Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Добыча и разработка природных ресурсов

Апатиты ‒ один из перспективных классов неорганических соединений для создания новых материалов  Просмотрен 22

Введение

Апатиты ‒ один из перспективных классов неорганических соединений для создания новых материалов. О них известно уже более века, но долгое время их применение ограничивалось лишь созданием различных фосфатных удобренийи ювелирным деломи.

В настоящее время апатиты применяются в качестве матриц для

связывания токсичных элементов, создания лазеров, ионных проводников,

люминесцентных материалов, а также неорганических пигментов. Кроме

того, апатиты находят широкое применение в современной медицине: для

создания костных имплантатов, пломбировочных материалов, медикокосметических

средств.

Апатит является сырьём для производства фосфорной кислоты (химическая промышленность), фосфораи фосфорныхудобрений (суперфосфатов), поэтому апатит и фосфорит называют «хлебным» камнем. Из отходов производстваполучают особое (фосфорное) стекло, которое способно пропускать ультрафиолетовые лучи, а также сорта стекол, не пропускающих лучи теплового инфракрасного света. Применение фосфорного стекла дает возможность наблюдать доменный процесс, принимать солнечные ванны в помещении. Некоторые сорта фосфорного стекла выдерживают нагревание до 800ºС.

Фосфор и его соединения, получаемые из апатита, нашли свое применение также в спичечной, текстильной, керамической, пищевой промышленности, в медицине и военном деле.Апатитовые руды находят применение в литейном деле (придают литью большую текучесть и, следовательно, литье хорошо заполняет формы) и керамической промышленности (для получения «костяного фарфора»).

Апатит используют в ювелирном деле. Ювелирные апатиты обычно имеют небольшие размеры - до 5 карат, реже до 20 карат. Самый крупный кристалл апатита ювелирного качества был найден в Кении и весил 147 карат.

Апатитовый концентрат (высокого качества) используется также для производства кормовых добавок, пищевых и технических фосфатов.

На его основе получают различные фосфорсодержащие продукты, применяющиеся при обработке воды, металлов, при производстве зубной пасты и моющих средств , в пищевой промышленности для обработки мясных изделий, сыров, напитков, а также в производстве аккумуляторов электромобилей.

 

Апатитовый концентрат, перерабатываемый в удобрения, получается в результате трудоемкого и сложногопроцесса обогащения апатито-нефелиновой руды, все это связанно с значительными энергетическими и трудовыми затратами и большими капиталовложениями. В связи с все возрастающей потребностью в апатитовом концентрате и увеличением объема его производства возникает проблема комплексного использования апатито-нефелиновой руды.

Апатитовый и нефелиновый концентраты получают в результате сложного трудоемкого процесса обогащения апатито-нефелиновой руды, требующего значительных энергетических затрат, капитальных вложений и рабочей силы. Непосредственная азотнокислотная переработка руды исключает эти процессы и позволяет комплексно переработать сырье на удобрения, технические фосфаты,окись алюминия и использовать фтор и другие ценные компоненты руды. При разложении апатито-нефелиновой руды 40% азотной кислотой в раствор извлекается более 90% Р2О5 и AI2O3 от количества их в руде. При 50-60° процесс завершается в течение 2 часов. Затем осуществляется ступенчатый нейтрализации полученной вытяжки, например, аммиаком.

Постоянное снижение содержания Р2О5 в руде приводит к снижению эффективности обогащения, переработки руды и увеличению объемов добычи, снижению рентабельности производства апатитового и нефелинового концентратов.

Таким образом, актуальность апатитовой руды обусловлена необходимостью совершенствования технологии производства апатитового концентрата и комплексного обогащения апатит-нефелиновых руд для сохранения и повышения рентабельности производства» в условиях снижения содержания Р2О5 в руде, ухудшения обогатимости руды, увеличивающихся затрат на добычу руды и ее переработку.

Апатитовые руды: определение, общие характеристики и анализ физико-химических свойств.

Апатит(от др.-греч. ἀπατάω «обманываю») — акцессорныйминерал фосфатов (т.е. входящий в состав горных пород в очень малых количествах (<1 %), не влияющие на классификацию основной породы класса),образованныйв процессе остывания и кристаллизации расплавленной магмы.Встречается во всех интрузивных (сформировавшиеся в результате застывания магмы), многихметаморфологических, осадочных и даже эффузивных (вулканические) породах. Обычно бледно-зеленого, голубого, желтовато-зеленого или розового цвета со стеклянным блеском.

Такое название минерало пошло из-за то, что он встречается в природе в разных видах, поэтому его часто путали с другими минералами (бериллом, диопсидом, турмалином).

Общая химическая формула апатитов Ca10(PO4)6(OH,F,Cl)2.

Также рассмотрим формулы различных видов апатитов (Таблица 1).

Таблица 1. Виды апатитов.

