Фосфолиты: минералы и агрохимическое сырьё¶

Фосфолит — обобщающее название минералов и горных пород, содержащих фосфор в виде фосфатов кальция, а также продуктов их природного преобразования. Термин применяется в минералогии, геологии и агрохимии: им обозначают как отдельные фосфатные минералы (апатит, фторапатит, гидроксилапатит, вивианит, монацит), так и осадочные породы — фосфориты, служащие основным промышленным источником фосфора. В прикладном контексте под фосфолитом часто понимают фосфоритную муку — тонко размолотую фосфатную породу, используемую как фосфорное удобрение.

¶Общая характеристика

Химически фосфолиты представляют собой соли ортофосфорной кислоты, преимущественно кальциевые: Ca₅(PO₄)₃(F, OH, Cl). Основу кристаллической решётки составляет апатитовая структура, в которой часть ионов кальция может замещаться натрием, стронцием, редкоземельными элементами, а фосфатные группы — на карбонатные и сульфатные. Содержание пятиокиси фосфора (P₂O₅) в промышленных фосфолитах колеблется от 5 до 35 %, в богатых рудах достигает 38–40 %.

Физические свойства зависят от состава: твёрдость по шкале Мооса — 2–5, плотность — 2,6–3,2 г/см³, цвет варьирует от белого и светло-жёлтого до бурого и чёрного. Фосфолиты плохо растворяются в воде, но растворяются в слабых кислотах, что определяет их поведение в почвах.

¶Происхождение и месторождения

Различают фосфолиты магматического и осадочного генезиса.

• Магматические связаны со щелочными интрузиями и карбонатитами; типичный пример — Хибинский массив на Кольском полуострове (Россия), где апатит-нефелиновые руды разрабатываются с 1920-х годов.
• Осадочные формируются в морских условиях при биогенном и хемогенном осаждении фосфатов; к ним относятся крупнейшие месторождения фосфоритов — Каратау (Казахстан), фосфоритоносный бассейн Скалистых гор (США), Марокко и Западная Сахара, занимающие ведущие позиции по запасам.
• Метаморфические возникают при перекристаллизации первичных пород и часто представлены апатит-кальцитовыми и апатит-доломитовыми разностями.

Осадочные фосфориты нередко содержат примеси глауконита, кварца, глинистых минералов, карбонатов, что снижает качество руды и требует обогащения.

¶Классификация

По условиям залегания и текстуре выделяют:

По содержанию P₂O₅ руды делят на богатые (более 25 %), средние (15–25 %) и бедные (менее 15 %).

¶Применение

Главный потребитель фосфолитов — промышленность минеральных удобрений. Из фосфатного сырья получают:

• фосфоритную муку — прямое удобрение для кислых почв;
• суперфосфат (простой и двойной) — продукт обработки серной или фосфорной кислотой;
• преципитат, аммофос, нитроаммофоску — комплексные удобрения;
• фосфорную кислоту и элементарный фосфор — сырьё для химической промышленности.

Помимо агрохимии, фосфолиты применяются в металлургии (флюсы), производстве спичек, моющих средств, кормовых добавок для животных, а также в ювелирном деле — некоторые разновидности апатита используются как поделочные камни.

¶Значение и ресурсная база

Фосфор — незаменимый биогенный элемент, входящий в состав ДНК, РНК, АТФ и костной ткани. Мировые запасы фосфатного сырья оцениваются в десятки миллиардов тонн, однако они распределены неравномерно: значительная часть сосредоточена в Марокко, Китае, Алжире, России и США. Поскольку фосфор не имеет промышленно доступных заменителей, фосфолиты относят к стратегическим видам минерального сырья, а вопросы их рационального использования и рециклирования фосфора рассматриваются в рамках концепции «критического сырья».

¶Экологические аспекты

Добыча и переработка фосфолитов сопровождаются образованием отвалов, фосфогипса и сточных вод, содержащих фтор и тяжёлые металлы. Избыточное внесение фосфорных удобрений ведёт к эвтрофикации водоёмов. Кадмий, присутствующий в осадочных фосфоритах, является предметом ограничений в ряде стран.