—	O	—	36.829	—
CaO	Ca	45.674	29.711	34.147
MgO	Mg	17.661	10.651	97.038
P₂O₅	P	6.424	2.713	7.917
SiO₂	Si	2.548	1.159	6.862
F	F	1.008	1.025	17.898
Na₂O	Na	0.111	0.083	14.976
K₂O	K	0.086	0.068	4.889
Al₂O₃	Al	0.395	0.203	3.791
SO₃	S	0.987	0.378	95.281
Fe₂O₃	Fe	0.483	0.289	7.399
其他	其他	0.123	0.091	9.318
烧失率	烧失率	24.500	16.800	—

化学成分	质量分数	化学成分	质量分数
La	4.58×10^-6	Pr	1.30×10^-6
Y	11.16×10^-6	Nb	5.88×10^-6
Ce	5.95×10^-6

物质	结合能/eV					相对含量/%
物质	Ca 2p	Mg 1s	Si 2p	F 1s	P 2p	相对含量/%
CaCO₃	347.30、351.10	—	—	—	—	32.52
Ca₅F（PO₄）₃	347.90、351.55	—	—	685.04	133.82	25.18
CaF₂	348.40	—	—	684.80	—	2.86
CaSiO₃	347.50	—	102.16	—	—	4.07
CaHPO₄	347.00	—	—	—	133.10	3.03
MgF₂	—	1 304.95	—	685.40	—	2.3
MgCO₃	—	1 034.25	—	—	—	17.53
Mg₂SiO₄	—	1 303.60	101.90	—	—	2.76
SiO₂	—	—	103.00、103.80	—	—	6.21
NaH₂PO₄	—	—	—	—	134.10	1.06
Na₂SiF₆	—	—	104.30	686.00	—	0.86
K₂SiF₆	—	—	104.60	686.60	—	0.70
NaF	—	—	—	683.70	—	0.39
KF	—	—	—	684.00	—	0.53

区域	x（O）	x（Ca）	x（Mg）	x（P）	x（F）	x（Al）	x（Si）	x（Fe）	x（Na）	x（K）	x（S）
1	64.79	19.16	15.04	0.22	0.13	0.01	0.06	0.14	—	—	—
2	68.54	2.17	2.52	0.77	0.33	0.66	24.39	0.09	0.06	0.19	0.27
3	65.60	16.43	1.98	9.65	4.89	0.13	0.69	0.03	0.22	0.02	0.36
4	70.70	11.86	6.73	5.46	4.72	0.23	0.13	0.01	0.05	0.01	0.11

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