Минералы фосфориты используемые для получения минеральных удобрений обычно извлекают каким способом

Обновлено: 04.07.2024

Краткая характеристика фосфоритных руд и требования к концентратам

Фосфоритные руды, наряду с апатитовыми, являются основным сырьевым источником фосфора. Наиболее крупные запасы их сосредоточены в России, Казахстане, Эстонии США и Марокко. Среднее содержание P₂O₅ в рудах наших месторождений составляет около 13 %, тогда как в США оно равно 15—32 %, а в Марокко — 29—34 %.

Фосфориты являются горной породой. Фосфатное вещество в них представлено соединением типа αCa3(PO₄)₂ • βCaF₂ × γCaCO₃, содержащим 33—36 % P₂O₅. В желваковых фосфоритах оно цементирует (часто вместе с карбонатами, органическими примесями и оксидами железа) отдельные конкреции (размером до 5— 10 см), состоящие из кварца, глауконита, глинистых и других нефосфатных минералов, и рассеянные во вмещающих породах (песке, глауконите, меле, глине, известняке и др.).

В зернистых и ракушечных фосфоритах, наоборот, фосфатизированные мелкие галечки и ракушки цементируются нефосфорным глинисто-железистым, силикатным или карбонатным цементом. В зависимости от характера последнего руды называют фосфоритным песчаником или фосфатизированным известняком.

В пластовых фосфоритах сплошная массивная порода фосфатизирована тонкими зернами фосфатного вещества с фосфатно-карбонатным и фосфатно-кремнистым цементом. Фосфориты состоят в основном из фосфата, карбонатов (кальцита, доломита) и халцедона. Глауконит встречается очень редко.

Кондиции на получаемые в результате обогащения фосфоритов концентраты зависят от характера их последующего использования.

Концентраты, используемые для получения фосфоритной муки (в качестве удобрения на кислых почвах), должны содержать не менее 20—29 % P₂O₅; для производства желтого фосфора — 24—25 % P₂O₅; для кислотной переработки (с получением суперфосфата, нитрофоса, аммофоса и др.) — 24,5—28 % P₂O₅; для производства обесфторенных фосфатов — 23—26 % P₂O₅; кальциево-магниевых фосфатов — 27—28 % P₂O₅ и термофосфатов — 24—26 % P₂O₅.

Фосфатные концентраты, поставляемые разными странами на международный рынок, имеют высокое содержание фосфата и низкое содержание вредных примесей (Fe₂O₃, Al₂O₃, MgO, CO₂). Концентраты с содержанием P₂O₅ ниже 30 % на международный рынок практически не поступают и перерабатываются на фосфорную кислоту и минеральные удобрения вблизи места производства. К ним предъявляют следующие требования: P₂O₅ — до 31,1 %; CaO — 45 %; Fe + Al — 3,5 %; MgO — до 0,4 %; нерастворимый остаток — до 10—15%.

Технологические процессы обогащения фосфоритных руд

Основными методами обогащения фосфоритных руд являются промывка, разделение в тяжелых суспензиях и флотация. К перспективным методам переработки и обогащения фосфоритов относят термическую обработку и магнитную сепарацию.

Для промывки фосфоритных руд применяют в различных сочетаниях аппараты трех типов: барабанные мойки (бутары и скрубберы), грохоты (вибрационные, неподвижные, дуговые сита) и корытные мойки или классификаторы (спиральные, гидравлические или в виде промывочных башен) в замкнутом цикле с молотковыми дробилками.

Обогащению в тяжелых суспензиях подвергаются обычно только крупные классы исходной руды, а флотации — шламы гравитационного обогащения и тонковкрапленные руды.

Трудности флотационного обогащения при этом обусловлены:

высокой дисперсностью фосфата, содержащегося в зернах, подлежащих разделению. Часто приходится разделять зерна с большим и меньшим количеством фосфата, обладающие близкими флотационными свойствами;
частым присутствием карбонатов кальция и магния, обладающих флотируемостью, близкой к флотируемое фосфата;
содержанием в некоторых рудах значительных количеств гидрооксидов железа и глин, образующих при измельчении большое количество охристо-глинистых шламов, резко ухудшающих флотацию и загрязняющих концентрат;
невысокой стоимостью получаемых концентратов, не позволяющей использовать дорогие эффективные реагенты и сложные технологические схемы флотации. При флотации фосфоритов используют недорогие реагенты, обычные для флотации других несульфидных руд. В наиболее грудных случаях приходится применять последовательно собиратели как анионного, так и катионного типа.

При отсутствии в руде карбонатов щелочно-земельных металлов разделение фосфорита силикатной породы из обесшламленного материала может быть осуществлено или прямой анионной флотацией фосфорита или обратной флотацией силикатов аминами (0,2—0,5 кг/т) с небольшой добавкой крахмала. Шламы присоединяются к фосфоритному концентрату.

