Более того, в составе рассматриваемой группы присутствуют современные месторождения солей - эвапоритовые бассейны, объектом разработки в которых могут быть не только донные соляные осадки, но и минерализованные рассолы (рапа). Отдельные химические элементы (натрий, хлор, магний, бром, йод, бор) в ряде случаев экономически целесообразно извлекать из морской воды, нефтяных вод, вод подземных источников, в том числе связанных с вулканической деятельностью.
В настоящем разделе охарактеризованы лишь некоторые наиболее распространенные представители рассматриваемой группы сырья - месторождения фосфора, серы, бора, натриевых, калийных и калийно-магниевых солей. Народнохозяйственную значимость этого сырья трудно переоценить: от масштабов его добычи и глубины (полноты) переработки зависит количество вырабатываемых в стране минеральных удобрений, гербицидов, фунгицидов, необходимых для развития агропромышленного комплекса; зависит количество получаемых серной, фосфорной, соляной кислот и множества других химических соединений, являющихся базовыми, исходными материалами химической и многих других отраслей промышленного производства. В настоящее время многие из указанных видов сырья и продуктов их переработки составляют существенную статью экспорта нашей страны.
Глава 1. Фосфор.
Считается, что фосфор был известен еще в ХП веке, однако чаще указывается на его случайное открытие алхимиком Х. Брандтом в 1669 году. Элементарная природа фосфора установлена французским химиком А. Лавуазье. Свое название он получил от греческого phosphoros - <светоносный, приносящий свет>.
Соединения фосфора - неотъемлемый компонент растений и животных, участвующий в жизнедеятельных процессах. Благодаря обмену веществ в растительных и животных организмах, происходит круговорот фосфора в природе: извлекаясь из почв растениями в виде хорошо растворимых солей с переводом последних в белковые вещества, он попадает с растительной пищей в организм животных, участвуя в строении костной, мозговой и нервной тканей (в теле человека содержится около 1,16% органического и неорганического фосфора). С остатками растений и животных химически связанный фосфор возвращается обратно в почву. Естественная убыль соединений этого элемента обуславливает необходимость внесения в нее фосфатных удобрений. Одна тонна оксида фосфора Р2O5, внесенная в почву, может повысить урожайность пшеницы на 7-8 т, хлопка - на 5-6 т, картофеля - на 40-50 т, сахарной свеклы - на 50-55 т.
Среднее содержание фосфора в земной коре немногим менее 0,1% (или 0,25% оксида фосфора Р2O5). Наиболее высокие концентрации P2O5 отмечаются для магматических щелочных (0,6-1,0%) и основных (0,4%) пород, несколько меньше - в кислых породах (0,23%). Содержание Р2O5 для осадочных пород колеблется в интервале 0,04-0,1%.
Хотя общее число известных минералов фосфора превышает 200, свыше 95% его в земной коре связано в виде безводного фосфата кальция - апатита - Са5[PO4]3(F, Cl, ОН) - встречающегося в большинстве изверженных горных пород в качестве акцессорного минерала. Свое название минерал получил от греческого глагола apate - <обманываю>, вероятно за свое внешнее сходство с бериллом и турмалином. Относительно широко распространены также монацит, ксенотим, амблигонит, вивианит, вавеллит и другие минералы.
Господствующей разновидностью апатита в большинстве горных пород являются фтор-апатит и фтор-гидроксилапатит; для кор выветривания и нелитифицированных осадков более характерен фтор-карбонатапатит (франколит или штафеллит) и карбонат-гидроксилапатит (даллит). Теоретическое содержание Р2O5 во фтор-апатите - 42,3%, а F - 3,8%; в незначительном количестве присутствуют и другие добавочные анионы (С, ОН, СО3-2), а также изоморфные примеси (Na, REE, Mg, Fe, Al, Sr, В и др.). Важной особенностью большинства разновидностей апатита является нерастворимость в воде, но легкая растворимость в кислотах.
В осадочных горных породах широким распространением пользуются разнообразные скрыто - и микрокристаллические скопления фосфатного вещества из группы апатита, содержащего многочисленные включения многих других минералов (кварца, глауконита, кальцита, глинистых минералов и др.) и называемого фосфоритами. У фосфоритов часть фосфора обычно изоморфно замещена углеродом, в зависимости от содержания которого закономерно меняются свойства фосфатных минералов. Состав фосфатной части в фосфоритах приближается к фтор-апатиту, франколиту, курскиту, гидроксил-апатиту, карбонат-апатиту; характерно присутствие изоморфного урана. Содержание оксида фосфора Р2O5 в фосфоритах не превышает 35%.
Таким образом, фосфатное сырье представлено двумя главнейшими типами руд: апатитовыми и фосфоритовыми; в первых апатит образует яснокристаллический агрегат, во вторых - фосфаты кальция из группы апатита представлены скрыто - или микрокристаллическими образованиями. Месторождения апатитов связаны с изверженными и метаморфическими породами, образуясь в результате эндогенных процессов, в то время как месторождения фосфоритов - с осадочными породами, формируясь в результате экзогенных процессов.
