> Энциклопедический словарь Гранат, страница 565 > Апатиты и нефелины
Апатиты и нефелины
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% Р20с. 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— и (Na, K)4AlsSi,08. т Si02, где большей частью п=4 и т— 1; эгирина — NaFcgSijO,; 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, то есть 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 PL,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. поуравнению: -
2CasP(PO,)3 + 7H2SO, + 17Н20 =
= 3[CaH4(POj)2-H20] -J-+ 7[CaS0r2II20] + 2HF.
Продукт реакции и носит название суперфосфата. Степень разложения А. достигается тем более высокая, чем больше в нем содержится Р205 и чем тоныпе степеньизмельчения А. При содержании 40% Р208 в А. степень разложения составляет 0,86 (т.-о. 86% Р20» подверглось разложению, причем получается 18—19% усвояемой Р305 и 17,5—18% воднорастворимой Р2Ов, при влажности продукта 15—10%); при 35% Р205 в руде степень разложения 0,72—0,75, а“при содержавши 31-32% Р2Ов в рудо степень разложения 0,70—0,75, причем серной кислоты в обоих последних случаях приходится брагь повоторый избыток.
Второй способ (возгонка фосфора) протекает на оспоне уравнения:
(<тjРоЭ8 -}- 5С ‘ р и 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 P2Os А. достигает 95—98% в случае соды, 87—90% при употреблении сульфата с углем. Есть попытки употребления апа-тиго-нофолпновой муки (то есть мелко измолотой апатито-пефелиповой иороды) как непосредственного удобрения почвы кранного севера, причем 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 содержанию 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:
|
Схематическийсостав |
Отходы обогатительной фабрики | ||||||||||
|
коо t: |
После фю-тацин |
О i ►7 _ -€г К. в £ к £ 5 п S И и а а Ь е S я с |
н Е С. |
ко> >€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 |
— |
— | |||||||