Наличие в пульпе глауконита нарушает избирательность флотации фосфорита, поскольку глауконитовые шламы депрессируют фосфорит, а фосфоритовые шламы активируют глауконит. Эффективное обогащение кварцево-глауконитовых фосфатизированных песков достигается посредством применения предварительной магнитной сепарации руды, обеспечивающей выделение слабомагнитного глауконита в отдельный продукт. Селективная флотация необесшламленных глинисто-глауконитовых фосфоритных руд (например, Егорьевского месторождения) возможна также после предварительного обжига крупнокусковой руды при температуре 700— 1000 °С, в процессе которого фосфорит переходит в минеральные формы с кристаллической структурой апатита и более высокой флотационной активностью при сохранении низкой флотируемости минералов породы: кварца и глауконита.

Обжиг фосфоритных руд осуществляется с целью решения одной или нескольких следующих задач:

термическое разложение карбонатов при температуре 950— 1000 °С в печах кипящего слоя с выделением углекислоты и образованием портландита MgO и извести СаО, которые удаляются в виде тонких шламов после гашения обожженной руды водой, оттирки и диспергирования продуктов гашения. Содержание Р₂О₅ в фосфатном материале возрастает при этом до 33—35 %;
удаление (в результате разложения при температуре 300—350 °С) присутствующего в рудах органического вещества, затрудняющего химическую переработку фосфоритов из-за образования в реакторах устойчивой пены. Вследствие удаления органического вещества, углекислого газа и кристаллизационной воды повышается также содержание Р₂О₅ на 2—3 %; возрастание хрупкости руды в 2—2,5 раза в результате обжига увеличивает производительность мельниц и обеспечивает возможность более полного раскрытия сростков без увеличения выхода тонких классов. Дегидратация основных минералов и переход в раствор различных солей, в свою очередь, увеличивает скорость оседания тонких шламов в 2—2,5 раза и скорость их фильтрования в 4—6 раз;
резкое уменьшение растворимости оксидов железа и алюминия в кислотах после обжига при температуре 900— 1000 °С, что позволяет значительно улучшить технологию химической переработки фосфоритов и снизить на 30 % расход кислоты;
возрастание флотируемости фосфата при ухудшении флотируемости минералов породы, что позволяет улучшить селективность процесса флотации и технологические показатели обогащения;
увеличение магнитной восприимчивости глауконита и минералов железа, что обеспечивает возможность более эффективного их удаления магнитной сепарацией.

За рубежом обжиг фосфоритных руд применяют для доводки концентратов (например, во Флориде и Северной Каролине). Применение кальцинирующего обжига широко развито в Северной Африке. На наших предприятиях обжиг фосфоритных руд пока не нашел промышленного применения.

Большое разнообразие типов и технологических особенностей фосфоритных руд привело к многообразию технологий их переработки. В тех случаях, когда руда достаточно богата, ограничиваются лишь ее дроблением, сушкой и рассевом (например, в Марокко), либо обеспыливанием (Иордания), или обесшламливанием (Тунис, Рио-де-Оро). В других случаях используют довольно сложные комбинированные схемы, включающие промывку и флотацию (США, Сенегал), промывку и обжиг (Алжир), магнитную сепарацию и флотацию (Южная Америка) и другие комбинированные схемы.

Обогащение желваковых фосфоритов

Желваковые фосфориты в России представлены рудами Егорьевского, Вятско-Камского, Полпинского, Чилисайского и некоторых других месторождений. Характерной особенностью желваковых фосфоритов является избирательная их дезинтеграция и это используется в технологии их первичного обогащения. Руды, отличающиеся высоким содержанием глины, дезинтегрируются при промывке в гравиомойках (или бутарах), затем обезвоживаются на грохотах при одновременной классификации по 5—0,3 мм. Размер зерна устанавливается таким образом, чтобы получить кондиционный концентрат. Однако это оказывается возможным только при высоком содержании Р₂О₅ в исходной руде.

Гораздо чаще это невозможно из-за сложного минерального состава, тонкого взаимопрорастания фосфата и железосодержащих минералов, наличия глинистых веществ. Получение кондиционных концентратов требует дополнительного обогащения мытой руды с применением флотации, магнитной сепарации, термических воздействий и др.

Так, стандартной технологией обогащения фосфатных руд Флориды (США), содержащих 9— 18 % Р₂О₅, является промывка с получением готового продукта (фосфоритной гальки) крупностью -19— 1,2 мм, содержащего 25—32 % Р₂О₅, и обесшламленного материала -1,2+0,1 мм, поступающего после разложения по 0,5 мм на флотацию (рис. 7.2).

Мелкозернистая фракция -0,5+0,1 мм флотируется в обычных флотомашинах при pH 8,9—9,5; крупнозернистая — в аппаратах специальной конструкции (на концентрационных, ленточных столах и др.). В обоих случаях в качестве реагентов-собирателей используют талловое масло в сочетании с аполярными маслами и каустическую соду или безводный аммиак для регулирования pH пульпы.

Крупный и мелкий концентраты основной флотации, содержащие 8—40 % силикатов, промывают серной кислотой для десорбции собирателя и подвергают флотации при pH 6,8—7,5 со смесью катионных собирателей, что позволяет получать камерным продуктом концентрат, содержащий 32—36 % Р₂О₅ при извлечении Р₂О₅ 92—98 % от операции.

