Фосфаты

Фосфаты природные (минералы класса) с химической точки зрения - соли ортофосфорной кислоты Н3Р04. В основном это сложные соединения с двумя и более катионами - обычно Са2+, Fe2+, Fe3+, Al3+, (U02)2+, Cu2+, Mn2+, Pb2+, Zn2+; добавочными анионами [OH]1-, Cl1", F1", О2", [CO3]2" или молекулярной водой. Иногда в их состав входят кислотные радикалы [Si04]2 , [S04]2-, [ВО3]3 и др. Средние (например ксенотим Y[P04]) и кислые (монетит СаНР04) соли редки.

Ортокислота - кислота, образующаяся в результате присоединения к ангидриду максимально возможного количества Н20. Метакислота отвечает присоединению меньшего (не обязательно минимального) количества молекул воды. Ангидрид - окисел, образующий кислоту при соединении его с водой [42].

Модель кристаллической структуры фторапатита [5]

Рис. 2.72. Модель кристаллической структуры фторапатита [5]

В основе кристаллического строения минералов лежит структурная группировка - анион [Р04]3- в форме тетраэдра. Координационные полиэдры катионов связывают анионы в островные (преобладают), цепочечные, слоистые и каркасные фосфориты природные.

Во входящем в апатит соединении Са2+5[Р04]3 з валентности положительная катиона (+ 10) и отрицательная анионной группы (- 9) не уравновешены. Поэтому в составе данного минерала всегда дополнительно имеются F1-, С11-, [ОН]1- или сочетание этих анионов. Соответственно названия разновидностей - фторапатит Ca5[P04]3F (рис. 2.72), хлорапатит Са5[Р04]3С1, гидроксилапатит Са5[Р04]3(0Н).

Следует отметить, что согласно [39] осадочными фосфатными породами считают геологические образования, обогащенные фосфатами кальция с общей формулой Ca5[P04,C03]3(F,Cl,0H). Обычно это коллоидальные агрегаты, но встречается и кристаллический аналог - франколит. Из того же источника - «Осадочные образования, морские и континентальные, содержащие не менее 5-12% и до 35% Р2О5, называются фосфоритами» [39].

Известны фосфаты природные эндогенного происхождения, например, апатит в магматических породах щелочного ряда, в карбонатитах и др.; монацит и ксенотим - в пегматитах и гранитах, некоторые представители класса - акцессорные в гидротермальных жилах. Однако большей частью образование минералов связано с экзогенными процессами - осадочные (хемогенные и биогенные) морские, озерные, болотные, а также коры выветривания и зоны окисления рудных месторождений. Органогенные богатые фосфором образования (помет птиц в местах их массового гнезнования и летучих мышей в пещерах) имеют собственное название - гуано. Устойчивые в экзогенных условиях эндогенные минералы (например апатит, монацит) встречаются в россыпях.

Хорошо ограненные кристаллы редки и имеют эндогенное происхождение. Обычная морфология экзогенных фосфатов - зернистые агрегаты, землистые массы, оолиты, конкреции. Твердость и плотность варьируют соответственно от 2 до 5-6 и от 1,7 до 7,1 г/см3. Спайность характерна лишь для некоторых групп минералов. Например, урановые слюдки - совершенная в одном направлении (отсюда - «...слюдки» по аналогии с группой слюд класса «Силикаты»). Окраска разнообразная.

В табл. 2.18 приведены не только самые распространенные, но и интересные в практическом отношении минералы класса. Фотографии некоторых из них представлены на рис. 2.73-2.75.

Таблица 2.18

Минералы класса «Фосфаты»

Классификационное

подразделение

Минералы

Группа апатита

Фторапатит CasfPCUbF, хлорапатит CasfPC^Cl, пироморфит РЬз[Р04]зС1

Группа монацита

Монацит (Се, La...)[PC>4], ксенотим YPO4

Группа амблигонита

Амблигонит LiAl[P04]F

Группа вивианита

Вивианит Fe2+3[P04]2X8H20

Группа урановых слюдок

Торбернит Cu(U02)2[P04]2xnH20, отенит Ca(U02)2[P04]2x яН20

Группа бирюзы

Бирюза СиА1б[Р04]4(0Н)8х5Н20

Минералы класса входят в состав фосфатных руд - природные образования, содержание фосфора (в форме Р2О5) в которых позволяет экономически целесообразно добывать и перерабатывать их с получением данного компонента.

Апатит [67] - кристаллы с синеватым оттенком в кальците (желтое)

Рис. 2.73. Апатит [67] - кристаллы с синеватым оттенком в кальците (желтое)

Бирюза (синее, зеленое) с лимонитом (желтое) и кварцем (белое) [85]

Рис. 2.74. Бирюза (синее, зеленое) с лимонитом (желтое) и кварцем (белое) [85]

Длинно-столбчатые кристаллы вивианита (болотная руда) [88]. В неизмененном состоянии бецветен, но при окислении быстро приобретает синию, зеленоватую до черносиней окраску

Рис. 2.75. Длинно-столбчатые кристаллы вивианита (болотная руда) [88]. В неизмененном состоянии бецветен, но при окислении быстро приобретает синию, зеленоватую до черносиней окраску

Продукты переработки - минеральные удобрения, кормовые фосфаты, фосфорные соли для различных отраслей промышленности и т. д. Происхождение руд как эндогеное (например нефелиновые сиениты Хибин), так и экзогенное - фосфориты; основной полезный компонент - фосфаты кальция, в том числе и апатит. Гуано - ценное природное фосфорное удобрение. Примеры использования других минералов: монацит - источник редких земель и тория; амблигонит - литиевая руда; вивианит - местное фосфорное удобрение и сырье для производства синей краски; скопления урановых слюдок - сырье для получения урана, радия, иногда ванадия; бирюза - ювелирный и поделочный камень и т. д.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >