Запасы апатитов и фосфоритов, основные месторождения, добывающие компании, основные экологические проблемы. Разрушенный остров добычи фосфатов

Содержание статьи

ФОСФОР (Phosphorus) – химический элемент 15(Va) группы Периодической системы, атомный номер 15, атомная масса 30,974. Известно 23 изотопа фосфора 24 P – 46 P, среди них один стабильный 31 P и только он встречается в природе. Период полураспада изотопа 30 P 2,55 минуты; это первый радиоактивный изотоп, полученный искусственно в 1934 Фредериком и Ирен Жолио-Кюри .

Возможно, что фосфор в элементарном виде был получен еще в 12 в. арабским алхимиком Алхид Бехилом при перегонке мочи с глиной и известью, об этом свидетельствует древний алхимический манускрипт, хранящийся в Парижской библиотеке. Однако открытие фосфора обычно приписывается разорившемуся гамбургскому купцу Хеннигу Бранду. Предприниматель занимался алхимией, чтобы получить философский камень и эликсир молодости, с помощью которых можно было бы легко поправить свое материальное положение. После упаривания 50–60 ведер мочи (он брал ее в солдатских казармах) в течение двух недель и последующего сильного прокаливания сухого остатка с углем и песком в реторте, Бранду удалось в 1669 сконденсировать выделяющиеся пары под водой и получить небольшое количество желтого вещества. Оно светилось в темноте и поэтому было названо Брандом «холодным огнем» (kaltes Feuer). Современники Бранда назвали это вещество фосфором из-за его способности светиться в темноте (др. греч. jwsjoroV ). Вообще, с древних времен «фосфорами» называли все вещества, способные испускать свет в темноте. Так, широко известен «болонский фосфор» – сульфид бария.

В 1682 Бранд опубликовал результаты своих исследований, и сейчас он справедливо считается первооткрывателем элемента № 15. Фосфор явился первым элементом, открытие которого документально зафиксировано, и его первооткрыватель известен.

Интерес к новому веществу был грандиозный, и Бранд этим пользовался – он демонстрировал фосфор только за деньги или обменивал небольшие его количества на золото. Несмотря на многочисленные усилия, осуществить свою заветную мечту – получить золото из свинца с помощью «холодного огня» - гамбургский купец так и не смог, и поэтому вскоре он продал рецепт получения нового вещества некоему Крафту из Дрездена за двести талеров. Новому хозяину удалось сколотить на фосфоре значительно бóльшее состояние – с «холодным огнем» он разъезжал по всей Европе и демонстрировал его ученым, высокопоставленным и даже королевским особам, например, Роберту Бойлю , Готфриду Лейбницу , Карлу Второму. Хотя способ приготовления фосфора держался в строжайшем секрете, в 1682 его удалось получить Роберту Бойлю, но и он сообщил свою методику только на закрытом заседании Лондонского королевского общества. Способ Бойля был предан огласке уже после его смерти, в 1692.

Долгое время фосфор не считали простым веществом, и только в 1770-х годах французский химик Антуан Лоран Лавуазье в своих работах, посвященных исследованию состава воздуха, смог твердо установить, что фосфор является элементарным веществом.

Фосфор в природе и его промышленная добыча.

Содержание фосфора в земной коре оценивается в 8 10 –2 % по массе. Фосфор – одиннадцатый по распространенности элемент на Земле и входит в двадцатку наиболее распространенных элементов Солнечной системы. Элемент № 15 обнаружен во многих типах метеоритов (каменных и каменно-железных) и на Луне. Например, в железных метеоритах содержание фосфора колеблется в диапазоне 0,02–0,94%(масс.), а в различных образцах лунного грунта оно составляет 0,05–0,32%(масс.). Несмотря на то, что геологи классифицируют фосфор, как элемент-примесь (в породах большей части земной коры его содержание составляет всего 0,1%), он является породообразующим, так как некоторые породы слагаются почти полностью из фосфатных минералов. В свободном состоянии фосфор на земле не встречается и существует в литосфере почти в высшей степени окисления, в виде ортофосфат-иона PO 4 3– . Известно более двухсот минералов, содержащих фосфор в значительных (более 1%) количествах. Фосфатные месторождения обычно подразделяются на три группы: апатитовые месторождения, осадочные фосфориты и месторождения гуано.

Апатиты – разновидность фосфоритов, они могут быть как магматического, так и морского (осадочного) происхождения. Название это было дано группе минералов около двухсот лет назад, и в переводе с греческого означает «обманчивый» (ap át án ), изначально так называли минерал, который часто путали с аквамарином, аметистом или оливином. Апатитовые минералы представлены фторапатитом Ca 5 (PO 4) 3 F (промышленно наиболее значимый), гидроксиапатитом Ca 5 (PO 4) 3 (OH) и хлорапатитом Ca 5 (PO 4) 3 Cl, франколитом (разновидность карбонатапатита) (Ca,H 2 O) 10 (F,OH) 2 (PO 4 ,CO 3) 6 , вилькеитом Ca 10 (OH) 2 (PO 4 ,SiO 4 ,SO 4) 6 , пироморфитом Pb 10 Cl 2 (PO 4 ,AsO 4) 6 и многими другими. Наиболее крупные месторождения магматического апатита находятся в России, странах Южной Африки (щелочной комплекс Палабора), Уганде и Бразилии. Крупнейшее в мире магматическое месторождение апатита – Хибинский массив нефелиновых сиенитов – залегает на Кольском полуострове, близ Кировска. Он был открыт в 1926 группой ученых под руководством академика А.Е.Ферсмана.

Большая часть мировых запасов фосфора приходится на морские (осадочные ) фосфориты и продукты их выветривания. Предполагается, что они океанического происхождения. В прибрежных регионах пояса пассатов на протяжении долгого периода происходило отложение фосфатов вследствие различных органических и неорганических процессов. Концентрация фосфоритов в месторождении увеличивалась в результате медленной аккумуляции фосфатов из окружающей среды. Крупнейшими месторождениями осадочных фосфоритов владеют Марокко (70% от мировых запасов фосфатов) и Западная Сахара, США, Китай, Тунис, Казахстан.

Гуано (исп. guano) – естественные отложения, образующиеся при разложении костей и экскрементов морских птиц (больших бакланов, олушей и пеликанов), залежи гуано иногда достигают ста миллионов тонн. Гуано известно с незапамятных времен, еще в 200 до н.э. древние карфагеняне использовали птичий помет в качестве удобрения. В конце 19 – начале 20 в. были открыты «Птичьи острова» Перу, названные так из-за большого числа (около 20 млн.) обитающих там морских птиц. В те времена перуанское правительство получало реальные доходы за счет привлечения большого числа туристов к «Птичьим островам» и от продажи огромных количеств гуано в качестве удобрения. В последние сорок лет, вследствие деятельности перуанских рыбаков, популяции гуанопроизводящих птиц резко сократились (в 4 раза), так что некоторые из перуанских «Птичьих островов» сейчас вообще пустуют. Крупнейшие месторождения гуано расположены вдоль побережий Африки, Южной Америки, Калифорнии, Сейшельских островов. Сильно разложившееся гуано состоит преимущественно из монетита CaHPO 4 и витлокита b -Ca 3 (PO 4) 2 .

Мировая добыча (2002) фосфатов составляет 135 млн. тонн ежегодно. Крупнейшим в мире производителем фосфатов являются США (26% от мировой добычи). Разработки ведутся во Флориде (формация Боун-Велли), Северной Каролине, Айдахо и Юте. Королевство Марокко (вместе с Западной Сахарой) – второй по величине производитель фосфатной руды (17,3%) и крупнейший экспортер. Фосфориты разрабатываются в трех районах: Курибге, Юссуфии и Бен-Герире. Основное месторождение (Khouribga) находится в 120 км к югу от Касабланки. Общие запасы фосфоритов в Марокко составляют 64 млрд. тонн, разведанные 10 млрд. тонн (60% от разведанных в мире запасов). На третьем месте по добыче – Китай (16,7%), на четвертом – Россия (10,5%). Основным источником фосфорного сырья в России являются апатито-нефелиновые руды на Кольском полуострове. За более чем семьдесят лет, прошедших с момента открытия месторождения, добыто свыше 570 млн. тонн апатитового концентрата. Сейчас в пределах Хибинского массива разведано 10 месторождений, суммарные запасы которых составляют 3,6 млрд. тонн, а в целом на Кольском полуострове запасы руды составляют около 20 млн. тонн. Учитывая, что за все прошедшее время было добыто неполных полтора миллиарда тонн, запасов апатита России должно хватить еще на много лет.

Обычно промышленным считается такое месторождение, которое дает не менее 6000 тонн фосфатной породы с 1 га. В открытых карьерах фосфат добывается скребковыми экскаваторами. Сначала удаляются наносы песков и пустая порода, а затем извлекают фосфатную руду. От карьеров до обогатительных фабрик руда может подаваться (на расстояния в несколько км) по стальным трубам в виде водной пульпы.

В морской воде весь неорганический фосфор находится только в виде ортофосфат-аниона. Средняя концентрация фосфора в морской воде очень мала и составляет 0,07 мг Р/литр. Высоко содержание фосфора в районе Андаманских островов (около 12 мкмоль/л). Общее океаническое количество фосфора оценивается в 9,8·10 10 тонн.

В атмосфере Земли фосфор отсутствует полностью.

Свойства простого вещества и промышленное получение фосфора.

Вопрос аллотропии фосфора сложен и до конца не решен. Обычно выделяют три модификации простого вещества – белую, красную и черную. Иногда их еще называют главными аллотропными модификациями, подразумевая при этом, что все остальные являются разновидностью указанных трех. Существует аморфный фосфор различных цветов и оттенков – от ярко-красного до фиолетового и коричневого.

Белый фосфор (желтый фосфор, тетрафосфор) P 4 , наиболее активная, летучая, всесторонне изученная и, в тоже время, метастабильная форма простого вещества. В чистом виде это бесцветное стекловидное вещество, сильно преломляющее свет. Белый фосфор обладает специфическим чесночным запахом, жирен на ощупь, мягок и легко режется ножом. Промышленный продукт может быть от соломенно-желтого до коричневого-красного и коричневого цветов. Как заметную примесь содержит красный фосфор, мышьяк, следы углеводородов и смол. Температура плавления чистого вещества 44,1° С, температура кипения 280° С (разл.), плотность 1823 кг/м 3 (293К). Белый фосфор практически нерастворим в воде, но растворим при комнатной температуре в неполярных органических растворителях: бензоле (3,7 г на 100 г C 6 H 6), тетрахлорметане (1,27 г на 100 г CCl 4), диэтиловом эфире (1,39 г на 100 г Et 2 O). Хорошими растворителями для него являются жидкие аммиак и диоксид серы, а наилучшим – сероуглерод, в 100 г которого растворяется более 1000 г белого фосфора.