Высокое содержание полуторных оксидов (Fe₂O₃ и Al₂O₃) в мытом концентрате фосфатных руд России не позволяет использовать его для производства растворимых удобрений. Например, для производства нитроаммофоски содержание двухвалентного железа не должно превышать 0,5 %. При этом флотацию мытого концентрата вследствие отрицательного влияния шламов и водорастворимых соединений (гипса) осуществить невозможно. Предварительное выделение шламов вызывает большие потери Р₂О₅ (более 30 %), а высокая концентрация солей жесткости приводит к большим расходам реагентов.

Принципиальное улучшение флотации фосфоритов было достигнуто предварительной термической обработкой. В результате обжиг-флотационного обогащения мытого концентрата получается продукт, пригодный для производства растворимых удобрений. Однако реализация такой технологии в промышленности требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат.

Более эффективной в технико-экономическом отношении является технология переработки мытой руды с применением магнитной сепарации и флотации, основанная на следующих положениях:

основным носителем железа и алюминия в руде является глауконит;
величина удельной магнитной восприимчивости глауконита, по сравнению с кварцем и фосфатом, достаточна для селективного выщеления его в высокоинтенсивном магнитном поле.

Предложенная технологическая схема обогащения, включающая промывку, магнитную сепарацию и флотацию (рис. 7.3), обеспечивает получение двух продуктов — концентрата для серно-кислотного разложения и фосфоритной муки.

Рис. 7.3. Технологическая схема обогащения с получением высококачественного концентрата и фосфоритной муки с применением магнитной сепарации и флотации мытой руды

Обесшламленная немагнитная фракция флотировалась сульфатным мылом и керосином в присутствии соды и жидкого стекла.

Обогащение пластовых фосфоритов

Примером пластовых фосфоритов являются фосфориты Каратауского бассейна (Казахстан), характеризующиеся сложным минеральным составом, тонким взаимопрорастанием фосфатов, доломита, кальцита, халцедона и кварца и склонные к шламообразованию.

Данные особенности вещественного состава пластовых фосфоритов и близость физико-химических и флотационных свойств минералов предопределяют трудности их обогащения.

Из предложенных схем флотационного обогащения наиболее эффективной является схема карбонатно-фосфатной флотации (рис. 7.4)

Рис. 7.4. Принципиальная схема селективной флотации фосфоритовых руд Каратау

По данной схеме руда измельчается до -0,15 мм и после частичного обесшламливания по классу -0,01—0,02 мм направляется в цикл карбонатной флотации, которая осуществляется в кислой среде (pH 4,5—5), создаваемой фосфорной кислотой с применением в качестве реагента-собирателя синтетических жирных кислот (СЖК) с С₁₀—С₁₆. В пенном продукте концентрируются карбонаты, в камерном — смесь фосфата и кремнистых минералов. Последняя подвергается фосфатной флотации при pH 7,6—8, создаваемой содой с применением таллового мыла, керосина и жидкого стекла.

Технология позволяет получать кондиционные концентраты для химической переработки, но характеризуется высокими энергетическими затратами.

Предложенная технология термомеханического обогащения, предусматривающая обжиг дробленой руды (-25 мм) при температуре 950 °С, оттирку обожженной руды в шаровой мельнице и двукратное обесшламливание в классификаторах, является еще более энергоемкой и дорогой.

Резкое снижение затрат на обогащение достигается применением комбинированной гравитационно-флотационной схемы (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Комбинированная гравитационно-флотационная схема обогащения фосфоритов Каратау

Гравитационно-флотационная схема характеризуется не только достаточно высокими технологическими показателями обогащения, но и выгодно отличается по технико-экономическим показателям, позволяя дешевым методом извлекать 50 % полезного компонента. В этом случае на более дорогой передел — флотацию, которая проводится в стандартном режиме (см. рис. 7.4), поступает лишь 40 % материала. Для обогащения отдельных типов фосфатных руд бассейна Каратау показана принципиальная возможность применения комбинированной схемы, включающей дополнительно фотометрическую сортировку крупных классов руды (-200 + 25 мм).

Обогащение ракушечниковых фосфоритов

Примером ракушечниковых фосфоритов являются руды Прибалтийского фосфоритоносного бассейна.

Более простой минеральный состав, обособленность зерен фосфата и кварца при достаточном их размере, невысокое содержание карбонатов, глинистых веществ и существенные различия физико-химических свойств разделяемых минералов предопределяют достаточно эффективное обогащение этих руд при применении сравнительно простых технологических схем и режимов.

Технологическая схема, разработанная для кингисеппских фосфоритов (рис. 7.6), состоит из двух циклов — анионного и катионного.

Рис. 7.6. Принципиальная схема селективной флотации фосфоритовых руд Кингисеппа

Концентрат, полученный из кингисеппских руд (6—7 % Р₂О₅), при катионной доводке обрабатывается серной кислотой после предварительного обесшламливания и направляется на флотацию с катионным собирателем. Камерный продукт катионной флотации, содержащий 34— 35 % Р₂О₅ при извлечении 71—72 %, объединяется со шламами, образуя конечный концентрат с содержанием 31—33 % при извлечении 87—90 %.

Если, наоборот, основную флотацию проводят с катионным собирателем и фосфориты остаются в хвостах, то их сгущают, добавляют жидкое стекло для депрессии фосфоритов и флотируют карбонаты талловым маслом или другими техническими мылами и продуктами.