Кроме этого, резко подчиненную роль в общем балансе фосфатного сырья имеют крупные скопления гуано - продукты выделений морских птиц, приуроченные главным образом к островам и прибрежным районам низких широт. Свежие экскременты содержат около 22% N и 4% Р2O5. В результате их быстрого разложения доля фосфата возрастает, а азота уменьшается. Современное гуано содержит 10-12% P2O5, а выщелоченное - 20-32%. Минералогия гуано сложна: в слабо разложившийся входят растворимый аммоний, щелочные оксалаты, сульфаты, нитраты, магнезиальные и аммоний-магнезиальные фосфаты; сильно разложившееся гуано состоит главным образом из фосфатов кальция - монетита H4СаРO4, витлокита Са3(РO4)2 и др. Крупнейшие месторождения гуано имели первоначальные запасы в несколько сотен тысяч тонн; большинство их в настоящее время уже выработано. В последние годы на западном побережье Северной Америки и Африки выявлен новый, потенциально перспективный источник фосфатного сырья - прибрежно-морские илы, обогащенные фосфором.
Вследствие значительно более легкой обогатимости апатитовые руды являются более ценным сырьем, чем фосфоритовые. Однако в мировом балансе добываемого фосфатного сырья основная роль принадлежит фосфоритовым рудам (90%); в нашей стране, наоборот, благодаря наличию уникальных месторождений Хибинского массива, доля апатитовых руд в составе фосфатного сырья является доминирующей. Большая часть общих мировых запасов апатитовых руд сосредоточена в России; в значительном количестве они имеются также в ЮАР, Бразилии, Финляндии, Канаде, Уганде, Габоне, Замбии, Испании, Индии, Вьетнаме. Наиболее крупные общие запасы фосфоритовых руд сосредоточены в Марокко, США, Перу, Казахстане, Монголии, Китае, Египте, Мексике, Ираке, Иордании, Сирии, Тунисе и Алжире.
Области использования апатитовых и фосфоритовых руд одинаковы. Подавляющая масса фосфатного сырья (более 95%) используется для получения фосфатных и комбинированных минеральных удобрений: суперфосфата, двойного суперфосфата, преципитата, аммофоса, нитрофоса, нитрофоски, термофосфатов, фосмуки; с этой целью трудно растворимые и плохо усваиваемые растениями природные фосфаты обрабатываются различными кислотами, спекаются со щелочными и другими соединениями, либо просто размалываются до тонкой муки. Остальное количество фосфатного сырья идет на производство фосфора и фосфорной кислоты (а из богатых фтором апатитовых руд получают также кремнисто-фтористо-водородную кислоту) - исходных веществ для получения разнообразных химических соединений, используемых в металлургии, пиротехнике, органическом синтезе, производстве минеральных подкормок для скота и птицы, моющих и огнестойких веществ, спичек, лекарственных препаратов, инсектицидов, флотореагентов, матовых стекол и др. В керамической промышленности из апатита изготавливают так называемый "костяной фарфор".
1.1. Апатиты
Промышленные концентрации апатита в земной коре устанавливаются среди магматических, контактово-метасоматических, карбонатитовых (сложных магматически-метасоматических), гидротермальных, метаморфических и экзогенных (коры выветривания) образований.
Апатитовые руды разнообразны. По своему минеральному составу они подразделяются на силикатно-оксидные, силикатные, карбонатно-силикатные, карбонатные и гидросиликатно-гидрооксидные. По средним содержаниям Р2O5 (мас. %) среди них выделяют убогие (до 4%), бедные (4-8%), средние (8-16%) и богатые (свыше 16%). В зависимости от минерального состава апатитовые руды могут быть легко-, удовлетворительно - и труднообогатимыми. В первых извлечение P2O5 в апатитовый концентрат превышает 90%, во вторых - находится в пределах 70-90%, в третьих - составляет менее 70%. Наиболее легко обогащаются силикатные (апатит-нефелиновые и др.) руды, наиболее трудно - карбонатные и гидросиликатно-гидрооксидные.
Для обогащения методом флотации размер зерен апатита в рудах должен быть не менее 40 мкм. Апатитовый концентрат с содержанием Р2O5 более 35% может быть получен практически из всех минеральных типов руд. В комплексных рудах апатит может присутствовать либо как один из главных компонентов, либо как второстепенный компонент, либо как сопутствующая (обычно незначительная) примесь.
В геоисторическом плане апатитовые и комплексные апатитсодержащие месторождения принадлежат к различным минерагеническим эпохам и связаны с различными формациями горных пород. Наиболее благоприятными для формирования этих месторождений были условия активизации (и протоактивизации) древних платформ с типоморфными формациями агпаитовых нефелиновых сиенитов и щелочно-ультраосновных карбонатитовых комплексов, проявившихся главным образом в среднем палеозое (девон-карбон). С режимом протоактивизации (в раннем протерозое) связано формирование древних щелочно-ультраосновных карбонатитовых комплексов с апатитовой и апатит-редкометалльной минерализацией. Промышленные месторождения формации коры выветривания (мезозой-кайнозой) известны лишь в верхних частях карбонатитовых щелочно-ультраосновных комплексов.
Хотя промышленная апатитовая минерализация фиксируется в ассоциации с достаточно разнообразными, главным образом магматическими и постмагматическими образованиями, главнейшими геолого-промышленными типами месторождений, с которыми связаны подавляющая часть запасов и добычи этого сырья, являются апатит-нефелиновый в агпаитах, апатит-редкометалльно-магнетитовый (и апатит-редкометалльный) в карбонатитах и апатит-франколит-редкометалльный в корах выветривания карбонатитов. В последние годы во Вьетнаме, Китае и КНДР наметился еще один, метаморфогенный тип месторождений апатита.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |
Основные порталы (построено редакторами)