Есть две полиморфные модификации белого фосфора. При обычных температурах устойчива альфа-форма, она имеет кубическую решетку с очень большой элементарной ячейкой, содержащей 56 молекул P 4 .

Тетрафосфор химически очень активен, в мелкодисперсном состоянии

P 4 + 5O 2 = P 4 O 10 .

Белый фосфор хранят, режут и плавят под слоем воды, что вполне безопасно.

Фосфор загорается в атмосфере хлора с образованием смеси хлоридов:

P 4 + 6Cl 2 = 4PCl 3

P 4 + 10Cl 2 = 4PCl 5 .

При взаимодействии с бромом и иодом дает тригалогениды, во фторе сгорает с образованием пентафторида. При нагревании с растворами щелочей белый фосфор диспропорционирует с образованием фосфина (с примесью водорода) и соли фосфиновой (фосфорноватистой) кислоты:

2P 4 + 3Ba(OH) 2 + 6H 2 O = 2PH 3 + 3Ba(H 2 PO 2) 2

Белый фосфор довольно сильный восстановитель – вытесняет медь, свинец, ртуть и серебро из растворов их солей:

P 4 + 10CuSO 4 + 16H 2 O = 4H 3 PO 4 + 10Cu + 10H 2 SO 4 .

Именно поэтому при отравлении белым фосфором рекомендуется выпить сильно разбавленный раствор медного купороса.

При слабом нагревании фосфор окисляется серой, тионилхлоридом, а взаимодействие его с твердыми KClO 3 , KMnO 4 , KIO 3 может приобретать взрывной характер.

В темноте можно наблюдать холодное зеленоватое свечение белого фосфора, обусловленное протекающей разветвленной цепной реакцией окисления паров фосфора. На результатах исследования этого процесса советским физико-химиком Н.Н.Семеновым в 1920-х была создана теория разветвленных цепных реакций. Семенов ввел понятия верхнего и нижнего пределов воспламенения и области, ограниченной ими – полуострова воспламенения, за пределами которого реакция окисления паров фосфора не является разветвленной.

Белый фосфор чрезвычайно ядовит, доза в 0,05–0,1 г смертельна для человека. Он способен аккумулироваться в организме и вызывать некроз костных тканей (особенно челюстей).

Черный фосфор – термодинамически наиболее устойчивая и химически наименее активная форма элемента. Впервые получен в 1914 в виде кристаллической модификации высокой плотности (2690 кг/м 3) американским физиком Перси Уильямом Бриджменом из белого фосфора при давлении 2·10 9 Па (20 тысяч атмосфер) и температуре 200° С. Это черное полимерное вещество, нерастворимое ни в одном из растворителей. В отличие от белого фосфора черный фосфор практически невозможно поджечь. По некоторым своим характеристикам он напоминает графит, например, является проводником. Есть данные о существовании трех кристаллических модификаций черного фосфора. Кроме того описан аморфный черный фосфор. При температуре 220–230° С и давлении 13 000 атмосфер белый фосфор практически мгновенно превращается в черную кристаллическую форму. В более мягких условиях образуется аморфное вещество.

Красный фосфор – недостаточно изученная форма простого вещества. Есть сообщения о его существовании в кристаллической форме, но полностью структура не установлена, однако доказано его полимерное строение. Аморфный красный фосфор был открыт в 1847 в Швеции профессором химии Антоном Риттером фон Кристелли Шреттером – он нагревал белый фосфор в запаянной ампуле в атмосфере оксида углерода(II) при 500° С. Обычный продажный препарат грубодисперсен и окрашен в пурпурный цвет. Значения плотности красного фосфора, в зависимости от способа получения, лежат в интервале 2000–2400 кг/м 3 . По своей реакционной способности аморфный фосфор значительно уступает белому: воспламеняется при более высоких температурах, не светится в темноте, не взаимодействует с растворами щелочей. Красный фосфор нелетуч, не растворяется ни в одном растворителе, а только в расплавах свинца и висмута. В отличие от белого он неядовит, во влажном воздухе постепенно окисляется с образованием смеси фосфорных кислот. Медленным окислением красного фосфора объясняется его кажущаяся гигроскопичность.

При кристаллизации фосфора из расплавленного свинца в 1865 немецкий физик Иоганн Вильгельм Гитторф получил кристаллы фиолетового фосфора (фосфор Гитторфа). Сейчас точно установлена его структура. На основании косвенных данных предполагают, что фосфор Гитторфа – крупнокристаллическая модификация красного фосфора.

В результате нагревания любой модификации фосфора при атмосферном давлении получается пар, состоящий из тетраэдрических молекул P 4 . При температурах выше 800° С начинается заметная диссоциация тетрафосфора с образованием молекул P 2 . Степень дальнейшего распада с образованием атомного пара даже при температурах порядка 2000° С не превышает нескольких процентов. При конденсации паров фосфора или затвердевании его расплава всегда образуется метастабильная белая модификация.

На протяжении ста лет с момента открытия Бранда единственным источником элементарного фосфора являлась моча. В 1743 Марграф усовершенствовал метод извлечения элемента из мочи, предложив добавлять поташ к сухому остатку после ее перегонки. Гамбургский алхимик и другие исследователи смогли получить фосфор потому, что в сухом остатке содержится до 10% фосфата натрия, который при температурах 800–1000° С способен восстанавливаться углем. К концу 18 в. мочу заменили кости. В 1769 Юхан Ган доказал, что в костях содержится большое количество фосфора. В 1771 Карл Шееле разработал способ получения фосфора из костяной золы путем обработки ее серной кислотой и восстановления образовавшихся кислых фосфатов углем при нагревании. В 1829 Фридрих Вёлер получил белый фосфор, нагревая костяную муку со смесью кремнезема, глины и угля. Протекающая при этом реакция легла в основу современного промышленного получения фосфора. В те времена способ Вёлера широкого распространения не получил, так как процесс проходил при высокой температуре, недоступной тогда в промышленности, поэтому еще долгое время фосфор получали по способу Шееле. Первый завод по производству фосфора был построен в Германии в 1834. В России производство фосфора было организовано молодым коммерсантом Евграфом Тупициным в декабре 1871. Завод был построен на речке Данилихе, в Перми и насчитывал двенадцать корпусов. Фосфор получали из костей, и он был значительно дешевле иностранного. Большая часть фосфора, потреблявшегося тогда в России, производилось на заводе Тупицина, хотя существовало много мелких фосфорных фабрик: в Вологде, Калуге, Боровичах и других городах. Значительный успех в процессе производства фосфора был достигнут английским инженером Джеймсом Рэдманом, который запатентовал процесс получения белого фосфора в электропечах. Несмотря на многие технологические трудности, в 1891 в Англии и Франции началось промышленное производство фосфора по методу Рэдмана. До внедрения в Европе электротермического метода, Российская Империя занимала третье место в мире по производству фосфора, но потом из крупного экспортера превратилась в импортера, так как английский фосфор был дешевле отечественного, получаемого из костей.

Сейчас электротермический способ является основным в производстве фосфора. Химическая составляющая процесса основана на реакции Вёлера, сырьем служит фосфат кальция (фосфоритовый концентрат). Его нагревают в смеси с кварцевым песком и коксом в электрической печи при температуре около 1300° С. Сначала диксид кремния вытесняет фосфорный ангидрид из фосфата, который затем восстанавливается углеродом до элементного фосфора. Процесс можно описать двумя уравнениями реакций:

2Ca 3 (PO 4) 2 + 6SiO 2 = 6CaSiO 3 + P 4 O 10

P 4 O 10 + 10C = 10CO + P 4 .

Или суммарно:

2Ca 3 (PO 4) 2 + 6SiO 2 + 10C = 6CaSiO 3 + 10CO + P 4 .

Соединения фосфора. С некоторой долей условности можно сказать, что в своих многочисленных соединениях фосфор может находиться в следующих степенях окисления: –3, –1 и от 0 до +5. Если принять, что в фосфине (PH 3) фосфор находится в низшей степени окисления –3, то все нечетные степени окисления получаются за счет последовательного добавления к фосфору атомов кислорода, каждый из которых оттягивает на себя по два электрона. Кроме того, возможность образования связей P–P в некоторых веществах приводит к появлению степеней окисления +2 и +4.

P –3: фосфин PH 3 , триэтилфосфин P(C 2 H 5) 3 ;

P –1: триэтилфосфиноксид PO(C 2 H 5) 3 и диметилхлорфосфин P(CH 3) 2 Cl;

P 0: простое вещество;

P +1: фосфиновая и диэтилфосфиновая кислоты:

P +2: гиподифосфористая кислота и ее производные:

P +3: фосфоновые, алкилфосфоновые кислоты и их производные:

P +4: гипофосфорная кислота и ее производные:

P +5: фосфорные кислоты и их производные:

Важнейшие неорганические соединения фосфора:

Фосфин PH 3 (фосфористый водород), бесцветный газ с характерным запахом чеснока. Чистый фосфин загорается на воздухе только при 150° С, но обычно в качестве примеси он содержит следы более активного дифосфина (P 2 H 4) и поэтому самовоспламеняется на воздухе при комнатной температуре. При окислении фосфина образуется фосфорная кислота:

PH 3 + 2O 2 = H 3 PO 4 .

Фосфористый водород растворяется в воде с образованием нейтрального раствора. Фосфин проявляет слабые основные свойства. Протонируется (присоединяет протон) (с образованием иона PH 4 +) только наиболее сильными кислотами:

PH 3 + HI = PH 4 I.

Образующиеся соли фосфония термически неустойчивы и разлагаются водой.

Фосфин можно получить растворением белого фосфора в щелочи, действием растворов минеральных кислот на фосфиды металлов или термическим разложением фосфоновой кислоты:

Mg 3 P 2 + 3H 2 SO 4 (р-р)= 2PH 3 + 3MgSO 4

4H 3 PO 3 = PH 3 + H 3 PO 4 .

«Блуждающие огни», возникающие иногда на болотах, являются следствием самовоспламенения фосфина, образующегося за счет биохимического восстановления органических фосфорных эфиров.

Фосфин применяется в синтезе фосфорорганических соединений и высокочистого фосфора.

Фосфористый водород – чрезвычайно ядовитый газ. Летальный исход наблюдается после получасового пребывания в атмосфере с концентрацией 0,05 мг/л PH 3 .

Фосфиновая кислота (устар. фосфорноватистая) H 3 PO 2 , бесцветные кристаллы, расплывающиеся на воздухе и хорошо растворимые в воде, Т пл 26,5° С. В промышленности получается при кипячении белого фосфора с водной суспензией шлама Ca(OH) 2 или Ba(OH) 2 . Образовавшийся гипофосфит кальция обрабатывают сульфатом натрия или раствором серной кислоты с целью получения гипофосфита натрия или свободной кислоты, которые являются товарными продуктами.

