> Энциклопедический словарь Железнова, страница 1 > Апатиты

Апатиты

Апатиты и нефелины вызвали к себе иптерес в промышленности после открытия Хибинского месторождения ■{на Кольском полуострове, в Мурманском округе). Хибинское месторождение апатито-нефелиновых руд представляет собою мощную серию .линз породы, разведанной более чем на 10 км в длину и мощностью 200 м. Верхняя часть апатитовой породы содержит в среднем от 28°/₀ до 32%, нижняя от 16% до 24% Р₂0_с. По данным акад. А. Е. Ферсмана, минералогический состав хибинских апатитовых пород таков: от 54% до 85% А., от 13% до 36% нефелина, от 0,05% до 4,7% эгирина, от 0,03% до 6,8% титаномагпетита и от 1,5% до 4,6% сфена. Химический состав этих минералов характеризуется ({юр-мулами: А. —Са₅ (Г, С1) (Р0₄)₈, нефелина— п (Na, K)₄Al_sSi,0₈. т Si0₂, где большею частью п=4 и т— 1; эгирина — Na^FcgSijO,,; титаномагнетита FeTi0₃ и сфена CaTiSiO,. Для промышленных целей А. имеет значение как исходпый материал, содержащий фосфорный ангидрид; отсюда попятно стремление промышленности из апатито-нефелиновой породы получить такой исходный материал, который приближался бы к А. по содержанию Р₂0„ (около 41%). j

Для обогащения породы А. предложено два метода. 1-й из них —метод избирательного дробления, основанный на различной твердости минералов, слагающих породу. Так как нефелин и ряд других составных частей ее более тверды и менее хрупки, чем А., то при рассеве продуктов тонкого дробления и помола через сито А. попадает в более тонкую фракцию. 2-й метод основан па флотационном обогащении: при взбалтывании мелко измельченной породы в воде с прибавлением некоторых масел (дегтя), частицы А. поднимаются с пеной вверх и отделяются от I остальных составных частей руды, падающих вниз, па дно. Добываемая в настоящее время открытыми взрывными работами и подвергаемая небольшой еортировке руда содержит в среднем 30 — 32% Р₂0₅. А. с целью утилизации Р.,0. перерабатываются тремя способами.

1.    Кислотное разложение А. (для получения простых, обогащенных и двойных суперфосфатов и экстракции фосфорной кислоты).

2.    Термическое разложение А. (возгонка фосфора).

3.    Щелочно-термическое разложение А. (получение термофосфатов, т.-е. продуктов спекания А. е содой и другими щелочными веществами).

Для первого способа (кислотного разложения) требуется апатитовая порода, содержащая от 34 до 4О°/₀ тогда получается суперфосфат с 14—19% усвояемой P_L,0.,. Для второго и третьего способов пригодны руды с содержанием Р₂0₅ ниже 26—27°/₀.

И оспову первого способа разложения положена реакция серной кислоты крепостью 50—52° Б. на мелко размолотый Л. по

уравнению:    -

2Ca_sP(PO,)₃ + 7H₂SO, + 17Н₂0 =

= 3[CaH₄(POj)₂-H₂0] -J-+ 7[CaS0_r2II₂0] + 2HF.

Продукт реакции и носит название суперфосфата. Степень разложения А. достигается тем более высокая, чем больше в нем содержится Р₂0₅ и чем тоныпе степень

измельчения А. При содержании 40% Р₂0₈ в А. степень разложения составляет 0,86 (т.-о. 86% Р₂0» подверглось разложению, при чем получается 18—19% усвояемой Р₃0₅ и 17,5—18% воднорастворимой Р₂О_в, при влажности продукта 15—10%); при 35% Р₂0₅ в руде степень разложения 0,72—0,75, а"при содержавши 31^-32% Р₂О_в в рудо степень разложения 0,70—0,75, при чем серной кислоты в обоих последних случаях приходится брагь повоторый избыток.

Второй способ (возгонка фосфора) протекает на оспоне уравнения:

(<тjРоЭ₈ -}- 5С ‘ р п 8iО2^:—^:

= Р₂ + ЗСаО-п Si0₂ + 5СО.

Так как для возгопки употробляотея апатито-нефелиновая порода, содержащая от 17,5 до 24% 1vOj, то в шихту, подвергающуюся действию возгонки, пе надо прибавлять кремпезема (ибо он содержится в самом пефедипо). Для плавкости образующегося шлака рекомендуется прибавлять от 3 до 4% хлористого натрия.

Третий способ — получение термофосфатов — сводится к сплавлопию анатито-нефелииовой породы с содой, сульфатом натрия в присутствии угля при температурах от 1100 до 1300°; в результате получается сплав, очень близкий но своим физическим и химическим свойствам к томас-шлаку, содержащему Р₂0₅ в лимопиораство-рпмом состоянии, вероятно в форме: €а_:,(К, Na)₂P₂0₅-CaSi0₃. Степень разложения P₂O_s А. достигает 95—98% в случае соды, 87—90% при употреблении сульфата с углем. Есть попытки употребления апа-тиго-нофолпновой муки (т.-е. мелко измолотой апатито-пефелиповой иороды) как непосредственного удобрения почвы кранного севера, при чем замочепо было повышеппе урожая.