Название апатита Формула
Фторапатит
Карбонатоапатит
Курскит
Гидроксилапатит
Франколит
 

По весовому химическому составу:

СаО: 53—56 %;

Р2O5: 41 %;

F: до 3,8 % (фторапатит);

Cl: до 6,8 % (хлорапатит);

часто содержит примеси марганца, железа, стронция, алюминия, тория, редкоземельных элементов, карбоната кальция — CaCO3 (карбонат-апатит) и другие примеси.

В апатитах фосфор находится виде минералов апатитовой группы с общей формулой 3Сa3(PO4)2 *CaX2, вместо X может быть фтор, гидроксильная группа или хлор.

 

Апатит отличается по внешнему виду в зависимости от страны, в которой добывается.[1]

Таблица 2. Зависимость внешнего вида апатита от месторождения.

Месторождение Внешний вид
Финляндия и Россия Голубой оттенок, плотная и волокнистая структура (Рисунок1).
Индия Зеленый цвет, отличает жирный и матовый блеск (Рисунок 2).
Горы Помира Розовый цвет, с ярко выраженной кристаллической структурой (Рисунок 3).
Италия Бесцветные камни, поверхность шаровидная, с зернистой структурой. (Рисунок 4).
Мексика Коричневый цвет, этот цвет является признаком наличия примесей железа (Рисунок 5).
 

 

розовый.

Рисунок 1. Апатит голубой. Рисунок 2. Апатит зеленый.Рисунок 3.Апатит

 

 

Рисунок 4.Апатит бесцветный.Рисунок 5. Апатит коричневый.

 

Апатитовые руды— природные минеральные апатитовые образования, которые экономически целесообразно перерабатывать в промышленных масштабах.

Р2О5 различают по содержанию :

богатые руды (более 18 %),

бедные (5-8 %),

скудные (убогие) (3-5 %).

 

Подразделение апатитовых и комплексныхапатитсодержащих руд по условиям образования месторождениярассмотрим в Таблице 3 [2]:

Таблица 3. Подразделение апатитовых и комплексныхапатитсодержащих руд по условиям образования месторождения.

Эндогенные Экзогенные   Метаморфизованные
Месторождения: · магматические · карбонатитовые · пегматитовые · контактово-метасоматические · гидротермальные вулканогенно-осадочные. Они объединяются в несколько рудных формаций. Месторождения: Выветривания приуроченные к формации коры выветривания на карбонатитовом и камафоритовом субстратах. Месторождения: приурочены к апатит-кварц-диопсидовой и апатит-доломитовой формациям.
  

 

 

Также рассмотрим схему переработки апатитовой руды для понимания того, какие проукты мы можем из нее извлечь (Схема 1).

 

Фторапатит F(P
Нефелин
Фосфорная кислота
Фтористые соли
Алюминий
Содопродукт  
Цемент
Редкие элементы
Апатитовая руда

 

 

Схема 1. Схема переработки апатитовой руды.

 

 

 

В Таблице 4. указан состав апатитовой руды.

Таблица 4. Состав апатитовой руды.

Вещества Количество
23,6 – 19,5
Нерастворимый остаток 18,6 – 22,8
10,1 – 11,7
СaO 1,36 – 3,88
MgO 26,15 – 28,65
C 2,26 – 0,86
F 2,13
 

 

Также апатитсодержащие руды можно поделить на типы и подтипы по месторождению. Рассмотрим подробнее это в Таблице.5.[4]

Таблица 5. Минеральный состав апатитсодержащих руд.

Месторождение Тип Подтип Минеральный состав Содержа-ние
     
  Ковдорское     Карбонатные Апатитоносныекарбонатиты Апатит (1-17%), кальцит (50-90%), доломит(7-25%), биотит (1-9%), магнетит (1-4%), силикатные минералы (0,5-7%). 4,51
  Тикшеозерское   Апатит – карбонатный Магнетит (18-60%), апатит (5-31%), форстерит (12-28%), карбонаты (2-28), флогопит (2-6 %). 6,4 
  Хабинская группа     Силикатный Апатито – нефелиновый Апатит(7-68%), нефелин(19-65%), сфен (3-18%), эгирин (7-17%), полевой шпат (1-3%), титаномагнетит (1-6%). 12,0
  Элисенваара   Апатит – силикатный (ладогалиты, невоиты) Апатит (7-68%), сфен (1-4%), циркон (0,01-0,15%), амфибол (0-35%), роговая обманка (0-45%), пироксен (0-15%), карбонат (0-0,55%). 3,62 
    

 

Примечание. В графе 4 приведены пределы содержаний минералов по текстурным разновиностям руд.

 

 

Предыдущая статья:Тапсырмалар Следующая статья:Характеристики двух источников добычи ресурса на территории России.
page speed (0.0429 sec, direct)