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磷灰石

磷灰石

中文名 磷灰石
英文名 Apatite
名词解释

磷灰石,是指磷以晶质磷灰石形式存在于火成岩和变质岩中的含磷矿石。是一系列含钙的磷酸盐矿物的总称。磷灰石是制造磷肥和磷素及其化合物的最主要矿物原料,最常见的磷灰石是氟磷灰石。按照加合阴离子不同,除氟磷灰石外,还有氯磷灰石,羟基磷灰石等。磷灰石的形状为玻璃状晶体、块体或结核,颜色多样,多为带锥面的六方柱形。磷灰石以副矿物见于各种火成岩中,在碱性火成岩中可以形成有工业价值的矿床,如俄罗斯科拉半岛的希比内磷灰石-霞石矿。规模巨大的磷灰石矿床主要为浅海沉积岩,以胶磷矿为主。如中国湖北襄阳、云南昆阳和贵州开阳磷矿。也可由它们形成沉积变质矿床。由生物化学作用形成的海鸟粪磷矿,主要成分为羟基磷灰石。

简介

磷灰石是一类含钙的磷酸盐矿物总称,其化学成分为Ca5(PO4)3(F,Cl,OH),其中含CaO为55.38%,含P2O3为42.06%,含F为1.25%,含Cl为2.33%,含H2O为0.56%。晶体属六方晶系。最常见的矿物种是氟磷灰石Ca5(PO4)3F,其次有氯磷灰石Ca5(PO4)3Cl、羟磷灰石Ca5(PO4)3(OH)、氧硅磷灰石Ca5[(Si,P,S)O4]3(O,OH,F)、锶磷灰石Sr5(PO4)3F等。磷灰石晶体常见,一般呈带锥面的六方柱;集合体呈粒状、致密块状、结核状;呈胶体形态的变种称为胶磷灰石,其矿石称为胶磷矿。

矿物学特征

磷灰石呈浅绿、黄绿、褐红等色,玻璃光泽。具不完全解理,断口不平坦。断口有贝壳状,有油脂光泽,有许多种磷灰石具有荧光。通常多种磷灰石含有杂质,如氟、碳、氯、铀、锰和其他稀有元素等。摩斯硬度5,比重3.18~3.21。加热后常可出现磷光。将钼酸铵粉末置于磷灰石上,加硝酸,可生成黄色磷钼酸铵,用以快速试磷。磷灰石作为副矿物见于各种火成岩中,在碱性岩中可形成有工业价值的矿床,如俄罗斯科拉半岛的希比内磷灰石-霞石矿。规模巨大的磷灰石矿床主要为浅海沉积成因,以胶磷矿为主,例如中国的湖北襄阳、云南昆阳、贵州开阳磷矿,或是由它们再经变质作用形成的沉积变质矿床。

偏光镜下:无色。一轴晶(-)。氟磷灰石:No=1.633,Ne=1.629,折射率随OH、Cl含量增高而增大;氯磷灰石:No=1.667,Ne=1.665;羟磷灰石:No=1.651,Ne=1.647。

生成方式

磷灰石有三种生成方式,分别生成于火成岩、沉积岩和变质岩中,生成于火成岩中的为内生磷灰石,一般作为副产物在基性或碱性岩石中富集;在沉积岩中为外生磷灰石,是由生物沉积或生物化学沉积形成的,一般为结核状;在变质岩中生成的是经区域变质生成的。

当晶体较大时,晶形、颜色、光泽、硬度均可作为鉴定特征。若为细分散状态则需依靠化学分析鉴定。

应用

磷灰石是提取磷和制造农用磷肥的重要原料,颜色好结晶好的磷灰石可作为宝石或装饰材料。伴生元素多的磷灰石可以综合利用。磷灰石是人与动物硬体(牙、骨、结石)部分的主要无机物,也是一种重要的生物材料。

磷酸盐包括磷酸正盐和酸式盐。磷灰石是提炼磷的重要矿物,其中氟磷灰石是商业上最主要的矿物。磷灰石的形状为玻璃状晶体、块体或结核,它们的颜色多种多样,一般多为带个锥面尖头的六方柱形。多数磷灰石都很纯净,如果它们再硬一些,就可以当作宝石了。磷灰石加热后常会发出磷光。在各种火成岩中可以见到磷灰石的影子。

结构与形态

六方晶系,a0=0.943~0.938nm,c0=0.688~0.686nm;Z=2。晶体结构的基本特点为,Ca-O多面体呈三方柱状,以棱及角顶相连呈不规则的链沿c轴延伸,链间以[PO4]连结,形成平行于c轴的孔道,附加阴离子Cl-、F-、OH-充填于此孔道中也排列成链,坐标高度可变,并有缺席的无序-有序。F-Ca配位八面体角顶的Ca,也与其邻近的4个[PO4]中的6个角顶上的O2-相连。