В хибинских анатито-нефолнновых породах содержится от 13 до 36% нефелина; при обогащении породы is отношении содержания А. получаются отходы с содержанием 70—75% нефелина, а после дополнительных процессов обогащения в этих отходах (хвостах) содержание нефелина может быть поднято до 85—90%. Кроме того, при добыче А. на самом месторождении скопляется значительное количество нефелиновых отвалов. Наконец, уртитовые иороды, подстилающие апатитовые месторождения, являются наиболее богатыми по со

держанию в.них нефелина —до 90%* изредка и выше. Поэтому в связи с добыванием А. в промышленности встал вопрос об использовании нефелинов как отбросов рудников, отходов обогатительной фабрики и урти-товых пород. Для схематической характеристики химического состава хибинских нефелиповых пород и отходов- обогатительной фабрики служит следующая таблица:

Схематический состав		Отходы обогатительной фабрики
	к о о t:	После фю-тацин	О i ►7 _ -€г К . в £ к £ 5 п S И й а а Ь ^ е S я с	н Е С.	к о> >€г
Кремнезем и двуокись титана . *	57	33	43	43	44
Глинозем .....	20	23	30	28-30	33
Окислы железа • .	3—5	G—10	2,5	3-5	1
Щелочи......	10	15	18—10	10—20	22
Окись кальция . .	2	12	3	2—4	—
Фосфорный ангидрид		а	1—2	—	—

Вот состав чисто отобранного нефелина из Ноачвумчорра (один из пунктов Хибинского месторождения):

SIO, .    .    . 44,15%    Na.,0    . . .    15,671

Ti0._z .    .    .следы    К_аО    . . .    6,05 J “

А1,0₃ .    .    . 32,00 }    S0₃    . . .    0,00

Fe*0₃ ... 1,17 > 33,40% Cl    ...    следы

FeO .    .    . 0,21 )    Потеря при

МпО . . . следив    прокали-

SrO ... 0,03 > 0,33% вании. .    0,52%

СаО . . . 0,35 J    --

MgO . . . 0,22    Сумма . 100,45

Применение нефелинов:

1.    В стекольной промышленности: для получения из пего низких сортов стекла темнозелепого и голубого цвета (пивные и водочные бутылки) в немехапизированиых производствах. Вопрос об использовании нефелина в этой промышленности встал в связи с заменой нефелином дефицитной соды н сульфата. ,

2.    В кожевенной промышленности: на основании произведенных опытов с уртитом выяснилась возможность заменять нефелином нри дублении кож некоторые виды дубителей.

3.    В химической промышленности:

для получения окиси алюминия, силикагеля—кремневого студня для различных отраслей химической промышленности, жидкого стекла, ультрамарина, искусственных цеолитов и нр.

4.    В сельском хозяйстве северных областей: внесение нефёлипа в легком помоле в кислую почву повышает урожай весьма заметно, так как нефелин, подобно известняку, уничтожает кислотность почв, но кроме того впосит еще до 6% калия в легко усвояемой растениями форме.

5.    В керамической промышленности: вместо полевых шпатов для более дешевых сортов фарфора и каменного товара, где не требуется от массы белизны.

Интересны перспективы получения окиси алюминця и щелочей из уртитов и нефелинов .методом спекания с содой и известью. Метод сводится к следующему: измельченная порода, смешанная с известняком и содой, прокаливается во вращающейся печи. При выщелачивании спекшейся массы в раствор переходят алюминаты натрия и калия, которые отделяются фильтрованием от нерастворимого остатка, состоящего главным образом из силиката кальция.

При пропускании углекислоты (используя для этого отходящие газы, подучаемые при процессе спекания) через раствор алюминатов получаотся гидроокись алюминия и углекислые щелочные соли. После отделения фильтрованием осадка гидроокиси алюминия от раствора углекислых солей К и Na получается при прокаливании окись алюминия, а после выпаривания растворов — сода и поташ. Этот способ получения окиси алюминия с регепорацией углекислых щелочей аналогичен о получением окиси алюминия из каолина и глин по способу М. К. Шмать-ко (см. выше алюминиевая промышленность).

Литература. «Хибинские Ал. Сборник III, под общей редакцией акад. Л. Е. Ферсмана, Лешшград, 1931; «Материалы по химизации народного хозяйства СССР» со статьями А. Е. Ферсмана, вып. II, IV п V, Ленинград, 1929; Ликов А. А., «Производство простого суперфосфата», 1933; Л. Ваиаман и Г. Истсрвуд, «Фосфорпая кислота, фосфаты я фосфорные удобрения»,

19:13.

Е. Орлов.