Земная кора состоит из сотен различных горных пород. В этой статье речь пойдет лишь об одной из них. Что такое фосфориты? Какими физическими и химическими свойствами они отличаются? В каких странах их добывают, и как используют в современном мире? Обо всем этом мы расскажем вам далее.

Общие сведения о породе, ее состав и свойства

Итак, что такое фосфориты? Это горная порода осадочного происхождения, состоящая преимущественно из фосфорного ангидрита (химическая формула – P₂O₅), окисей кальция и некоторых других минералов – кварца, доломита, халцедона, глауконита и прочих. В состав фосфорита также могут входить оксиды железа, алюмосиликаты, органические вещества.

Внешний облик этой горной породы чрезвычайно разнообразен. Чаще всего фосфориты имеют вид темно окрашенных камней причудливых форм. Наиболее распространена темно-серая окраска, немного реже встречаются образцы бардового или коричневого цвета. Нередко фосфориты представлены в виде круглых шаров с лучистым строением в изломе, либо крупных плит до 0,5-1 метра в толщину.

Фосфорит – относительно твердая порода с непостоянным минеральным составом и достаточно плотным строением. Если рассматривать ее излом через микроскоп или сильную лупу, то можно разглядеть отдельные песчинки, раковины и фрагменты скелетов мелких морских организмов.

Происхождение фосфоритов

Происхождение данной породы – органическое, а именно – биолитическое. Фосфориты образовались из остатков морских организмов – раковин, костей, панцирей, которые в больших количествах накапливались в донных отложениях неглубоких реликтовых морей (до 1000 метров). В дальнейшем они разлагались и поддавались сложному химическому преобразованию. Не исключено, что это происходило при участии живых бактерий.

Рассмотрим этот процесс более подробно. Одноклеточные организмы (планктон) способны усваивать фосфор из морской воды. Более крупные существа (например, рыбы или моллюски), питаясь планктоном, насыщают этим элементом свои организмы. Умирая, они способствуют концентрации фосфора в донных отложениях. И, в то же время, являются добычей все для тех же микроорганизмов. Такой непрерывный и длительный круговорот фосфора в природе как раз и привел к формированию фосфатных пород и минералов.

Фосфориты часто присутствуют в геологических отложениях древних морей в виде округлых конгломератов или же массивных обломочных кусков. Нередко – в черных или бурых глинах. Такое месторождение, к примеру, можно увидеть на берегу Москвы-реки, близ села Коломенского.

Основные разновидности фосфоритов

Исходя из текстурных особенностей и насыщенности породы фосфатами, выделяют несколько генетических типов фосфоритов:

Итак, что такое фосфориты, мы уже разобрались. Теперь давайте выясним, где их добывают, и как используют.

Добыча фосфоритов

Фосфориты залегают в земле чаще всего пластами, мощность которых колеблется в пределах от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров. В одном месторождении может быть от двух до пятнадцати тонн породы на один квадратный километр площади выработки.

Фосфорит добывают, как правило, открытым способом. Если месторождение расположено под водой, используют специальные установки. Вместе с фосфоритами на поверхность обычно извлекается песок, грунт и некоторые другие горные породы. Нередко фосфориты залегают в недрах земли рядом с апатитами. В таком случае их добывают комплексно.

Основные запасы фосфоритов сосредоточены в следующих государствах (см. карту ниже):

Марокко.
Россия.
США.
Тунис.
Украина.
Чили.
Перу.
Науру.
Иордания.
Китай.
Аргентина.

На территории Российской Федерации основные центры добычи расположены в Якутии, Мурманской, Воронежской, Смоленской, Курской и Калининградской областях. Более мелкие предприятия также можно встретить в Татарстане. На сегодняшний день, в данной сфере горной промышленности в России осуществляется ряд модернизаций.

Самым крупным месторождением фосфоритов остается Юсуфия в Марокко.

Применение фосфоритов

Порода, прежде всего, используется для производства минеральных удобрений для сельского хозяйства – так называемых аммофосов и суперфосфатов. Эти продукты применяют в агропромышленном комплексе для того, чтобы:

увеличить урожайность сельскохозяйственных культур;
улучшить качество грунта;
замедлить процессы старения растений;
обеспечить растения необходимыми питательными веществами (минеральными и органическими).

Еще один продукт, производимый из данной горной породы – фосфоритная мука. Это дешевое, эффективное и относительно безвредное минеральное удобрение, которое используется преимущественно на кислых почвах (тундровых, подзолистых и торфяных).

В заключение…

Общие сведения о породе, ее состав и свойства

Происхождение фосфоритов

Основные разновидности фосфоритов

Итак, что такое фосфориты, мы уже разобрались. Теперь давайте выясним, где их добывают, и как используют.

Добыча фосфоритов

Основные запасы фосфоритов сосредоточены в следующих государствах (см. карту ниже):

Самым крупным месторождением фосфоритов остается Юсуфия в Марокко.

Применение фосфоритов

увеличить урожайность сельскохозяйственных культур;
улучшить качество грунта;
замедлить процессы старения растений;
обеспечить растения необходимыми питательными веществами (минеральными и органическими).

В заключение…

Среди многочисленных земных пород встречаются камни темного и серого цвета, источающие неприятный запах фосфора – это фосфориты. Они представляют собой осадочную породу, содержащую соединения фосфата кальция.

Общая формула фосфорита: ЗСа₃(РО₄)2*СаСО₃*Са (ОН, F)₂ (содержание P₂O₅ не менее 8%). Помимо фосфата кальция в состав породы входят фториды, гидроксиды, фосфор, а так же минералы: доломиты , кальциты , халцедоны , глаукониты, железистые и глинистые минеральные соединения.

Описание и свойства фосфорита

Происхождение природного фосфорита биолитическое, так как в составе породы находятся остатки скелета живых организмов (раковины, кости, панцири) и продукты их жизнедеятельности.

Свойства фосфоритов весьма разнообразны. Поэтому выделяют следующие типы месторождений:

Наличие в составе фосфора и минеральных веществ оказывает влияние на физико – химические свойства породы, особенно на растворимость и плотность. Частички фосфорита являются аморфными и или зернистыми (0,2 – 1 мм). Твердость варьируется от средней до высокой по шкале Мооса .

Для установления того, что горная порода действительно является фосфоритом, проводят химические реакции. Для проверки понадобится 10% азотная кислота и порошок молибденевокислого аммония (формула: ( NH₄)₂MoO₄)).

На взятый кусочек породы в стеклянной или керамической посуде помещают пинцетом порошок, а затем капают азотной кислотой. Если в образце присутствует P₂O₅ 1,2% и выше, то через несколько минут появится яркое оранжевое окрашивание. Оно обусловлено образованием осадка фосфорно – молибденовокислого аммония.

Чтобы избежать ошибки при определении из-за наличия на поверхности карбонатов и других органических примесей, испытание проводят с небольшим количеством измельченной породы. Помещают на фосфорную подставку или лист растения. Если все реакции проведены правильно и без нарушений, то можно достоверно определить есть ли в породе соединения с фосфором, а следовательно является ли образец фосфоритом.

Месторождения и добыча фосфорита

Фосфориты располагаются чаще всего в земле пластами, толщиной от нескольких сантиметров до двадцати метров. Добывается чаще всего совместно с глиной , песком, землей и другими горными породами. Месторождения фосфоритов находятся на больших глубинах океана, добыча происходит с помощью специальных установок. Глубина может достигать 200-450 м. Помимо глубин, раскопки производятся на побережьях и в истоках крупных водных источников.

Пласты с породой находятся на расстоянии нескольких метров от поверхности, а глубина достигает сотен метров. Часто помимо одной породы фосфоритов, находятся залежи апатита, доломитов, кальцитов, глины и кремнезема. Страны, добывающие фосфориты: США, Чили, Перу, Россия (входит в пятерку лидеров), Аргентина, Южная Африка, Япония и острова в Индийском океане.

Пятерка лидирующих стран по фосфоритам: США, Китай, Морокко, Россия, Тунис. Объем залежей в одном месторождении колеблется от 2 до 15тонн на один квадратный километр. Фосфориты в России распространены в таких областях, как: Смоленская, Ярославская, Курская, Брянская, Калининградская (кингисеппский фосфорит), Воронежская. Большие запасы в Мурманском регионе, около 69% и Якутии 32%. – это основные центры добычи. Более мелкие производства можно встретить в Республике Татарстан (сердюковское).

Добыча фосфоритов в России составляет около 90% от всей в мире. В последние годы в этой сфере проходит ряд модернизаций, по уменьшению времени добычи и сокращения потерь, но существуют и проблемы, которые еще предстоит решить.

Высокая территориальная концентрация сырья, что затрудняет доставку породы в другие регионы страны для переработки.

Монополия производства. Это снижает конкурентную способность предприятий малого бизнеса и повышает цены на всю продукцию, так как большие концерны сами определяют, какая цена для них наиболее выгодна.

Низкое качество добываемой породы и получаемых ресурсов.

Экспорт сырья наносит вред сельскому хозяйству страны.

Зачастую, залежи фосфоритов находятся рядом с апатитовыми, и тогда их добывают параллельно. Апатиты – это минералы класса фосфатов (формула: Ca₁₀(PO₄)₆(OH,F,Cl)₂.). Цвет: от зеленого до голубого. На свету апатиты почти прозрачны. Используется для получения фосфорных удобрений, фосфорной кислоты, в производстве керамики и стекла, а так же в металлургии.

Применение фосфорита

Есть несколько основных путей реализации породы. Первый, это изготовление фосфорных удобрений, так называемых суперфосфатов и аммофосов. Они применяются в сельском хозяйстве для:

Замедления процесса старения растения.

Питание растения всеми необходимыми минеральными и органическими веществами.

Ускоряет период перехода ранения в фазу плодоношения и цветения.

Так же фосфориты используют для получения фосфоритной муки (около 440т в год). Так же для получения соединений фосфора (например: фосфорита кальция, кальция фосфата, фосфорит минералов и т.д.).

При переработке фосфоритов получают высокий выход фосфорной и серной кислоты в промышленных масштабах, для этого были оснащены специализированные цехи с новейшим передовым оборудованием.