Фосфиновая кислота образует только монозамещенные соли (исключение K 2 HPO 2). Cпектроскопически доказано наличие равновесия:

При нагревании фосфорноватистая кислота разлагается с образованием сложной смеси продуктов.

Кислота и ее соли широко применяются в качестве восстановителей (например, при никелировании), антиоксидантов алкидных смол, стабилизаторов при проведении многих реакций полимеризации.

Оксид фосфора(III) (фосфористый ангидрид) P 4 O 6 . Бесцветное, кристаллическое, очень ядовитое вещество с неприятным запахом. Т пл 23,8° С. Структуру его легко можно представить, исходя из строения белого фосфора:

Получают его при неполном окислении элементного фосфора и затем очищают от примесей путем перекристаллизации из сероуглерода.

P 4 O 6 разлагается при нагревании, с водой образует фосфоновую кислоту, бурно реагирует с галогенами, легко присоединяет серу:

P 4 O 6 + 6H 2 O = 4H 3 PO 3

3P 4 O 6 + 12Br 2 = 8POBr 3 + P 4 O 10

P 4 O 6 + 4S = P 4 O 6 S 4 .

Фосфоновая кислота H 3 PO 3 – бесцветное кристаллическое сильно гигроскопичное вещество, Т пл 74° С. Хорошо растворяется в воде, получается при взаимодействии трихлорида фосфора с водой или безводной щавелевой кислотой:

PCl 3 + 3H 2 C 2 O 4 = H 3 PO 3 + 3CO 2 + 3CO + 3HCl .

Фосфоновая (чаще ее называют фосфористой) двухосновна, так как один атом водорода связан с фосфором, хотя есть доказательства существования равновесия, сильно сдвинутого вправо:

P(OH) 3 « H 2 PO 3 H.

Не существует трехзамещенных фосфитов металлов, но получены трехзамещенные органические эфиры – P(OC 2 H 5) 3 .

При нагревании раствора кислоты образуется водород и фосфорная кислота.

Фосфоновая кислота и ее соли находят ограниченное применение в качестве восстановителей.

Трихлорид фосфора PCl 3 – жидкость с резким неприятным запахом, дымящая на воздухе. Т кип 75,3° С, Т пл –40,5° С. В промышленности его получают пропусканием сухого хлора через суспензию красного фосфора в PCl 3 . Хорошо растворяется во многих органических растворителях, практически нацело гидролизуется водой:

PCl 3 + 3H 2 O = H 3 PO 3 + 3HCl .

Находит широкое применение в органическом синтезе.

Пентахлорид фосфора PCl 5 – светло-желтое с зеленоватым оттенком кристаллическое вещество с неприятным запахом. Кристаллы имеют ионное строение . Т возг 159° С. Получается при взаимодействии PCl 3 с хлором или S 2 Cl 2:

PCl 3 + Cl 2 = PCl 5

3PCl 3 + S 2 Cl 2 = PCl 5 + 2PSCl 3 .

Гидролизуется водой до триоксихлорида:

PCl 5 + H 2 O = POCl 3 + 2HCl

Находит широкое применение при получении других соединений фосфора и в органическом синтезе.

Оксид фосфора(V) (фосфорный ангидрид) P 2 O 5 . Известно несколько полиморфных модификаций пентаоксида фосфора, наибольшее значение из них имеет так называемая Н-форма и именно она производится промышленностью при сжигании фосфора в избытке сухого воздуха. Н-форма – белый кристаллический, чрезвычайно гигроскопичный порошок, возгоняющийся при 359° С. При поглощении влаги из воздуха превращается в сложную смесь метафосфорных кислот, но при взаимодействии с избытком теплой воды превращается в фосфорную кислоту:

P 4 O 10 + 6H 2 O = 4H 3 PO 4 .

Фрагмент его «алмазоподобной» структуры можно легко получить из такового для P 4 O 6:

Фосфорный ангидрид – наиболее сильный из известных осушающих агентов. Благодаря этому имеет широкое применение в лабораторной практике. Он дегидратирует концентрированную серную, азотную, хлорную и другие кислоты, а также многие органические соединения:

4HNO 3 + P 4 O 10 = 2N 2 O 5 + 4HPO 3

2H 2 SO 4 + P 4 O 10 = 2SO 3 + 4HPO 3 .

На практике дегидратирующая способность P 4 O 10 осложняется образованием на его поверхности плотной пленки фосфорных кислот. Частично этого можно избежать, используя смесь фосфорного ангидрида со стекловатой.

Оксид фосфора(V) – конденсирующий и дегидратирующий агент в органическом и неорганическом синтезе. Катализатор (нанесенный на кизельгур) полимеризации изобутилена.

Ортофосфорная кислота , часто называемая просто фосфорной , H 3 PO 4 . Бесцветные кристаллы, расплывающиеся на воздухе. Т пл 38,5° С. Впервые фосфорная кислота была описана в 1680 Робертом Бойлем, который установил, что водный раствор продуктов сгорания фосфора обладает кислыми свойствами. В промышленности фосфорную кислоту получают двумя способами: растворением фосфорного ангидрида в воде («сухой» процесс) и обработкой апатитового концентрата 85–90%-ой серной кислотой («мокрый» процесс):

Ca 10 (PO 4) 6 F 2 + 10H 2 SO 4 + 20H 2 O = 6H 3 PO 4 + 2HF + 10CaSO 4 ·2H 2 O.

Второй способ более экономичен, и большая часть кислоты (для получения удобрений) производится именно так, но чистую H 3 PO 4 получают первым способом.

Фосфорная кислота трехосновная, однако константа диссоциации по третьей ступени очень мала (К 3 = 4,4·10 –13), поэтому в водном растворе она титруется (см . ТИТРОВАНИЕ) только до гидрофосфата, т.е. как двухосновная. Образует одно-, двух- и трехзамещенные неорганические фосфаты.

Фосфорная кислота находит широкое применение в металлургии – для чистки, травления и электрополировки поверхностей металлов. Разбавленная кислота используется в качестве «преобразователя ржавчины», так как образует на поверхности железа и стали нерастворимую пленку кислого фосфата железа, предохраняющую металл от коррозии. Используется и как связующий агент во многих строительных материалах. Пищевая кислота применяется при изготовлении безалкогольных напитков и многих других пищевых продуктов.

Фосфаты аммония придают огнестойкость древесине. Фосфаты кальция и натрия широко используются в пищевой промышленности (разрыхлители теста, стабилизаторы молочных продуктов), являются компонентами зубных паст и чистящих средств. Кроме того, одна из самых важных областей применения фосфатов щелочных металлов – приготовление буферных систем, самой известной из которых является смесь KH 2 PO 4 и Na 2 HPO 4 .

Биохимия фосфора и его значение в питании человека.

Жизнь не может существовать без фосфора, этот элемент необходим как субмикроскопическим частицам – вирусам, так и высокоорганизованным живым системам – животным и человеку.

Фосфор – шестой по содержанию элемент в организме человека после кислорода, водорода, углерода, азота и кальция. Количество фосфора составляет 1–1,5% от массы тела.

Можно выделить несколько важнейших функций, выполняемых соединениями фосфора в организме человека:

Рост и поддержание целостности костной ткани и зубов . В костях содержится примерно 85% от общего количества фосфора (в виде гидроксиапатита) в организме.

Участие в катаболических и анаболических реакциях . Особенно важны содержащие фосфор коферменты – низкомолекулярные вещества небелковой природы, действующие в составе ферментов и необходимые при специфических каталитических превращениях. Некоторые коферменты многим хорошо известны – это аденозинтрифосфат (АТФ), никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ), флавинмононуклеотид (ФМН), пиридоксальфосфат, тиаминпирофосфат, кофермент А и другие. Каждый кофермент выполняет определенную функцию в клетке. Напрмер, гидролиз АТФ до АДФ – реакция, при сопряжении с которой потенциально эндергонические реакции(с поглощением энергии) превращаются в экзергонические (с выделением энергии), что необходимо при осуществлении важнейших биохимических процессов.

Служит предшественником в синтезе фосфолипидов – эфиров фосфорной кислоты и липидов (содержат остатки глицерина или сфигнозина, жирных кислот и фосфорной кислоты). Фосфолипиды обладают интересной особенностью – растворяются как в воде (за счет фосфата), так и в масле (за счет углеводородного остатка жирной кислоты) и эта характерная черта делает их важным компонентом клеточных мембран, так как такая структура оболочки позволяет проникать внутрь клетки (или из нее) как водо-, так и жирорастворимым питательным веществам.

Служит предшественником в синтезе ДНК и РНК. Эти носители генетической информации были впервые выделены в 1869 Мишером и названы им нуклеином. Мишер установил содержание значительного количества фосфора в нуклеине. ДНК и РНК представляют собой двухцепочечные спирализованные полимерные молекулы. Остов их образован остатками пентоз (дезоксирибозы для ДНК и рибозы для РНК) и фосфата. Важность фосфора в сохранении целостности РНК и ДНК была подтверждена на опытах с фагами (вирусами, заражающими клетки бактерий), меченными радиофосфором. Их назвали фагами-самоубийцами, так как по мере распада радиоактивного фосфора, структура нуклеиновой кислоты повреждалась настолько, что это становилось летальным для вируса.

Участвует (около 1% P в организме) в создании буферной емкости жидкостей и клеток тела. И этим все сказано.

Во всех живых организмах элемент № 15 находится исключительно в виде ортофосфат-аниона или органических эфиров фосфорной кислоты (фактически в виде неорганического фосфата), поэтому, наряду с термином «фосфор», при обсуждении биологической роли элемента, часто используют понятие «неорганический фосфат».

Значение фосфатов в питании человека огромно. Практически весь фосфор усваивается организмом человека в виде неорганических фосфатов, в среднем всасывается около 70% потребляемого с пищей фосфора. Суточная потребность в элементе для беременных и кормящих женщин составляет 1500 мг, для детей 2–6 лет 800 мг, детей 10–12 лет – 1200 мг, взрослого человека 800 мг.

В силу распространенности фосфатов в природе, обычный дневной рацион взрослого человека содержит фосфора в 7–10 раз больше суточной потребности в нем, поэтому встречаться со случаями недостаточного поступления этого элемента в организм приходится очень редко. Важнее правильное сочетание в рационе кальция и фосфора, ведь образование костной ткани связано с обоими этими элементами. Замечено, что если организм испытывает недостаток кальция, то, как правило, тут же обнаруживается переизбыток фосфора, и наоборот. Детальные исследования позволили установить, что оптимальная суточная норма фосфора, поступающего с продуктами питания, эквивалентна таковой для кальция, то есть пища должна содержать одинаковые количества по массе фосфора и кальция (исключение – норма для грудных детей). Ниже приводятся некоторые примеры содержания фосфора и кальция в обычной пище:

Таблица: Содержание фосфора и кальция в пище

Продукт	Ca, мг/100г	P, мг/100г	Ca/P
Жареная говядина	12	250	0,05
Цельное молоко	118	93	1,26
Вареная фасоль	50	37	1,35
Жареная треска	31	274	0,11
Пшеничный хлеб	84	254	0,33
Картофель	7	53	0,13
Яблоки	7	10	0,70
Яйцо куриное	54	205	0,26

Известны и некоторые заболевания, связанные с избытком неорганического фосфата в пище.

Применение фосфора и его соединений. Удобрения.

Область применения соединений фосфора огромна и не представляется возможным дать всеохватывающий ее обзор. Определение А.Е.Ферсмана: «Фосфор – элемент жизни…» находит повсеместное подтверждение. Фосфор – элемент не только биологической жизни, но и повседневной, действительно, фосфорсодержащие соединения используются в сельском хозяйстве, медицине, фармакологии, научных исследованиях, пищевой и химической промышленности, строительстве, металлургии, технике и, наконец, в повседневном быту. Такая ситуация была не всегда, и на протяжении долгого времени после открытия Бранда фосфор оказывался замешанным во многих скверных историях, все началось со спекуляций самого Бранда и его последователей. Далее «таинственные» вспыхивающие надписи на стенах в храмах и «чудо самовоспламенения свечей». Долгое время бытовали предрассудки и суеверия, связанные с «блуждающими» огнями, возникающими иногда над болотами и являющимися следствием самовоспламенения фосфина.

Большинство (80–90%) добываемой фосфатной руды идет на получение удобрений. В 1799 было доказано, что фосфор необходим для нормальной жизнедеятельности растений. Накапливаясь в биомассе, фосфор исчезает из почвы. Ежегодно мировой урожай уносит с полей несколько миллионов тонн фосфора, наряду с азотом и калием, поэтому необходимо возобновление его ресурсов в плодородном слое. В древние времена люди удобряли почву навозом, костями и гуано. Первое искусственное фосфорное удобрение – суперфосфат – было получено в Англии в 1839 Лаузом, а в 1842 там же было организовано его первое промышленное производство. В России первое предприятие по производству суперфосфата появилось в 1868. Сейчас его получают, обрабатывая апатит серной кислотой:

Ca 10 (PO 4) 6 F 2 + 7H 2 SO 4 = 3Ca(H 2 PO 4) 2 + 7CaSO 4 + 2HF.

Побочно получающийся сульфат кальция не отделяют.

Более ценный продукт – двойной суперфосфат, так как в нем содержится в три раза больше фосфора по массе, его получают обработкой апатита фосфорной кислотой:

Ca 10 (PO 4) 6 F 2 + 14H 3 PO 4 +10H 2 O = 10Ca(H 2 PO 4) 2 ·H 2 O +2HF.

Доля производства удобрений, содержащих в своем составе только один фосфор, падает, и все больше производится комплексных удобрений, содержащих два или три питательных элемента. Большая часть фосфорных удобрений, производимых в России, приходится на аммофос, диаммофос и азофоску. Ежегодное мировое производство фосфорных удобрений на начало 21 в. составило 41 млн. тонн, а суммарное количество всех удобрений – 190 млн. тонн. Основными производителями фосфорных удобрений являются Марокко, США и Россия, а основными потребителями – страны Азии, Латинской Америки и Западной Европы.

Необходимый состав вносимого удобрения и его эффективность зависят от характеристик почвы, например, рН, но растворимость фосфатных удобрений определяет время, за которое происходит его усвоение растениями, и долю усвоенного фосфора, которая обычно мала и составляет около 20%.

Юрий Крутяков

Литература:

Фигуровский Н.А. Открытие элементов и происхождение их названий . М., Наука, 1970
Фосфор в окружающей среде . Под ред. Э.Гриффита. М., «Мир», 1977
Технология фосфора . Под ред. В.А.Ершова. Л., «Химия», 1979
Корбридж Д. Фосфор: основы химии, биохимии, технологии . М., «Мир», 1982
Популярная библиотека химических элементов . М., Наука, 1983
Интернет-ресурсы: Фосфор: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/phosphate_rock/



Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

«Запасы апатитов и фосфоритов, основные месторождения, добывающие компании, основные экологические проблемы»

Выполнила Голубева П.М

ФОСФАТНОЕ СЫРЬЕ (АПАТИТЫ И ФОСФОРИТЫ)

Промышленное значение имеют два главных вида минерального сырья - апатиты и фосфориты - это горные породы, существенную часть которых составляют фосфаты и многочисленные включения других минералов (кварца, глауконита, кальцита, глинистых минералов и др.). Часто наблюдается содержание элементов-примесей: U, TR, Sr, реже V, Ti, Zr и др. Таким образом, фосфатное сырье представлено двумя главнейшими типами руд: апатитовыми и фосфоритовыми; в первых апатит образует яснокристаллический агрегат, во-вторых - фосфаты кальция из группы апатита представлены скрыто- или микрокристаллическими образованиями.

Апатит Ca 5[ PO 4]3(F , Cl , OH ) . В зависимости от содержания выделяются фтор-, хлор-, гидроксил-апатит, чаще встречается фтор-апатит. В качестве примесей могут присутствовать Sr, Ba, Mg, Mn, TR и др. Апатит отмечается во всех интрузивных, многих метаморфогенных, осадочных, реже эффузивных породах. Часто ассоциирует с нефелином, эгирином, ильменитом, сфеном. Качество определяется содержанием фосфора в пересчете на P2O5. Химический состав - содержание (в %): СаО -53-56; P 2 0s-41; F - до 3,8 (фторапатит); Cl - до 6,8 (хлорапатит); часто отмечаются примеси марганца, железа, стронция, алюминия, тория, редких земель, карбонатной группы -- С0 2 (карбонат-апатит) и др.

Апатит является сырьём для производства фосфорных удобрений, фосфора и фосфорной кислоты, его применяют в черной и цветной металлургии, в производстве керамики и стекла. Апатит используют ювелиры. Ювелирные апатиты имеют небольшие размеры - обычно до 5 карат, изредка до 20 карат. Самый крупный кристалл апатита ювелирного качества был найден в Кении и весил 147 карат

Фосфориты -- породы различного происхождения, как правило, осадочные, которые содержат P2O5 и пригодны для дальнейшего обогащения. Осадочные горные породы, сложенные минералами из группы апатита. В основном используются для изготовления фосфатных удобрений. Наиболее распространенный фосфатный минерал - фторкарбонатапатит (франколит), отличающийся от апатита наличием в структуре анионов CO 2- 2 или иные изоморфные замещения: атомов Ca на Sr, Na и др.; атомов F на ОН - Сl. Фосфориты содержат также нефосфатные минералы: основные - глауконит, доломит, кальцит, кварц, халцедон; второстепенные - глинистые, алюмосили-катные, пирит, гидроксиды Fe. В Фосфоритах присутствуют также органическое в-во (фосфатизированные обломки ихтиофауны, рептилий, моллюсков и т. п.), часто U, лантаноиды цериевой группы, Sr, реже примеси Pb, V, Sc(скандий), Zr, Se и др. Фосфориты имеют обычно темный (до черного), серый, буро-серый, редко белый, иногда зеленый, красный и желтый цвет; P 2 O 5 от 5 до 38-40% по массе.

Фосфориты подразделяют на морские и континентальные. Среди морских Фосфоритов выделяют пластовые, или микрозернистые (разновидность - оолитово-микрозернистые), зернистые, желваковые, ракушечные; среди континентальных - породы коры выветривания (карстовые, вторичные, или остаточные) и органогенные (гуано). В СНГ пром. значение имеют в осн. оолитово-микрозернистые, желваковые и ракушечные фосфориты, залегающие преимущественно в России и Казахстане.

· Оолитово-микрозернистые фосфориты. (Каратауский бассейн, Казахстан) сложены округлыми фосфатными зернами и оолитами (агрегаты шаровой и эллипсоидной формы) размерами 0,07-0,30 мм, содержат 20-35% P 2 O 5 . Ф. Каратау труднообогатимы, поэтому кислотной переработке на р-римые удобрения подвергают непосредственно руды, содержащие не менее 24,5% P 2 O 5 ; др. направление использования - электротермическое восстановление с получением желтого фосфора.

· Желваковые фосфориты - фосфатные конкреции (желваки) размерами от 0,03-0,05 до 15-30 см и более (6-12% P 2 O 5). Грохочением и промывкой из них получают концентрат (от 16-18 до 22-23% P 2 O 5), флотацией к-рого содержание P м. б. немного повышено. Если осн. примесь в таких концентратах - кварц, их можно перерабатывать на р-римые удобрения (Чилисайское месторождение, Казахстан). Из-за высокого содержания Fe 2 O 3 и Al 2 O 3 концентраты из Ф. самых крупных месторождений этого типа (Вятско-Камское, Егорьевское) непригодны для кислотной переработки.

· Ракушечные фосфориты развиты в Прибалтийском бассейне (месторождения Кингисеппское, Маарду и др.) и представлены фосфатными раковинами, сцементированными кварцевым песком (мощность пластов от неск. десятков см до 1-2 м). Руды бедные (6-14% P 2 O 5), но хорошо обогащаются флотацией (28-30% P 2 O 5).

К категории С 1 относятся запасы на участках месторождений, в пределах которых выдержана принятая для этой категории сеть скважин, а полученная при этом информация подтверждена на разрабатываемых месторождениях данными эксплуатации, на новых месторождениях - результатами, полученными на участках детализации.

Контуры запасов категории С 1 определяются по скважинам и на основании геологически обоснованной экстраполяции, учитывающей изменение морфоструктурных особенностей, мощностей рудных тел и качества руд.

Запасы категории С 2 . К этой категории относятся предварительно оцененные запасы, подсчитываемые путем экстраполяции по простиранию и падению от разведанных запасов более высоких категорий на основе геофизических работ, геолого-структурных построений и единичных рудных пересечений, подтверждающих эту экстраполяцию, а по самостоятельным рудным телам - исходя из совокупности рудных пересечений, установленных в обнажениях, горных выработках и скважинах с учетом данных геофизических, геохимических исследований и геологических построений. При определении контуров подсчета запасов категории С 2 рекомендуется учитывать условия залегания рудных тел и установленные на месторождении закономерности изменения их размеров, формы, мощности и качества руд.

Области использования апатитовых и фосфоритовых руд одинаковы. Подавляющая масса фосфатного сырья (более 95 %) используется для производства фосфорных и комбинированных минеральных удобрений. В результате химической переработки получают простой и двойной суперфосфат, аммофос, нитрофос и нитрофоску. Удобрения указанных видов получают переработкой сырья, содержащего около 28 % P2O5 и ограниченного количества вредных примесей. Принципиально иная технология производства так называемых термофосфатов. Они содержат 20 -34 % усвояемого P2O5 и для их производства могут использоваться руды с содержанием P2O5 24 - 27 %. Из фосфоритов при измельчении получают фосфоритовую муку. Она употребляется как удобрение для кислых почв. Соединения фосфора - неотъемлемый компонент растений и животных, участвующий в жизнедеятельных процессах. Благодаря обмену веществ в растительных и животных организмах, происходит круговорот фосфора в природе: извлекаясь из почв растениями в виде хорошо растворимых солей с переводом последних в белковые вещества, он попадает с растительной пищей в организм животных, участвуя в строении костной, мозговой и нервной тканей (в теле человека содержится около 1,16% органического и неорганического фосфора). С остатками растений и животных химически связанный фосфор возвращается обратно в почву. Естественная убыль соединений этого элемента обуславливает необходимость внесения в нее фосфатных удобрений. Одна тонна оксида фосфора Р 2 O 5 , внесенная в почву, может повысить урожайность пшеницы на 7-8 т, хлопка - на 5-6 т, картофеля - на 40-50 т, сахарной свеклы - на 50-55 т.

Соединения фосфора используют и в других отраслях промышленности: для смягчения воды, в качестве моющих веществ, для пропитки деревянных изделий, в спичечном производстве, пиротехнике, органическом синтезе различных лекарственных препаратов.

Фосфатные руды (апатиты, фосфориты) относятся к стратегическим видам полезных ископаемых, способствующих обеспечению продовольственной безопасности страны.

Месторождения апатита связаны с изверженными и метаморфическими породами, образуясь в результате эндогенных процессов, в то время как месторождения фосфоритов - с осадочными породами, формируясь в результате экзогенных процессов.

Разведанные запасы составляют 100 млрд.т. В мировом балансе добываемого фосфатного сырья основная роль принадлежит фосфоритовым рудам (90 %); в нашей стране, наоборот, благодаря наличию уникальных месторождений Хибинского массива доля апатитовых руд в составе фосфатного сырья является доминирующей.

Большая часть общих мировых запасов апатитовых руд сосредоточена в:

· Бразилии

· Финляндии

· Замбии.

Россия по ресурсам фосфатного сырья занимает одно из первых мест в мире, они составляют 12,8 млрд.т., из которых значительная часть промышленных запасов приходится на апатитовые руды.

Наиболее крупные общие запасы фосфоритовых руд сосредоточены в:

· Марокко

· Казахстане

· Монголии

· Мексике

· Иордании

· Алжире.

Разведанных запасов - 967 млн т, предварительно оцененных - 315 млн т. Прогнозные ресурсы по состоянию на 01.01.2003 г. оценивались в 690 млн т пентоксида фосфора, из них в фосфоритах - 434 млн т пентоксида фосфора.

Наиболее крупные рудники: "Ли-Крик", "Клир-Спрингс", "Гей", "Хейнсуорт", "Хукерс-Прэри", "Кингсфорд", "Лоунсом", "Николе", "Палметто", "Рид-жвуд", "Рокленд" и др. (США), "Бен-Герир", "Юсуфия", "Бен-Идер", "Хурибга" (Марокко), "Эль-Xaca", "Py-сейфа" (Иордания), "Гафса" (Тунис), "Джебель-Онк" (Алжир), "Акашат" (Ирак), "Тапира", "Араша" (Бразилия), "Орон" (Израиль), "Пхалаборва" (ЮАР).

РФ: России?ские запасы фосфатных руд составляют 1,26 млрд т Р2О5 (примерно 6,5% мировых), благодаря чему Россия находится на третьем месте в мире после Марокко и Китая. России?ские прогнозные ресурсы фосфатного сырья относительно невелики, они оцениваются в 714,5 млн т в пересчете на пентоксид фосфора.

Россия располагает обоими типами фосфатного сырья, при этом основои? ее фосфатнои? промышленности являются апатитовые руды, в отличие от других стран, богатых фосфатным сырьем (Марокко, Китая, США), где минерально-сырьевая база представлена преимущественно фосфоритами. На апатитовые руды в России приходится 811 млн т Р2О5 или почти две трети запасов.

В то же время более 70 % ресурсов страны (508,2 млн т) составляют фосфоритовые руды, сосредоточенные, главным образом, в ее европеи?скои? части.

Более 44% запасов пентоксида фосфора (558 млн. т) России сосредоточено в Карело-Кольскои? апатитоноснои? провинции (Кольскии? полуостров Мурманскои? области), причем более 40% (530 млн т Р2О5) заключены в уникальных нефелин-апатитовых месторождениях Хибинскои? группы. Их руды являются одними из лучших в мире и пригодны для получения любых видов фосфорных удобрении?. Аналогов этим объектам в мире не обнаружено.

Кроме того, здесь локализованы объекты, относящиеся к апатит-редкометально-магнетитовому геолого-промышленному типу в карбонатитах - Ковдорское месторождение и проявление Салмагорское.

Особенностью отечественной базы фосфатного сырья является резкое преобладание в ее структуре апатитовой составляющей над фосфоритовой (757 млн т и 211 млн т пентоксида фосфора соответственно). Фосфатное сырье России по сравнению с ведущими странами мира характеризуется низким качеством руд за исключением апатит-нефелиновых руд Хибинской группы месторождений (Кукисвумчорр, Юкспор, Апатитовый цирк, Плато Расвумчор). Особенно низким качеством руд и трудной обогатимостью характеризуются фосфориты. Среднее содержание пентоксида фосфора на лучших отечественных месторождениях фосфоритов не превышает 13-14%, а на зарубежных месторождениях - 26-28%. Они относятся преимущественно к типу труднообогатимых желваковых (конкреционных) фосфоритов и могут использоваться в основном для получения фосфоритнои? муки и низкоконцентрированных туков.

Основные месторождения фосфоритов расположены в Волго-Вятском районе (Вятско-Камский бассейн), Центральном (Егорьевское, Полпинское) и Северо-Западном (Кингисеппское); меньшее значение имеют месторождения Аша (на Урале), Белкинское (Западная Сибирь) и Черногорское (Восточная Сибирь).?Крупнейшие в мире запасы апатитов сосредоточены в Северном районе на Кольском полуострове в районе г. Кировска. (Хибинская группа месторождений)

Кроме того, месторождения открыты в Восточной Сибири (Ошурковское, Маган) и Якутии (Селегдарское). Отдельные месторождения фосфоритов имеются также в Башкортостане и в Чувашии.

Крупнейшие месторождения фосфоритов известны в Казахстане (хр. Каратау). Cреднее по масштабу Белозиминское месторождение находится в Иркутскои? области.

Наибольшее значение имеет Волжскии? фосфоритоносныи? бассеи?н, расположенныи? на территории Кировскои?, Московскои?, Брянскои?, Калужскои?, Тульскои?, Тамбовскои?, Рязанскои? областеи? и Республики Татарстан. Здесь сосредоточена почти четверть запасов пентоксида фосфора России; почти все они сконцентрированы в двух объектах: уникальном по масштабу Вятско-Камском месторождении и среднем Егорьевском. Руды их представлены желваковыми фосфоритами. Вероятность обнаружения в бассеи?не новых скоплении? фосфатных руд оценивается как невысокая.

На долю Алдано-Становои? провинции (Республика Саха (Якутия), Забаи?кальскии? краи?, Амурская обл.) приходится около 7,5% запасов фосфора России, причем подавляющая их часть сосредоточена в редкоземельно-апатитовых рудах Селигдарского месторождения в Республике Саха (Якутия), Содержание Р2О5 в них невысоко (6,7%).

В Днепрово-Донецком фосфоритоносном бассеи?не (Брянская, Смоленская, Калужская области), заключающем около 6% запасов Р2О5 страны.

В Северо-Западном фосфоритоносном бассеи?не в Ленинградскои? области подсчитаны небольшие запасы (все - на Кингисеппском месторождении) и локализованы ресурсы фосфоритовых руд ракушечного типа.

Значение других фосфоритоносных бассеи?нов России невелико.

Таким образом, основные и наиболее качественные запасы фосфатных руд России сосредоточены в Мурманскои? области. В других регионах страны минерально-сырьевая база либо неудовлетворительна по качеству, либо находится на территориях со слабо развитои? инфраструктурои? и/или сложными географическими условиями.

Государственным балансом РФ учтено 20 апатитовых (в том числе два - только с забалансовыми запасами) и 33 фосфоритовых месторождения (четыре - с забалансовыми запасами). В распределенном фонде находится 21 месторождение (четырнадцать апатитовых, включая Ковдорское техногенное, и семь фосфоритовых).

Основные разведанные запасы апатитов сосредоточены в Мурманской области (69%), Республике Бурятия (14%) и Республике Саха (Якутия) (11%). Более 95% эксплуатируемых запасов и добычи апатитов находятся в Мурманской области. Прогнозные ресурсы сосредоточены в Мурманской (43%), Челябинской (25%) областях и Республике Саха (Якутия) (32%).

Разведанные запасы фосфоритов характеризуются более равномерным территориальным размещением: Кировская область (48%), Московская область (14%), Ленинградская область (7%), Красноярский край (11%). Практически вся добыча фосфоритов (98%) сосредоточена в Ленинградской области. В нераспределенном фонде недр числится 10 месторождений апатитов (52% запасов) и 25 - фосфоритов (82% запасов).

Фосфориты морского происхождения обычно содержат 20-30% P 2 O 5 . Однако после обогащения процент фосфорного ангидрида в них может быть увеличен примерно до 32. В случае нахождения морских фосфоритов в прибрежных водах ряда стран мира значительно снизится стоимость доставки фосфоритов в эти страны. В настоящее время фосфатная порода по условиям добычи является весьма недорогим товаром и стоимость отгружаемой на руднике 1 короткой тонны сырой фосфатной породы составляет примерно 6 долл. Однако в результате транспортных расходов цена такой фосфатной породы для многих областей мира почти удваивается.

В составе морских донных осадков фосфориты найдены пока близ берегов Японии, Южной Африки, Аргентины, вдоль восточного побережья США и вдоль западных берегов американского континента. Однако на сегодня состав донных осадков, по данным драгирования, для прибрежных районов моря большинства стран известен крайне слабо, поэтому можно ожидать, что со временем фосфориты будут найдены во многих частях земного шара. Такие открытия и их промышленная разработка приведут к освобождению многих стран от необходимости импортировать значительные количества фосфатных пород и фосфорных удобрений.

В 1870 г. участники экспедиции "Челленджер" обнаружили фосфоритовые конкреции в нескольких участках океанского дна. На современном шельфе и континентальном склоне встречаются две разновидности фосфоритов. Одна из них, найденная у берегов Флориды, на северо-западном шельфе Африки, у берегов южной части Африки, у Аравийского полуострова и в других районах прибрежного мелководья -- это фосфориты, вымытые из древних (мезозойских, третичных) отложений и снесенные в море с берега либо вымытые со дна подводными течениями. Эти фосфориты не аутигенные, они просто переотложены из коренных месторождений. Особого интереса такие фосфориты не представляют ни в научном, ни в практическом отношении. Другая разновидность фосфоритов образуется на шельфах в настоящее время или образовывалась недавно. Такие фосфориты залегают, например, на юго-западном шельфе Африки, на шельфе и континентальном склоне штата Калифорния в США, у берегов полуострова Калифорния, возможно, у берегов Перу, вблизи Японии и Новой Зеландии в Тихом океане. Образуются такие фосфориты в условиях, когда масса отмирающих организмов при разложении обогащает фосфором среду осадконакопления, и при повышенном содержании фосфора в воде образуются фосфатные соединения. Сначала возникают гелевые (студнеобразные) сгустки, которые впоследствии твердеют и превращаются в обычный «желвак» -- окаменевают. Такие отложения характеризуются крупными запасами. Например, около побережья Калифорнии их масса составляет многие десятки, а возможно, сотни миллионов тонн, разработка же могла бы вестись без особых затруднений. Сейчас таким разработкам препятствует то, что на суше в тех же странах имеются крупные месторождения фосфоритов и, кроме того, морские фосфориты уступают добываемым на суше по качеству. В фосфоритовых рудах, пригодных для переработки на суперфосфат, должно содержаться не менее 31% пятиокиси фосфора. В морских же фосфоритах это содержание обычно много ниже, редко более 20%.

Своеобразно происхождение фосфоритов на «фосфоритовых» островах Науру, Ошен -- в Тихом океане и на острове Рождества -- в Индийском. Это бывшие атоллы, построенные кораллами на погружающихся вулканических подводных горах. Но атоллы эти в противоположность большинству таких островов перестали погружаться, а, наоборот, несколько приподнялись, так что отложившиеся в лагунах осадки оказались выше уровня океана. В этих лагунах обитала, по-видимому, богатая фауна, продукты разложения которой, после ее отмирания, обогащали осадки фосфором. Оказавшись над уровнем океана, осадки лагуны, преимущественно известковые, начали растворяться под воздействием дождевых вод, а малорастворимый фосфат кальция накапливался в поверхностном слое. Таким путем, по мнению геологов Океании, образовались крупнейшие месторождения фосфоритов на нескольких островах. Любопытно, что первый такой остров был открыт во время плавания «Челленджера» в Индийском океане -- остров Рождества. Участник экспедиции, а впоследствии научный руководитель группы обработки материалов Джон Меррей, будучи не лишен деловой сметки, организовал компанию по добыче фосфоритов, которая и поныне продолжает разработку месторождения. Уже через пять лет после начала разработок доходы от продажи фосфоритов покрыли расходы по экспедиции «Челленджера».

Кроме этого, резко подчиненную роль в общем балансе фосфатного сырья имеют крупные скопления гуано - продукты выделения морских птиц, приуроченные главным образом к островам и прибрежным районам низких широт. В результате их разложения содержание фосфата возрастает. Современное гуано содержит 10 - 12 % P2O5, выщелоченное - 20-32 %. Этоо остатки экскрементов различного рода морских птиц (главным образом Pelecanus thajus, Carbo Gaimardi и albigula, Sula variegata, Plotus aahinga, Rhyncops nigra, Larus modestus, Spheniscus Humboltii, Puffinuria Garnotii, Sterna una). Эти остатки находятся в большом изобилии по берегам Перу и на островах, лежащих близ последнего. До недавнего времени главным местом добычи этого вещества, имеющего значение в земледелии в качестве азотисто-фосфористого удобрения, служили острова Чинха,

Россия : Добыча апатитовых руд в 2009 г. по сравнению с предыдущим годом снизилась примерно на 6,1 % и составила 4,17 млн т Р2О5. Тем не менее, Россия сохранила четвертое место в мире по объему добываемого фосфатного сырья после Китая, США и Марокко.

Основные добывающие компании представлены на слайде

Добыча велась только на рудниках Мурманскои? области: около 71,4% извлекла из недр компания ОАО «Апатит» на месторождениях Хибинскои? группы, остальное - ОАО «Ковдорскии? ГОК» на Ковдорском апатит-магнетитовом и Ковдорском техногенном месторождениях. Все добытые руды - апатитовые.

Переработка сырья ведется непосредственно на горнодобывающих предприятиях. В 2009 г. произведено 8,9 млн т апатитового концентрата, что составило примерно 5,2% мирового выпуска концентратов фосфора. Главныи? его продуцент, компания ОАО «Апатит» снизила производство по сравнению с 2008 г. на 0,18 млн т, выпустив чуть более 7 млн т. Постепенное снижение выпуска концентратов предусматривается стратегиеи? развития ОАО «Апатит» и фиксируется с 2005 г. Оно обусловлено ограниченностью запасов, пригодных для открытои? добычи и необходимостью перехода на подземныи? способ разработки месторождении? Хибинскои? группы.

ОАО «Ковдорскии? ГОК» также снизил производство концентратов, примерно на 0,09 млн т.

Фосфориты из недр России в 2009 г. не добывались.

Мировые компании

"Agriсо Chemical Со.", "Amax Chemical Соrp.", "Texas-Gulf", "Hopewell Land Соrp." (США),

"Office Chrifien des Phosphates" (Марокко),

"Phosphates de Gafsa" (Тунис),

"lordan Phosphates Mines Со." (Иордания),

"Kemira" (Финляндия),

"Negev Phosphates" (Израиль),

"Rofomex" (Мексика),

"Foskor" (ЮАР)

Австралийские компании Union Resources Ltd. и Bonaparte Diamond Mines NL совместно с намибийской компанией Tungeni Investments CC образовали совместное предприятие под наименованием "Phosco" для освоения морских фосфоритов у побережья Намибии. В новой компании доли Union и Bonaparte составят по 42,5% и доля Tungeni - 15%. В ее пользование перейдут лицензионные площади Сандпайпер проджект (от Union), Меоб проджект (от Bonaparte) и Роки Пойнт проджект (от Tungeni).

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

минеральный апатит фосфорит горный

Добыча полезных ископаемых всегда влечет за собой тяжелые экологические последствия.

Например, в Оленегорске и Мончеорске добыча фосфоритов привела к следующим последствия:

Огромную опасность таят в себе отходы, образующиеся как при добыче, так и в ходе первичной обработке сырья. Около карьеров и заводов громоздятся отвалы отработанной породы. В тихие, безветренные дни в карьерах, где происходит добыча полезных ископаемых, скапливаются тяжелые ядовитые выхлопные газы. Они стекают по кругам и концентрируются на дне карьера.

Сточные воды всех этих предприятий сильно загрязняют озеро.

Химическое загрязнение Имандры предприятиями Мончегорска и Оленегорска видно на космических снимках, и мутные воды, образовавшиеся при обогащенииапатитовых руд , растеклись далеко по озеру и выглядят на снимке как огромный светлый шлейф. Чтобы избежать загрязнения, построили плотину-дамбу, отделив от озера залив - губу Белую. Его превратили в «отстойник» - место, куда сливают мутную воду и где постепенно накапливаются отходы производства. Дамба, однако, не слишком хорошо защищала озеро.

· Фосфаты, попадающие в окружающую среду, приводят к эвтрофикации водоемов. Поэтому использование фосфатов в стиральных порошках запрещено во многих странах. В странах ЕС обсуждается запрет на использование фосфатов с 2011 года.

· Помимо удобрений и стиральных порошков, антропогенным источником фосфатов в окружающей среде являются необработанные сточные воды.

· Так же одной из самых важных экологических проблем является уничтожение ландшафтов и биооцензов, соответственно и мест обитания многих животных и растений.

· Выбросы в атмосферу: выбросы газообразных фтористых соединений (HF), серной кислоты, дифосфора пентаоксида (Р2О5),пыль, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота и бенз(а)пирены. Пыль и химические соединения негативно влияют на здоровье людей, животных, растений. Пыль оседает на листьях растений, вызывает заболевания дыхательных путей. Серная кислота - приводит к кислотным дождям. Фтороводород - Очень ядовит, обладает резким запахом, дымит на воздухе (вследствие образования с парами воды мелких капелек раствора) и сильно разъедает стенки дыхательных путей.

· Загрязнение подземных вод из шламоотстойника: отмечена повышенная минерализация, содержание натрия, калия, кадмия и свинца.

Основные источники загрязнения - шламонакопители, отвалы фосфогипсов, огаркохранилище. На промплощадке в подземных водах ордовика и кембро-ордовика содержание аммония достигает 11160 мг/дм 3 , сульфатов - 24760 мг/дм 3 ,минерализация - 55 г/дм 3

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. «Неметаллические полезные ископаемые» Автор: Н.И. Ерёмин. Двухсотпятидесятилетию Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова посвящается. Издательство Московского Университета 2004 г. Издание второе, исправленное и дополненное.

2. Геология месторождений фосфоритов, методика их прогнозирования и поисков, M., 1980; Блисковский В. 3., Вещественный состав и обогатимость фосфоритовых руд, M., 1983; Яншин А. Л., Жарков М. А.,Фосфор и калий в природе, Новосиб., 1986; Горная энциклопедия, т. 5, M., 1991, с. 334.

3.Казаков А.В. Фосфатные фации. Происхождение фосфоритов и гeoлогические факторы формирования месторождений. М., 1939

4. «СОСТОЯНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ РОССИИ?СКОИ? ФЕДЕРАЦИИ» http://www.mineral.ru/Facts/russia/index.html Информационно-аналитический центр Минерал

5. Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов РФ в 2009 году»

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Геологическая характеристика и анализ состава минералов Верхнекамского месторождения калийных солей. Определение соотношения чисел минералов разных химических элементов. Описание минералов-микропримесей нерастворимого остатка соляных пород месторождения.

курсовая работа , добавлен 27.06.2015


Изучение механических свойств пород и явлений, происходящих в породах в процессе разработки месторождений полезных ископаемых. Классификация минералов по химическому составу и генезису. Кристаллическая решетка минералов. Структура и текстура горных пород.

презентация , добавлен 24.10.2014


Изучение свойств минералов. Возможности использования их в промышленности. Структурное исследование кристалла. Применение рентгеноструктурного анализа в нефтяной геологии. Диагностика глинистых минералов, определение их содержания в полиминеральной смеси.

курсовая работа , добавлен 04.12.2013


Морфология минералов как кристаллических и аморфных тел, шкала Мооса. Свойства минералов, используемые в макроскопической диагностике. Выветривание горных пород. Источник энергии, факторы, виды выветривания, геологический результат: кора выветривания.

