title: Διερεύνηση εμπλουτισιμότητας και κατανομής κρίσιμων μετάλλων σε φωσφορίτες
title: Investigation of beneficiation and distribution of critical raw materials in phosphate ores
Creators: name: Προκοπος Τρυφωνας
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2024

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά την εμπλουτισιμότητα καθώς και την κατανομή κρίσιμων μετάλλων σε δείγμα ελληνικού φωσφορίτη από την Ήπειρο. Ο φώσφορος χαρακτηρίζεται ως ένα σημαντικό στοιχείο της ζωής, καθώς είναι ζωτικής σημασίας για όλους τους οργανισμούς. Τα φωσφορικά πετρώματα είναι η κυρίαρχη πηγή φωσφόρου για την ενίσχυση της παραγωγικότητας των φυτών και για την εξασφάλιση της ποιότητας ζωής. Περίπου 200 ορυκτά εμπεριέχουν P2O5 με ποσοστό που είναι μεγαλύτερο του 1%, αλλά ο φώσφορος ανακτάται πιο οικονομικά από τον απατίτη και το φωσφορίτη.
Η εργασία διακρίνεται σε τέσσερα μέρη. Στο πρώτο κεφάλαιο παρέχονται γενικές πληροφορίες σχετικά με τους φωσφορίτες, την παραγωγή, τις χρήσεις και τις διαδικασίες εμπλουτισμού τους. Το δεύτερο κεφάλαιο αποτελεί το θεωρητικό μέρος όπου περιγράφονται οι διαδικασίες μηχανικής προπαρασκευής, οι μέθοδοι εμπλουτισμού και οι αναλυτικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της χημικής και ορυκτολογικής σύστασης των υλικών.
Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά η πειραματική διαδικασία καθώς και τα αποτελέσματα που προέκυψαν κάθε φορά. Συγκεκριμένα το κεφάλαιο αυτό περιλαμβάνει τις προπαρασκευαστικές διαδικασίες που χρειάστηκε να γίνουν (θραύση/λειοτρίβηση, ταξινόμηση κ.α.) για την προετοιμασία του δείγματος και την περιγραφή όλων των επιμέρους διαδικασιών και συνθηκών που ακολουθήθηκαν, όπως δοκιμές πύρωσης-ενυδάτωσης, οπτικός διαχωρισμός, καθώς και δοκιμές επίπλευσης. Το δείγμα αποσαρθρωμένου φωσφορίτη Ηπείρου που εξετάστηκε, έχει 16,6% P2O5, 37,3% CaO, 22,4% SiO2 και υψηλή περιεκτικότητα τιτανίου ίση με 2246 ppm TiO2. Οι δοκιμές πύρωσης-ενυδάτωσης έδειξαν ότι α) μεγάλο μέρος του ασβεστίου απομακρύνθηκε στο λεπτομερές κλάσμα με τη μορφή του υδροξειδίου του ασβεστίου, β) στο κλάσμα +0,063 mm το P2O5 έφτασε περιεκτικότητα περίπου ίση με 24% και γ) στο ψιλό κλάσμα  -0,063 mm το CaO αυξήθηκε σε 63%. Λόγω του χρωματισμού των τεμαχιδίων (γκρι, καφέ και άσπρα) που επέφεραν οι δοκιμές πύρωσης-ενυδάτωσης εφαρμόστηκε ο οπτικός διαχωρισμός σε συγκεκριμένα κοκκομετρικά κλάσματα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το προϊόν του οπτικού διαχωρισμού με τα καφέ τεμαχίδια έδωσε υψηλή περιεκτικότητα σε P2O5 (28%) και αντίστοιχες υψηλές τιμές σε πολλά κρίσιμα μέταλλα (La, Ti, Υ κ.α.). Επίσης, τα γκρι και άσπρα τεμαχίδια ήταν πλούσια σε SiO2 (67,5-73,7%), ενώ το κλάσμα -2 mm που προέκυψε από την κοσκίνιση ήταν πλούσιο σε CaO (~64%).
Για τον εμπλουτισμό του αποσαρθρωμένου φωσφορίτη με επίπλευση πραγματοποιήθηκαν τρεις σειρές δοκιμών. Συγκεκριμένα, κατά την πρώτη δοκιμή επίπλευσης χρησιμοποιήθηκε ελαϊκό οξύ (συλλέκτης) και κηροζίνη, ενώ το pH του πολφού ρυθμίστηκε σταθερά σε τιμή 5 με προσθήκη θειϊκού οξέος. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι έπειτα από τρία στάδια επέπλευσε μόνο το 8% του υλικού χωρίς ιδιαίτερες διαφοροποιήσεις στα επιμέρους προϊόντα. Κατά την δεύτερη δοκιμή επίπλευσης χρησιμοποιήθηκε ελαϊκό οξύ (συλλέκτης) και κηροζίνη, ενώ προστέθηκε φωσφορικό οξύ μέχρι pH=5. Έπειτα από τρία στάδια δοκιμών επέπλευσε το 20% του υλικού με μικρές, επίσης, διαφοροποιήσεις στην ποιότητα των επιμέρους προϊόντων. Η τρίτη δοκιμή επίπλευσης πραγματοποιήθηκε σε δύο διαφορετικά στάδια. Στο πρώτο στάδιο χρησιμοποιήθηκε ελαϊκό οξύ, ανθρακικό νάτριο και πυριτικό νάτριο, ενώ κατά το δεύτερο στάδιο προστέθηκε Αμίνη (κατιονικός συλλέκτης) για την επίπλευση των πυριτικών ορυκτών. Με τη δοκιμή αυτή επιτεύχθηκε η καταβύθιση των πυριτικών ορυκτών κατά το πρώτο στάδιο και η λήψη ενός προϊόντος με περιεκτικότητα 14% P2O5 που αντιστοιχεί σε κατανομή 80%, ταυτόχρονα με χαμηλή περιεκτικότητα σε SiO2 (20,7%). Στο 2ο επιπλεύσαν το SiO2 εμφανίζει ποσοστό 50,1%, ενώ το P2O5 και το CaO συμμετέχουν σε ποσοστό 9,8% και 15,3%, αντίστοιχα. Σε αυτές τις δοκιμές τα κρίσιμα μέταλλα φαίνεται ότι συγκεντρώνονται κατά κύριο λόγο στο 1ο επιπλεύσαν.