Там, где добывают фосфориты, обычно располагаются и заводы по их переработки. Среди крупнейших предприятий по переработке следует отметить: ОАО “Фосфорит-Портстрой”; ОАО “Апатит”, ОАО “Ковдорский ГОК” и ОАО “Фосфорит”. Произведенное компаниями сырье идет на Российские рынки и Европейские.

Цена фосфорита

Цена фосфорита зависит во многом от процентного содержания в породе P₂O₅ . Самым распространенным образцом породы является с содержанием 32-33%, а цена достигает 44 долларов за одну тонну. Чем больше процентное содержание фосфорных соединений, тем стоимость становится выше. Помимо содержания учитываются примеси (песок, камни, остатки скелета животных и т.д.), а так же район нахождения породы.

Минеральные удобрения из фосфоритов (суперфосфаты) стоят 750-1045 долларов за тонну. Здесь стоимость зависит от содержания других органических соединений и минеральных компонентов, а так же способа обработки. Чем качественнее удобрение, тем выше цена и наоборот.

В сельском хозяйстве применяют в основном двух и трех компонентные составы, не дорогие. А вот в выращивание декоративных растений, особенно прихотливых к грунту и концентрации удобрений, используются сложные многокомпонентные органические комплексы, стоимость которых существенно выше.

Фосфорит — осадочная горная порода, состоящая преимущественно из фосфатных минералов группы апатита, находящихся в скрыто- или микрокристаллической форме.

Содержание

Кроме фосфатов кальция в состав фосфоритов входят нефосфатные минералы: доломит, кальцит, кварц, халцедон, глауконит; в меньшей мере — глинистые минералы, алюмосиликаты, железистые минералы (пирит, лимонит), органические вещества.

Большинство фосфоритов образуется биогенно-хемогенным путём [1] . Фосфориты делятся на две группы: морские и континентальные.

Фосфориты являются важным полезным ископаемым, добываются как сырьё для производства минеральных удобрений. Одни авторы относят к фосфоритам породы с содержанием P₄O₁₀ от 5 % и выше, другие — от 18 % и выше.

Из фосфоритов методом тонкого размола производится экологически безвредная фосфоритная мука для нужд сельского хозяйства.

К фосфоритам относятся обычно породы, содержащие 12—40% Р₂О₅; иногда значительный практический интерес представляют и породы с содержанием Р₂О₅ в количестве всего 5—6%. Главную роль в них, по Г. И. Бушминскому, играют высокодисперсные минералы группы апатита. Сюда относятся: фторапатит Са₅ (PO₄)₃F, карбонатапатит, франколит Са₁₀(РO₄)₆•[F₂(ОН)₂•(CO₃)•О] и курскит Са₈(РO₄)₄ • (СаO₃)F₂. Эти минералы наряду с гидроксилапатитом Ca₅(РO₄)₃ОН, слагающим кости животных, наиболее широко распространены в обычных желвакообразных формах. В конкреционных фосфоритах радиально-лучистого строения присутствует подолит Са₁₀(РO₄)₆(СО₃), а в пластовых — франколит и фторапатит.

Фосфатные породы Фосфорит

Гидроксилапатит со временем превращается в апатит, на этом основан фторовый метод определения возраста костей из четвертичных отложений.

Качественное определение фосфора проще всего производить одним из следующих способов.

Фосфатные минералы присутствуют в породе или в виде конкреций и цемента, скрепляющего обломочные зерна кварца, глауконита и других минералов, или слагают почти всю породу. В последнем случае содержание фосфорнокислого кальция составляет до 95% от веса всей породы. Одновременно с этим изменяется и общий характер фосфоритовых залежей.

В первом случае они залегают в виде конкреционных желваков, иногда сливающихся между собой и образующих фосфоритовую плиту. Подобные залежи характерны для платформенных областей. Во втором случае залегают в виде выдержанных однородных пластов, встречающихся главным образом в геосинклинальных областях.

Среди четвертичных болотных отложений встречаются вивианиты в виде землистых скоплений. Свежий вивианит имеет светло-серую окраску. При выветривании становится синим.

Химического состав конкреционных и пластовых фосфатных образований колеблется в широких пределах. Обычно их пластовые разновидности характеризуются значительно большим содержанием фосфора, чем желваковые.

Главные типы Фосфатных пород

Среди фосфатных отложений наиболее широко распространены морские фосфориты конкреционного и пластового типа.

Конкреционные фосфориты залегают в песчано-глинистых или карбонатных породах. Макроскопически представляют скопление обособленных или частично слившихся между собой конкреций, иногда образующих ноздреватую плиту. Нередко наблюдаются переотложенные конкреции, иногда прекрасно окатанные, с гладкой полированной поверхностью. Подобной же как бы лакированной верхней поверхностью характеризуется иногда и фосфоритовая плита, образованная за счет слияния конкреций. Поверхность желваков может быть матовая, шероховатая или бугорчатая. Поперечник их обычно равен нескольким сантиметрам, значительно реже 10—20 см. Некоторые песчанистые желваки имеют снаружи углубления, напоминающие следы действия сверлящих организмов. Иногда в центре желваков присутствуют кристаллы сульфидов цинка и свинца.

Фосфат кальция имеет белый цвет. Фосфориты же благодаря наличию примеси, главным образом органического вещества, окрашены от светло-желтого, буроватого или зеленоватого цвета до черного. Наиболее часто наблюдаются буровато-серые или темно-бурые тона, в особенности среди песчано-глинистых пород. В меловых породах Фосфатные образования часто характеризуются светлой окраской.

Среди конкреционных фосфоритов по внутреннему строению выделяют радиально-лучистые и желвакообразные; последние встречаются значительно чаще.

В желваковых конкрециях часто встречаются куски костей и фосфатизированной древесины, псевдоморфозы по некоторым органическим остаткам (раковины гастропод, некоторых пелеципод и кремнистых губок). Иногда присутствуют также фосфатизированные копролиты. Часто наблюдается замещение фосфатами известкового вещества окружающей породы. Это замещение начинается с наиболее мелких зерен и постепенно распространяется на более крупные частицы, в частности на органические остатки.

По внешнему виду пластовые фосфориты менее типичны и похожи на известняки, песчаники и некоторые разновидности кремнистых пород. Поэтому для определения их требуется химическое и микроскопическое исследование. Среди пластовых пород встречаются белые, очень мелкозернистые, иногда мягкие, реже — плотно сцементированные с раковистым изломом разновидности, иногда почти не отличимые по внешнему виду от мела, мергелей и светлых опок (Вольские фосфориты).

Артинские фосфориты Урала очень тонкослоисты. Темно-серые фосфатные слойки чередуются у них с более светлым карбонатным материалом

Кембрийские фосфориты Кара-Тау плотны, окрашены большей частью в темно-серый, почти черный цвет; иногда в них велика примесь доломита и кремнистых минералов. Часто наблюдается оолитовая структура. Состоящие из крупных оолитов, отслаивающиеся оболочки которых отливают перламутровым блеском, напоминают породы, богатые мелкими раковинами; иногда при ударе издают битуминозный запах.

Эоценовые каратагские фосфориты Таджикистана представляют собой породы стально-серого цвета, которые при выветривании становятся ржаво-бурыми. Они переслаиваются с карбонатными и кремнисто-глинистыми породами и состоят из мелких зерен фосфатов, погруженных в карбонатно-глинистый цемент. Подобные же зернистые образования известны и из эоценовых отложений Восточной Ферганы.

Геосинклинальные фосфориты, в отличие от платформенных, почти не содержат глауконита и примеси обломочных зерен.

Происхождение фосфоритов

Фосфоритовые породы образуются при выветривании более древних фосфоритовых пород, при эпигенетической инфильтрации фосфатов в другие породы и в особенности путем отложения осадков, богатых фосфором, на дне моря или на поверхности суши.

Месторождения их возникают во время выветривания за счет накопления фосфатов при выщелачивании фосфоритовых известняков или скоплений галек, образованных при размыве более древних фосфоритов.

Инфильтрационные месторождения образуются за счет проникновения растворенных фосфатов из вышележащих осадочных толщ и замещения ими других пород, обычно известняков. Таким образом возникли залежи фосфорсодержаших пород в коралловых известняках, под скоплениями гуано, и некоторые крупные месторождения.фосфоритов в древних осадочных породах.

Значительно шире распространены фосфориты, образованные при отложении осадков. Они редко возникают в континентальных условиях (залежи гуано, костяные брекчии) и представляют собой в большинстве случаев типично морские отложения. Они накапливаются главным образом в илистых осадках за счет химически выпавших из морской воды солей фосфора.

Конкреционные морские фосфаты возникают в еще не затвердевшем илу, благодаря стяжению соединений фосфора вокруг некоторых центров. Поэтому в желваках фосфоритов сохраняются недеформированные органические остатки, сильно сплюснутые в остальной породе, из-за уменьшения ее объема во время эпигенеза. Древесина иногда фосфатизируются до начала обугливания, т. е. вскоре после ее отложения. Реже морские образуются за счет скопления фосфатных органических остатков (например, оболовые фосфориты Эстонии).

Морские фосфориты возникают, по-видимому, только в воде с нормально соленостью, отсутствуя в отложениях лагун или пресноводных континентальных бассейнов.

Для платформенных фосфоритовых отложений наиболее характерны остатки пелеципод, кремневых губок, брахиопод и гастропод. Отсутствуют кораллы, жизнь которых в данном участке морского дна была невозможна благодаря обилию песчано-глинистой взвеси. Геосинклинальные характеризуются почти полным отсутствием остатков донных организмов.

Анализ петрографических и фаунистических особенностей указывает, на их формирование на глубинах около 100 ± 50 м. Отложение фосфатов здесь ассоциируется с накоплением тонкодисперсных химически выпавших карбонатов (доломита в древних и кальцита в молодых фосфоритах), а иногда и коллоидной кремнекислоты.

Фосфоритовые отложения, согласно А. В. Казакову, образуются ование следующим путем. После отмирания пелагических планктонных форм их остатки опускаются сквозь толщу океанической воды, и содержащийся в них фосфор переходит в раствор. Этому способствует также значительное количество растворенной углекислоты. При подъеме богатых углекислотой глубинных океанических вод в область шельфа происходит уменьшение содержания углекислоты. Благодаря этому выпадает на дно и некоторое количество фосфорнокислых солей, растворимость которых всецело определяется количеством растворенной углекислоты. Концентрация фосфора в образовавшихся осадках при прочих равных условиях определяется шириной шельфа: чем шире шельф, тем на большую площадь морского дна распределяются выпадающие из воды фосфаты и тем, следовательно, менее богаты фосфором донные отложения. Наоборот, на узком шельфе создаются условия для значительной концентрации солей фосфора, что и ведет к образованию фосфоритовых оолитов и пластовых залежей.

Ширина шельфа может быть различна. В геосинклинальных районах, в связи с сильной расчлененностью рельефа, ширина шельфа обычно ничтожна. Кроме того, шельфы геосинклинальных бассейнов полностью открыты для доступа глубинных океанических вод. Совокупность указанных причин и объясняет образование богатых фосфором отложений именно в этих районах. В платформенных районах ширина шельфа обычно очень значительна, в результате чего на них образуются бедные залежи.

Различие физико-географической обстановки образования фосфатных отложений в геосинклиналях и на платформах обусловливает разнообразие пород, ассоциирующихся с фосфоритами. Если в платформенных областях они приурочены к песчано-глинистым породам, трансгрессивно залегающим на более древних породах, то в геосинклинальных районах они ассоциируются обычно с карбонатными и кремнистыми отложениями.

Связь между образованием фосфоритов и трансгрессиями морей объясняется, по мнению А. В. Казакова, тем, что в эпохи трансгрессий создаются предпосылки для перемещения на шельф глубинных океанических вод, насыщенных фосфорнокислыми солями. Однако изложенная точка зрения на происхождение фосфоритов —не единственная. Несомненно, некоторую роль играют дующие с суши ветры. Они сгоняют поверхностную воду и обеспечивают подъем глубинных вод к шельфу.

Г. И. Бушинский отмечает, что теории Казакова противоречат малая, далекая от насыщения концентрация растворенных фосфатов в современной морской воде, отсутствие доломитов на шельфах океанов. Бушинский считает, что выпадение фосфатов в осадке происходит из иловой воды. Свои выводы он обосновывает тем, что концентрация растворенных фосфатов в морской воде равна 150—200 мг/м 3 , а в иловых растворах превышает 1000 мг/м 3 воды.

Платформенные желвакообразные фосфориты, по-видимому, чаще возникали за счет фосфатов, принесенных с суши, а не из океана. Об этом свидетельствует их залегание непосредственно выше поверхностей размыва. Во время трансгрессий с прилежащей суши сносится много коллоидно-химических соединений, из которых в базальных горизонтах трансгрессивно лежащих толщ возникают скопления бокситов, железных и марганцовых руд, а возможно, и фосфоритов. Так, Б. М. Гиммельфарб указывает, что фосфатные породы нижней юры Северного Кавказа тесно связаны с сидеритами, а фосфориты нижнепалеозойских отложений в одном из районов переслаиваются с бокситоносными толщами. Часто они связаны с соединениями железа и марганца, а также, с ураново-ванадиевыми рудами (Северная Африка и Западные штаты США).

Геологическое распространение и месторождения фосфоритов

Фосфориты или Фосфатные породы встречаются в отложениях самого разного возраста, начиная с докембрия. К среднекембрийским породам приурочено крупное месторождение геосинклинального типа в Кара-Тау (Средняя Азия). В нижнем силуре формировались фосфориты Подолии, Прибалтики и востока Сибири, в нижнем карбоне — фосфориты Закавказья. В артинское время в Западном Приуралье образовались маломощные залежи геосинклинальной формации. Геосинклинальные образования широко распространены в пермских отложениях США (Скалистые Горы).

Юрские, меловые и в меньшей степени палеогеновые отложения европейской части России содержат в себе горизонты желвакообразных и отчасти пластовых (Вольск) фосфоритов. Большие месторождения фосфоритов известны в верхнемеловых и палеогеновых отложениях Северной Африки, которые относились ранее к геосинклинальным, однако Н. С. Шатский (1955) установил их платформенное происхождение. Древние образования часто приурочены к кремнисто-доломитовым толщам и ассоциируются с железными рудами.

Наиболее крупными эпохами фосфоритообразования являлись кембрийский, пермский и третичный периоды. Общая интенсивность процесса возрастала по мере перехода от древних к молодым отложениям.

Применение фосфоритов

Добыча фосфоритов идет открытым способом.

Большая часть их используется для производства минеральных удобрений, а также для получения фосфорной кислоты и элементарного фосфора. Хорошим удобрением является фосфоритовая мука, получаемая путем дробления и размола. Другой вид удобрений — суперфосфат — получается в результате разложения фосфатов серной кислотой.

Основным мерилом их качества является содержание Р₂О₅, которое для изготовления фосфоритовой муки должно быть не менее 8%.

В фосфоритах, используемых для изготовления суперфосфата, содержание Р₂О₅ должно быть не ниже 28%. Желваковые образования пригодны при их обогащении путем промывки и грохочения. Вредными примесями являются соединения железа, алюминия и магния, так как они затрудняют получение рассыпчатого суперфосфата. В незначительном количестве они используются в металлургии.

Читайте также: