Фосфорит — осадочная горная порода, состоящая преимущественно из фосфатных минералов группы апатита, находящихся в скрыто- или микрокристаллической форме.
Содержание
Описание [ править | править код ]
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.
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.
Раньше люди называли эту породу «хлебной рудой» и не знали ее реальной ценности. А потому использовали лишь в качестве стройматериала для сооружения домов и ограждений. Общепризнанное научное название породы происходит от греческого слова «фосфорос», что переводится как «несущий свет».
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:
- Зернистые – породы, содержащие определенное количество мелких зерен и полосок фосфатов размером до двух миллиметров, соединенных глинисто-железистым или же карбонатным «цементом». Содержание P2O5 колеблется в пределах от 7 до 16 %.
- Пластовые – относительно однородные породы, состоящие из микрозерен мощностью не более 0,1 миллиметров. Залегают в виде продольных пластов (откуда и название). Содержание P2O5: 26-28 %.
- Желваковые (конкреционные) – состоят из конкреций округлой или почковидной формы размером свыше двух миллиметров. В отличие от пластовых, месторождения желваковых фосфоритов бедные и маломощные. Содержание P2O5 варьируется в широких пределах (от 12 до 38 %).
- Ракушечные – это особая разновидность фосфоритов с высоким содержанием фосфатных ракушек в структуре породы. Содержание P2O5: 5-12 %.
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):
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).
Помимо этого, процесс переработки фосфоритов сопровождается выделением большого количества серной и фосфорной кислоты. Поэтому, в местах добычи породы нередко вырастают довольно крупные химические комбинаты с полным циклом переработки сырья. Примеры таких предприятий в России: ОАО «Фосфорит», ОАО «Апатит», ОАО «Фосфорит-Портстрой» и другие.
В заключение…
Что такое фосфориты? Это осадочная горная порода темного цвета и в то же время полезное ископаемое, добываемое в ряде государств мира. Основные районы добычи фосфоритов сосредоточены в таких странах, как Россия, США, Марокко, Китай и Тунис. Главные «потребители» данной горной породы – сельское хозяйство и химическая промышленность.
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
Название «фосфорит» произошло от греческого слова «фосфорос» — что значит несущий свет и связано с наличием фосфора в составе. Цвет породы может быть: белым, красным, бардовым, коричневым, серым, черным. Обычно окраска распределена по минералу неравномерно.
Форма неровная. Находится фосфорит в песке, глине и органическом материале, часто выступая в виде «цемента». Часто образуются большие залежи этой органической породы – пласты, где в качестве примеси выступает песок и органические остатки. Запах специфический, напоминает жженые кости.
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.