磷矿（经济上能被利用的磷酸盐类矿物）

基本概述

磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称，绵竹市是中国四川磷矿基地之一，是一种重要的化工矿物原料。磷矿石按其成因不同，可分为磷灰石和磷块岩。磷灰石是指磷以晶质磷灰石形式出现在岩浆岩和变质岩中的磷矿石。磷块岩系指由外生作用形成、由隐晶质或显微隐晶质磷灰石及其他脉石矿物组成的堆积体。自然界中已知的含磷矿物大约有120多种，分布广泛。但是按其质和量都能达到可以开采利用的含磷矿物则不过几种。在工业上作为提取磷的主要含磷矿物是磷灰石，其次有硫磷铝锶石、鸟粪石和蓝铁石等。自然界中磷元素约有95%集中在磷灰石中。

发展

从全球范围看，磷矿资源主要分布在非洲、北美、南美、亚洲及中东，其中80%以上的磷矿资源集中分布在摩洛哥和西撒哈拉、南非、美国、中国、约旦和俄罗斯。目前我国每年的磷矿石产量在6000万吨以上，远高于美国、摩洛哥和西撒哈拉等国家或地区的产量。

我国磷矿资源储量丰富，但高品位磷矿储量低。我国磷矿储量居世界第2位，仅次于摩洛哥和西撒哈拉。我国磷矿已查明资源储量矿石量176亿吨，折算成标矿105亿吨;P2O5含量大于等于30%的富磷矿资源储量矿石量16.6亿吨(标矿17.6亿吨)如果仍按照目前“采富弃贫”的开采模式进行下降，20年后我国磷矿石开采殆尽。

云南、贵州、四川、湖北是我国磷矿最为丰富的四个省份。其中湖北省磷矿年产量突破2000万吨，是磷矿产量最大的省份。但湖北省单厂磷矿产量只有21.4万吨，不仅低于云贵63.67万吨和54.43万吨的单厂水平，也明显低于全国平均31.86万吨的水平。未来湖北省以及全国的磷矿资源整合将是必然趋势。

由于磷矿石资源已经具有一定的稀缺性，同时国内存在较为严重的乱采现象，小磷矿资源利用率仅有15%-30%，而大矿的利用率可以达到60%-80%左右。因此我国主要磷资源储量大省都采取了措施以控制小磷矿开采，并且也取得了一定的成效，如湖北地区磷矿山数量由整治前284家减少到了145家。《化工矿业“十二五”发展规划》将磷矿资源的地位提高到空前水平，要求未来五年建立磷矿产地资源储备机制，提高磷矿开采准入门槛。与此同时，各磷矿大省开始积极出台整合计划，磷矿价格也将一路上涨。

矿产资源

磷矿的工业开采始于19世纪中叶。首次有产量记载的是1847年在英国萨福克地区开采了500t磷矿。20世纪50年代以前，磷肥工业尚处于以生产过磷酸钙为主的早期阶段，对磷矿的数量和质量要求都不高，磷矿开采仅选择地理位置好、交通运输方便和开采容易的富矿，不经富集处理即能满足磷肥生产的需要。随着磷肥工业的发展，磷矿需要量迅速增加，尤其是高浓度复合肥料生产的发展对高质量磷矿的需求也相应增加，仅仅开采浅部富磷矿的生产方式已不能满足要求。在这种情况下，开采包括品位不高的磷矿资源，经过富集加工处理，生产商品磷矿的生产方式迅速发展起来。世界磷矿分布很广，储量约为130Gt。中国磷矿储量在10Gt以上，主要分布在云南、贵州、四川、湖北和湖南五省。1981年世界磷矿产量为138Mt(实物)，生产国有30多个，主要是美国、苏联和摩洛哥，约占总产量的79%，中国近年来的磷矿产量约为10Mt（折算成30%P2O5）。

磷灰石[Ca5F(PO4)3(F,Cl,OH)]的主要化学成分是磷酸钙，其中还含有氟、氯等元素。磷灰石晶体呈六方柱状，集合体呈粒状、致密块状、土状和结核状等。无杂质者为透明，常见的浅绿、黄绿、褐红、浅紫色。玻璃或油脂光泽。比重3.18～3.21g/cm3。硬度5。加热后发绿光。自然界中最常见的、能够组成矿床的有以下5类：氟磷灰石、氯磷灰石、碳磷灰石、羟磷灰石、碳氟磷灰石。

分类分布

磷矿物按其成矿起源可分为沉积岩、变质岩和火成岩。目前，工业开采的约85%是海相沉积磷矿，其余主要为火成岩磷矿。鸟粪层磷矿是鸟粪的直接或间接的堆积物矿化而成，储量不大，但目前在世界磷矿年产量中约占2%，火成岩或变质岩磷矿品位一般比较低，但可选性好，通过浮选，可得到品位很高的精矿。目前工业开采的苏联科拉磷矿，南非帕拉博瓦磷矿，巴西雅库皮兰加磷矿，中国锦屏磷矿和黄麦岭磷矿等都属于火成岩磷矿，其产量约占总产量的16%。海相沉积磷矿的品位高低不一，可选性差别也很大，目前工业开采的是地理位置好、交通运输方便、采矿和富集费用比较低的那部分资源。美国佛罗里达磷矿和摩洛哥磷矿是世界著名的磷矿生产基地，中国云南滇池磷矿、贵州开阳磷矿和湖北荆襄磷矿都属于海相沉积磷矿，也有相当大的生产规模。

磷锶铝石

蓝铁矿：属水的磷酸盐，化学式为Fe3(PO4)2·8H2O，主要成分：P2O528.30%，FeO43.0%，H2O28.7%。通常呈柱状，有时扁平，有时呈圆球状、片状、放射状、纤维状、土状等。比重2.68±0.01。新鲜晶体无色透明，具玻璃光泽，颜色为浅蓝色或浅绿色，强氧化后呈深蓝色、暗绿色或蓝黑色，容易识别。蓝铁矿主要产于含有机质较多的褐煤、泥炭、森林土壤中，也与沼铁矿共生。在含海绿石的砂质磷块岩中也有蓝铁矿。有些蓝铁矿为原生铁铝磷酸盐矿物风化的产物。除上述外常见的磷酸盐矿物还有银星石、磷铝石、红磷铁石等。

伴生矿物

天然磷矿中存在很多伴生矿物，又称杂质矿物或脉石，主要有硅矿物和碳酸盐两类矿物。前者主要是石英或方石英(或其水合物如燧石或蛋白石)、粘土矿或其他硅酸盐矿物如长石和云母等。后者主要是石灰石和白云石。磷矿是否有工业开采价值，在某种程度上决定于其杂质矿物能否经济地分离掉，而磷矿物与伴生矿物之间相互嵌布结合情况和矿物的颗粒大小则是决定其有效分离的主要因素。一些天然磷矿的磷矿物和杂质矿物之间相互胶结和嵌布致密，矿物颗粒又很细小，难于经济地分离，其工业利用价值就较小。

磷矿中伴生的稀土作为一种潜在的稀土资源，开展综合回收稀土的研究具有重要意义。自然界的稀土元素除了赋存在各种稀土矿中外, 还有相当大的一部分与磷灰石和磷块岩矿共生。由于稀土的离子半径（0. 848～0. 106 nm）与Ca2+（0. 106 nm）很接近，稀土以类质同象方式赋存于磷矿岩中, 而且随着磷矿中P2O5品位的增加，稀土元素含量也增加，两者呈正消长关系。俄罗斯磷矿储量丰富，而且品位高, 其稀土含量也较高，其中以科拉半岛（Kola）磷矿资源最具代表性, 其稀土含量接近1. 0%。世界磷矿总储量约为1000亿吨，稀土平均含量为 0. 5‰, 估计世界磷矿中伴生的稀土总量为5000万吨。我国滇、黔、川、湘等地磷矿资源相对丰富，其中云南和贵州磷矿是一个特大型中低品位沉积矿床，磷矿储量约16亿吨以上, 伴生的稀土储量70多万吨（稀土含量0. 5‰～1‰），钇占稀土配分 35%左右, 镨钕约占20%，铽镝占2%～5%, 其配分接近价值最高的中钇富铕离子型矿，是继离子型矿后的中重稀土后备资源。

从磷化工回收氟资源，进而开发有机和无机氟化工高端材料，成为国内氟化工和磷化工产业界的一个热点 ,氟资源主要来自萤石、磷矿石等。随着氟化工产业的快速发展，有限的萤石资源已难以满足需求，人们便把目光转向磷矿石。从磷化工回收氟资源，进而开发有机和无机氟化工高端材料，正成为一条既可提高资源综合利用率，延长磷化工产业链，又可推动磷矿石清洁加工和高端氟材料产业发展。天然萤石是目前世界上生产氟化氢的主要工业原料，全球每年耗用400万吨的天然萤石来获取氟，有国际机构预料30年内天然萤石将会枯竭。氟化氢是氟化工最重要的基础原料，由萤石获取1吨氟化氢，要消耗萤石2.2吨，消耗硫酸2.6吨，并产生大量废水、废渣、废气污染环境。近年来，国家为了保护不可再生的萤石资源，对萤石出口实行配额制度。国外商家转而向我国购买氟化氢，刺激了国内氟化氢产量快速增长。据统计,2000~2004年国内氟化氢年均增长率在30%左右。面对氟化氢旺盛的市场需求和有限的天然萤石资源，湿法磷酸生产过程中产生的大量含氟副产物成为获取氟资源的一个重要途径。我国磷矿的储量有151.98亿吨，目前每年开采的磷矿石量达4000多万吨，并以5%的速度增长。磷矿中含有3%的氟元素，在湿法磷酸生产过程中，将会以HF和SiF4的形式逸出来，对环境造成极大危害。据测算，我国每年在磷矿开采加工过程中有近100万吨氟被排放到环境中，大大超过了我国氟化工行业当年耗用的氟资源总量。

工艺特性

中国磷矿有三大类型：岩浆岩型磷灰石，沉积岩型磷块岩，沉积变质岩型磷灰岩。

岩浆岩型磷灰石：

沉积变质岩型磷灰岩

沉积岩型磷块岩

选矿方法

有露天开采和地下开采两种。露天开采埋藏较浅的磷矿，是当前最主要的方法。由于成功地使用大型采掘机械，无论是剥离覆盖层或采掘磷矿层的费用都较低。对某些坚实的矿体，可用爆破方法使之松动，然后铲掘。采掘出来的原矿运送（用机具或管道）到就近的选矿厂进行富集处理。

一些埋藏较深，覆盖层剥离量太大的磷矿，则采用地下开采，常用的是房柱法。磷矿的富集目标是最大限度地分离去除杂质矿物，提高磷矿的品位和质量。富集工艺包括下列一些单元操作：

降低矿石的粒度，使磷矿物与杂质矿物单体解离，磷矿中的磷矿物和杂质矿物常不同程度地胶结在一起，只有磨碎到一定粒度，才能解离，其磨细程度决定于磷矿物和杂质矿物的粒度大小。这一操作常常是磷矿富集的基本步骤。

用来分离细的矿粒，如磷矿泥、粘土矿和细粒石英等。由于湿矿泥常粘附在磷矿上，有时形成泥团，要用擦洗方法使其分散，然后才能分离。水洗还可除去某些可溶物质，如氯化钠和煅烧磷矿中的游离石灰等。

粉碎和水洗后往往需要分级。常用的分级设备是湿筛、水力旋流器和螺旋分级机等。

利用磷矿物和杂质矿物的不同表面性质，使用浮选剂使磷矿物浮起，达到分离的目的，这种操作称为正浮选。另一种是使杂质矿物浮起，磷矿物下沉，则称为反浮选。为了使分离更加有效，常需加抑制剂，抑制某种矿物上浮。从浮选机中得到的含有磷矿物的矿浆经增稠、过滤和脱水即可得精矿。

用磁选机把磷矿中的磁性杂质矿物分离除去。

利用磷矿物和杂质矿物的不同颜色，以光电元件进行识别，并控制压缩空气射流把磷矿与杂质矿物分开。

用来脱除磷矿中的有机物、二氧化碳和一部分氟，煅烧温度根据不同目的为400～1400℃。

利用磷矿物和杂质矿物密度不同，选择一种介质，其密度介于两者之间，使一种矿物在介质中上浮，另一种下沉，达到分离目的。磷矿富集工艺根据具体情况而定。美国佛罗里达磷矿富集工艺包括湿筛分级，脱泥和浮选等主要工序。摩洛哥富磷矿的富集工艺包括破碎分级、水洗、湿筛、脱泥和脱水等工序。

应用价值

磷是生物细胞质的重要组成元素，也是植物生长必不可少的一种元素。世界上84%～90%的磷矿用于生产各种磷肥，3.3%生产饲料添加剂，4%生产洗涤剂，其余用于化工、轻工、国防等工业。中国的磷矿消费结构中磷肥占71%，黄磷占7%，磷酸盐占6%，磷化物占16%。磷肥对农作物的增产起着重要作用。磷肥的种类很多，我国生产的磷肥目前主要为过磷酸钙、钙镁磷肥、脱氧磷肥以及重过磷酸钙、磷酸铵和磷酸二氢钾等高效复合肥料。

磷矿又是重要的化工矿物原料。部分磷矿用于制取纯磷(黄磷、赤磷)和化工原料，少量用作动物饲料。赤磷用于制造火柴和磷化物。黄磷有剧毒，可制农药，还可以制燃烧弹、曳光弹、信号弹、烟幕弹、发火剂；磷与硼、铟、镓的磷化物用于半导体工业。冶金工业中用于炼制磷青铜、含磷生铁、铸铁等。磷酸锆、磷酸钛、磷酸硅等可作涂料、颜料、粘结剂、离子交换剂、吸附剂等。磷酸钠、磷酸氢二钠用于净化锅炉用水。后者还可制人造丝。六聚偏磷酸钠可作水的软化剂和金属防腐剂，磷酸钙盐用于动物饲料添加剂，磷的衍生物用于医药。磷酸二氢铝胶材料耐火度高、耐冲击性好、耐腐蚀性强、电性能优越，用于尖端技术中。氟磷灰石晶体是最理想的激光发射材料，磷酸盐玻璃激光器已得到应用。

磷矿行业前景

磷矿属于不可再生资源，具有由于用途广泛产量相对较低，其目前属于稀缺资源有色金属和能源相互之间具备一定的替代性，所以其价格的上涨和需求往往受到替代品种的一定限制。而磷矿资源则不同，它缺乏相应的替代品种。

目前磷矿资源可持续开采50年左右，且产地主要集中少数几个国家，磷矿资源的稀缺性和不可替代性决定这种资源的估值更应该高于其它的资源。另外，我国磷矿富矿资源可供开采的部分仅够供应十年左右，这意味着磷矿资源将在未来迅速枯竭，所以磷矿资源已经被我国定性为战略性资源。

磷矿石产量保持增长势头2014年1-3月，我国磷矿石产量为2662.72万吨，比去年同期增长13%，继续保持快速增长势头；2014年一季度开磷集团产磷矿石178.05万吨，同比增长3.72%；2014年1-3月湖北省磷矿石产量930.18万吨，同比增长16.06%.随着中国磷肥产能的快速扩张，以及磷化工产品需求的增长，中国磷矿石产量快速增长：2001-2011年我国磷矿石产量稳步上升，2006年，磷矿石产量3896万吨，同比增长28%，为近年来的最大增速；2005-2013年我国磷矿石产量增速基本保持在15%以上。