产状与组合

磷灰石以副矿物见于各种火成岩中,在沉积岩、沉积变质岩及碱性岩中可形成有巨大工业价值的矿床。在各种岩浆岩及花岗伟晶岩中成副矿物。

规模巨大的磷灰石矿床主要为浅海成因,或由它们再经变质作用形成的沉积变质矿床,以胶磷矿为主。如中国湖北襄阳、云南昆阳、贵州开阳磷矿。 [2] 

矿石学意义

矿业简史

中国最早发现和首先进行开采的磷矿是江苏海州磷矿。清朝同治年间发现海州磷矿(现名锦屏磷矿),并于1914年对该矿正式开采。本世纪20至30年代地质学家曾对锦屏磷矿作了地质调查,1947年确认该磷矿为沉积变质磷矿床。新中国成立后国家首先对锦屏磷矿进行了勘探和开发。

1927~1928年两广地质调查所对西沙群岛的鸟粪矿床做过一些地质研究工作。1939年地质学家在云南作地质调查时发现了昆阳磷矿。1946年在调查研究淮南煤矿时发现了安徽凤台磷矿。1953年在贵州遵义松林发现了晚震旦纪陡山沱期磷块岩。此后陆续发现和相继开展工作的有鄂西宜昌磷矿、黔中开阳磷矿、鄂西荆襄磷矿等。自云南昆阳磷矿问世以来,云南滇池周围陆续发现海口、晋宁、安宁、江川等大型磷矿。在贵州继开阳磷矿发现后不久,又发现了瓮安磷矿。在湖北宜昌、荆襄磷矿找矿成果的启发下,发现了保康神农架和兴山磷矿。

新中国成立后,中国地质学家对前震旦系变质磷矿、震旦系陡山沱组及灯影组磷矿、下寒武统梅树村组及辛集组磷矿等,做了大量地质普查、勘探评价工作。此外对华北岩浆岩型磷灰石矿床、西沙群岛的鸟粪矿床及湖南、广西等次生磷矿床也做了地质研究工作。经过地质普查评价,对锦屏、肥东、宿松等前震旦系沉积变质磷灰岩矿床;开阳、瓮安、宜昌、荆襄、朝阳等震旦系陡山沱组磷块岩;昆阳、海口、雷波、马边和宁强等下寒武统梅树村组磷块岩矿床;中寒武统大茅群磷块岩矿床,以及河北涿鹿岩浆岩型磷灰石矿床等,都做了详细的地质勘探工作,求得了大量工业储量。

世界上出产宝石级磷灰石的国家有缅甸、斯里兰卡、印度、美国、墨西哥、巴西、加拿大、挪威、西班牙、葡萄牙、意大利、德国、马达加斯加、坦桑尼亚、中国等。

矿石应用

磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称,是一种重要的化工矿物原料。用它可以制取磷肥,也可以用来制造黄磷、磷酸、磷化物及其他磷酸盐类,以用于医药、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、国防等工业部门。磷矿在工业上的应用已有一百多年的历史。

磷矿石按其成因不同,可分为磷灰石和磷块岩。磷灰石是指磷以晶质磷灰石形式出现于岩浆岩和变质岩中的磷矿石。磷块岩系指由外生作用形成、由隐晶质或显微隐晶质磷灰石及其他脉石矿物组成的堆积体。自然界中已知的含磷矿物大约有120多种,分布广泛。但是按其质和量都能达到可以开采利用的含磷矿物则不过几种。在工业上作为提取磷的主要含磷矿物是磷灰石,其次有硫磷铝锶石、鸟粪石和蓝铁石等。自然界中磷元素约有95%集中在磷灰石中。

加工方法

磷灰石有3种加工方法,即机械、酸法和热法加工。国内外都以酸法加工为主。

(1)酸法加工

用各种无机酸分解磷矿粉,所得产品主要是各种水溶性磷肥和磷酸盐。主要产品有:过磷酸钙、萃取磷酸、重过磷酸钙、磷酸铵、硝酸磷肥等。除过磷酸钙外都是高浓度磷肥或复合肥料。制造这些磷肥要求磷灰石P2O5≥28%,杂质含量和粒度应符合要求。

(2)热法加工

用磷灰石和硅石、含镁岩石配成适当比例,在高炉或电炉内经高温熔融后,经水淬制成钙镁磷肥等。



注:本名词内容引自百度百科


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