контрольная работа , добавлен 29.01.2011


Классификация и структурные особенности глинистых минералов. Электронографический и электронно-микроскопический метод. Подготовка образцов к анализу. Особенности структуры минералов группы каолинита. Определение структурных характеристик монтмориллонита.

курсовая работа , добавлен 09.06.2015


Принцип действия поляризационного микроскопа. Определение основных показателей преломления минералов при параллельных николях. Изучение оптических свойств минералов при скрещенных николях. Порядок макроскопического описания магматических пород.

контрольная работа , добавлен 20.08.2015


Декриптометрические методы исследования минералов, пород и руд, их распространение. Типизация вакуумных декриптограмм пород гранитоидного ряда. Обработка и интерпретация результатов вакуумно-декриптометрических анализов метасоматически измененных пород.

контрольная работа , добавлен 21.06.2016


Оптические и электрические свойства минералов, направления использования минералов в науке и технике. Характеристика минералов класса "фосфаты". Обломочные осадочные породы, месторождения графита, характеристика генетических типов месторождений.

контрольная работа , добавлен 20.12.2010


Понятие метаморфизма как процесса твердофазного минерального и структурного изменения горных пород. Классификация метаморфических пород по типу исходной породы. Основные типы метаморфизма, факторы их определяющие. Описание некоторых типичных минералов.

презентация , добавлен 20.04.2016


Характеристика основных условий образования глинистых горных пород. Особенности их классификации: элювиальные и водно-осадочные генетические группы глин. Анализ химического, минерального состава, структуры, текстуры и общих свойств глинистых горных пород.

Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2012 году» от 11 апреля 2014 года

Марокко (вместе с Западной Сахарой) располагает уникальными запасами фосфатного сырья. Крупные сырьевые базы созданы также в Китае, США и России.

Качество руд фосфора очень изменчиво. Зернистые фосфориты Марокко, Туни¬са, Египта, Израиля, Иордании отличаются очень высоким качеством, они содержат до 35% Р2О5 и в некоторых случаях не требуют обогащения. В Китае и США запасы фосфатов сконцентрированы в крупных фосфоритовых бассейнах — Гуйчжоу-Хубэй-Хунаньском (Китай), Флоридском и Каролинском (США). Содержание Р 2 О 5 в

	Запасы и ресурсы Р 2 О 3 , млн т		Производ-ство концентрата (36-39 % Р2О3), тыс.т
Марокко и Западная Сахара
Иордания
Бразилия	Proved + Probable Reserves
	Measured+Indicated+Inferred Resources

фосфоритовых рудах этих бассейнов варьирует от 18 до 29%. В России, в уникальных месторождениях Хибинской группы, разведаны крупные запасы апатитов, являющихся лучшим в мире фосфатным сырьем. В то же время российские фосфориты по большей части непригодны для рентабельной отработки из-за низкого содержания полезного компонента (12-13% Р2О5).

В мировой добыче фосфорных руд Россия находится на четвертом месте, лидируют Китай, США и Марокко. Эти же страны являются главными мировыми продуцентами фосфорной кислоты, а по производству удобрений в тройку лидеров вместо Марокко входит Индия. Доля России в мировом производстве фосфорного (апатитового) концентрата составляет всего около 5%, однако качество ее продукции очень высоко.

Около 40% выпускаемых в мире фосфорных удобрений потребляет Китай, еще почти 50% приходится на Индию, США, Бразилию и европейские страны. По объему экспорта фосфорных удобрений наша страна уступает только США. Однако в их мировом потреблении доля России не превышает 1,5%.

В 2013 году в мире происходило снижение цен на фосфатное сырье и фосфорные удобрения. Ввод новых добывающих мощностей, планируемый в 2015 году в Марокко и Саудовской Аравии, может вызвать дальнейшее понижение цен. При этом себестоимость производства фосфорного концентрата в Марокко и Саудовской Аравии самая низкая в мире, поэтому менее эффективные продуценты из других стран могут быть вытеснены с рынка. Следует также отметить, что в США проходит промышленные испытания новая технология, позволяющая обогащать низкосортные фосфориты, которые в настоящее время не добываются из-за нерентабельности. В случае успеха это позволит вовлечь в промышленное производство дополнительные ресурсы, что окажет еще большее давление на цены.

Читайте также

Золотые перспективы Калычана

Вестник Золотопромышленника. (http://www.gold.1prime.ru/bulletin/reviews/show.asp?id=35252)

Экономический потенциал освоения минерально-сырьевых ресурсов Забайкальского края

Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014, № 7, стр. 81–85

Значительный потенциал освоения минерально-сырьевой базы Забайкальского края подтверждается тем, что на ее территории сосредоточены значительные запасы и ресурсы урана, плавикового шпата, золота, молибдена, меди, титана, вольфрама, свинца, олова, цинка, каменного угля и других полезных…

Минеральные ресурсы Приморского края

Ресурсную базу Приморского края определяет наличие 332 месторождений твердых полезных ископаемых, а именно: бурого и каменного угля, железа, олова, вольфрама, свинца, цинка, германия, серебра, рудного и россыпного золота, окиси бора, плавикового шпата, графита, цеолита, вермикулита, цементного…

Минеральные ресурсы Чукотской автономной области

Минеральные ресурсы Хабаровского края

Горнодобывающая промышленность в Хабаровском крае обеспечивает 15,7 % объема отгруженных товаров и 7,4 % налоговых поступлений в территориальный бюджет и является одной из базовых отраслей в экономике края. В отрасли трудятся около 10 тысячи человек, что составляет около 3 % от занятых…

Минеральные ресурсы Сахалинской области

На территории области открыто 35 видов различных полезных ископаемых - это более 1000 месторождений, проявлений и перспективных площадей. Существующая минерально-сырьевая база способна обеспечить добывающие и перерабатывающие предприятия области многими видами минерального сырья: топливно…

28/04/2012

Сайт 24/7 Уолл-стрит провел детальный анализ 10 стран с самыми большими и ценными природными ресурсами на Земле. Используя оценки общих запасов в каждой стране и рыночную стоимость этих ресурсов, было определено 10 стран, которые имеют самые ценные запасы природных ресурсов.

Н екоторые из этих ресурсов, в том числе уран, серебро, фосфаты, не так ценны, как другие из-за низкого спроса или из-за их редкости. Тем не менее, в случае с нефтью, природным газом, лесом, углем - эти богатства природы могут стоить десятки триллионов долларов, потому что спрос на них высок и этих ресурсов относительно много.

1. Россия

Общая стоимость ресурсов: $ 75,7 триллионов.
Запасы нефти (стоимость): 60 млрд. баррелей ($ 7,08 млрд.)
Запасы природного газа (стоимость): 1,680 трлн. куб.футов (19 млрд. долларов)
Запасы древесины (стоимость): 1,95 млрд. акров ($ 28,4 трлн.)

Когда речь заходит о природных ресурсах, то Россия является богатейшей страной в мире. Она лидирует среди всех стран мира по количеству запасов природного газа и древесины. Огромные размеры страны является одновременно ее благословением и проклятием, так как построение трубопроводов для транспортировки газа, а так же железных дорог для перевозок древесины обходятся в баснословные суммы.

В дополнение к наличию такого большого запаса газа и древесины, Россия занимает второе место в мире по величине месторождений угля и третье по месторождениям золота. Кроме того, она находится на втором месте по величине месторождений редкоземельных минералов, хотя они в настоящее время не добываются.

2. Соединенные Штаты

Общая стоимость ресурсов: $ 45 триллионов
Запасы природного газа (стоимости): 272,5 куб. м ($ 3,1 триллиона)
Запасы древесины (стоимость): 750 миллионов акров ($ 10,9 трлн)

В США 31,2% доказанных мировых запасов угля. Их оценивают в 30 триллионов долларов. На сегодняшний день они является самым ценными запасами на земле. В стране около 750 миллионов акров лесных насаждений, которые стоят около $ 11 трлн. Древесина и угля, вместе взятые, стоят примерно 89% от общей стоимости природных ресурсов страны. США также входит в первую пятерку стран с глобальными запасами меди, золота и природного газа.

3. Саудовская Аравия

Общая стоимость ресурсов: $ 34,4 триллиона
Запасы нефти (стоимость): 266, 7 трлн. баррелей ($ 31,5 трлн)
Запасы природного газа (стоимость): 258.5 трлн. м куб ($ 2,9 триллиона)

Саудовская Аравия владеет около 20% нефти в мире - это наибольшая доля среди всех стран. Все значительные ресурсы страны заключаются в углеродах - нефти или газе. Королевство находится на пятом месте в мире по величине запасов природного газа. Поскольку эти ресурсы истощаются, Саудовская Аравии в конце концов потеряет высокое положение в этом списке. Тем не менее, это не произойдет еще в течение нескольких десятилетий.

4. Канада

Общая стоимость ресурсов: $ 33,2 триллиона
Запасы нефти (стоимость): 178, 1 млрд. баррелей ($ 21 трлн.)
Запасы древесины (стоимость): 775 миллионов акров ($ 11,3 трлн.)

До открытия залежей нефтеносных песков, суммарные запасы полезных ископаемых Канады, вероятно, не позволили бы ей попасть в этот список. Нефтеносные пески добавили около 150 миллиардов баррелей к суммарному количеству нефти Канаде в 2009 и 2010 годах. В стране также добывается приличное количество фосфатов, хотя месторождения фосфоритов не входят в число 10 лучших в мире. Кроме того, Канада имеет вторые по величине в мире доказанные запасы урана и третьи по величине запасы древесины.

5. Иран

Общая стоимость ресурса: $ 27,3 трлн.
Запасы нефти (стоимость): 136, 2 млрд. баррелей ($ 16,1 трлн.)
Запасы природного газа (стоимость): 991600000000000 куб. м ($ 11,2 трлн.)
Запасы древесины (стоимость): не в топ 10

Иран делит вместе с Катаром гигантское газовое месторождение в Персидском заливе Южный Парс/Северный купол. В стране находится около 16% мировых запасов природного газа. Иран обладает также третьим по величине доказанным количеством нефти в мире. Это больше 10% мировых запасов нефти. В данный момент страна переживает проблемы реализации своих ресурсов в связи с ее отчуждением от международных рынков.

6. Китай

Общая стоимость ресурсов: $ 23 трлн.
Запасы нефти (стоимость): не в топ 10
Запасы природного газа (стоимость): не в топ 10
Запасы древесины (стоимость): 450 миллионов акров (6,5 триллиона долларов)

Стоимость ресурсов Китая основывается в значительной степени на запасах угля и редкоземельных минералов. Китай имеет значительные запасы угля, которые составляют более 13% от общего количества в мире. Недавно здесь были обнаружены месторождения сланцевого газа. После их оценки, статус Китая, как лидера в области природных ресурсов, только улучшится.

7. Бразилия

Общая стоимость ресурсов: $ 21,8 трлн.
Запасы нефти (стоимость): не в топ 10
Запасы природного газа (стоимость): не в топ 10
Запасы древесины (стоимость): 1,2 млрд. акров ($ 17,5 трлн.)

Значительные запасы золота и урана большей мере способствовали получению места в этом списке. Бразилия также владеет 17% железной руды в мире. Наиболее ценным природным ресурсом, однако, является древесина. Страна владеет 12,3% запасов древесины в мире, которые оцениваются в $ 17.45 трлн. В целях обеспечения последовательности и точности исследования, в данный отчет не были включены недавно открытые запасы нефти в море. По предварительной оценке, на месторождении может содержаться 44 млрд. баррелей нефти.

8. Австралия

Общая стоимость ресурсов: $ 19,9 трлн.
Запасы нефти (стоимость): не в топ 10
Запасы природного газа (стоимости): не в топ 10
Запасы древесины (стоимость): 369 миллионов акров ($ 5,3 триллиона)

Природные богатства Австралии заключаются в ее огромном количестве леса, угля, меди и железа. Страна находится в первой тройке по общим запасам семи ресурсов в этом списке. Австралия обладает наибольшим запасом золота в мире - имеет 14,3% от мировых запасов. Она также поставляет 46% урана в мире. Кроме того, страна имеет значительные объемы природного газа на шельфе северо-западного побережья, которые она делит с Индонезией.

9. Ирак

Общая стоимость ресурсов: $ 15,9 трлн. З
Запасы нефти (стоимость): 115 млрд. баррелей ($ 13,6 трлн)
Запасы природного газа (стоимость): 111,9 трлн. куб. футов (1,3 триллиона долларов)
Запасы древесины (стоимость): не в топ 10

Самым большим богатством Ирака является нефть - 115 млрд. баррелей доказанных запасов. Это составляет почти 9% от общего количества нефти в мире. Несмотря на сравнительно легкую добычу, большая часть этих запасов остается неиспользованной из-за политических разногласий между центральным правительством и Курдистаном, относительно права собственности на нефть. Ирак также имеет один из наиболее серьезных запасов фосфоритов в мире, на сумму более $ 1,1 трлн. Тем не менее, эти месторождения полностью не разработаны.

10. Венесуэла

Общая стоимость ресурсов: $ 14,3 трлн.
Запасы нефти (стоимость): 99,4 млрд. баррелей ($ 11,7 трлн.)
Запасы природного газа (стоимость): 170,9 куб. футов (1,9 триллиона долларов)
Запасы древесины (стоимость): не в топ 10

Венесуэла является одним из 10 крупнейших держателей ресурсов по части железа, природного газа и нефти. Запасы природного газа в этой Южноамериканской стране занимают восьмое место в мире и составляют 179,9 куб. фунтов. Эти резервы составляют чуть более 2,7% от мировых запасов. В Венесуэле, по оценкам экспертов, находится 99 млрд. баррелей нефти, что составляет 7,4% общего числа запасов в мире.

Стремительный рост населения планеты, ожидаемое его удвоение к 2020 году обостряет проблему продуктов питания. Они на 95% поставляются сельским хозяйством, прежде всего, растениеводством. Возможности расширения посевных площадей в мире ограничены и основные пути увеличения сельскохозяйственной продукции связаны с повышением урожайности полей. Последнее в значительной степени предопределяется внесением в почву минеральных удобрений и, в первую очередь, фосфатов.

Исторически нарастающее значение фосфатов отчетливо видно в динамике их мировой добычи (рис. 1). Особенно крутой ее рост был отмечен в период с 1960 по 1980 гг., когда за 20 лет общая добыча фосфатов в три раза превысила их производство за предшествующие сто лет. Начиная с 1982 года темп несколько снизился и приобрел неравномерность, что частично объясняется разразившимся в 1982 году в США кризисом перепроизводства продуктов в связи с наложением эмбарго на их экспорт в СССР. Вместе с тем в 1988 году мировая добыча фосфатов достигла рекордного уровня - 166.1 млн.т P2O5, из которых 45.1 дали США и почти столько же - 39.5 млн.т бывший СССР (рис. 2). Но в последующем в СССР началась экономическая деструкция, прогрессировавшая во всех выделившихся из него государствах. Производство фосфатов в странах СНГ снизилось за этот период в три раза, отразившись и на мировой продукции, сократившейся в 1994 году до 124 млн.т.

Имеющий место спад в производстве фосфатов носит временный характер и не связан с уменьшением потребности полей в фосудобрениях, а вызван, в основном, как указывалось выше, политическими и экономическими аспектами.

Для России и стран СНГ потребности в фосудобрениях исходя из объективных почвенно-климатических и других условий очень обстоятельно были оценены в 16.9 млн.т P2O5 ежегодно на период 2000-2005 гг. В пересчете на фоссырье это составит 20 млн.т P2O5, в т.ч. для России 11.6 млн.т. Экономическая деструкция не повлияла на эти объективные потребности полей, хотя они даже несколько возросли, учитывая необходимость покрытия истощения полей в фосфоре за последнее пятилетие, когда удобрения практически не использовались. В дальнейшем потребности в фосудобрениях будут нарастать и в пересчете на фоссырье этот прирост выразится примерно в 2 млн. т P2O5 в год. К 2015-20 гг. потребности России в фоссырье ожидаются в объеме 20-25 млн. т P2O5.

Рост мировой потребности в фосфатах оценить очень трудно. Отрывочные сведения из зарубежных источников позволяют ориентировочно определить масштабы мирового производства фосудобрений. К 2000 г. оно достигнет уровня 1988 года - 166 млн.т. Главный спрос - более 50 млн.т - ожидается в странах Азии, до 25-30 млн.т в России и странах СНГ, около 22 млн.т в Латинской Америке. В странах Африки потребности будут еще низкими - около 5 млн.т. В дальнейшем производство фосфатов будет неуклонно возрастать и достигнет к 2010 г. 180-185, а к 2020 году 200 млн.т товарных фосфатов.

Развитие фосфатной промышленности в любой стране и в мире в целом приоритетно определяется ресурсами фосфатных руд. Они весьма разнообразны по генезису, составу, условиям залегания и другим особенностям и разделяются на две главных группы - фосфоритовые и апатитовые.

Апатитовые руды обычно более бедные по P2O5 , но в большей части комплексные и кроме апатита содержат другие компоненты, нередко более ценные. Месторождения их генетически делятся на три типа: магматические, карбонатитовые и коры выветривания.

По числу месторождений и общим за-
пасам ведущую роль играют карбона-титовые руды, часто содержащие, кроме апатита, редкометальную, магнетитовую и другую минерализацию. Магматические апатитоносные месторождения играют второстепенную роль, но среди них выделяются уникальные Хибинские месторождения с крупными запасами тоже комплексных апатит-нефелиновых руд, дающие самую значительную среди апатитовых руд продукцию - апатитовый концентрат с высоким содержанием P2O5 и низкими концентрациями экологически и технологически вредных примесей. По ряду осо-
бенностей Хибины весьма сходны с карбонатитовым типом.

Месторождения апатитосодержащих руд коры выветривания образуются в основном на карбонатитовых массивах. Выщелачивание карбонатов приводит к обычно трехкратному обогащению этих руд апатитом и другими компонентами. Это, а также приповерхностное залегание придает этим месторождениям приоритеты в освоении.

Фосфоритовые месторождения значительно распространенней, обладают в сумме гораздо большими запасами и являются главным источником продукции фосфатов. Среди них выделяются следующие геолого-промышленные типы: микрозернистые, зернистые, желваковые, ракушечные, фосфатно-зернистые породы и остато-чно-метасоматические.

О географическом размещении месторождений фосфатных руд и провинций их концентрации дает представление рис. 3.

Отмеченные типы фосфоритов развиты на континентах. Но, кроме того, в океанских просторах расположены так называемые островные фосфориты, а на шельфах - фосфатоносные породы, многие месторождения которых разведаны, получили промышленную оценку и в недалеком будущем начнут разрабатываться.

Общие учтенные запасы фосфатных руд оцениваются в 69515 млн.т. Распределение их по выделенным типам представлено на рис. 4.

Запасы фосфатных руд учтены в 58 государствах, основными из которых являются США, Марокко, Китай, Россия, Мексика, Казахстан (рис. 5).

Особенностью фосфатно-сырьевой базы большинства государств и мира в целом являются весьма значительные общие запасы, обеспечивающие покрытие потребностей на несколько столетий. Вместе с тем из этих ресурсов лишь небольшая часть представляет запасы, изученные с детальностью достаточной для сегодняшнего освоения, они существенно лимитируют фосфатную промышленность. Требуется развитие и совершенствование геолого-горно-технологических исследований для значительного наращивания подготовленных для освоения рентабельных запасов. Это одна из главных проблем развития фос-фатно-сырьевой базы.

Запасы фосфатов в России и странах СНГ представлены в укрупненном виде в таблице. Из таблицы видно, что разведанные в России запасы по категориям А, В, С составляют лишь 25% , но даже и они далеко не все являются рентабельными для освоения. В новых экономических условиях они требуют генеральной переоценки и большая часть этих запасов перейдет в забалансовые.

Очень узким местом фосфатно-сырье-вой базы России является неравномерность ее расположения. Обширные восточные районы не только лишены предприятий по добыче фосфатов, но и располагают очень ограниченными разведанными запасами, из которых большая часть при переоценке перейдет в забалансовые (Ошурко-во, Селигдар и др.). Перспективы Сибири представлены в основном апатитами, однако их месторождения расположены в весьма неблагоприятных транспортно-географических условиях.

Запасы фосфоритов в Европейской части страны представлены близким к их исчерпанию Кингисеппом и многочисленными месторождениями желваковых фосфоритов, для которых технология обогащения и переработки в растворимые удобрения не разработана. Но из них получают качественную фосфоритную муку и в настоящее время намечается создание разветвленной сети малых предприятий по ее производству. Простота технологии добычи и обогащения и исключение дальних перевозок определяют приоритеты получения фо-смуки местного значения.

В последний период в Европейской части России выявлен новый тип фосфоритовых руд - фосфатно-зернистые породы. Они бедные по P2O5 (4-10%), но фосфат представлен зернами, пленками, руды содержат титан-циркониевую минерализацию и перспективны для освоения. Первоочередным, вероятно, является Унеч-ское месторождение в Брянской области.

В отличие от России в странах ближнего зарубежья фосфатно-сырьевая база представлена в основном фосфоритами. Здесь особое место принадлежит богатейшему фосфоритонос-ному бассейну Каратау в Казахстане. До распада СССР в Каратау были детально разведаны запасы более 600 млн.т P2O5, превышающие даже хибинские. Они многообразно использовались - для кислотной переработки на удобрения, электротермического получения желтого фосфора, для кормовых фосфатов. В настоящее время в Каратау добывается лишь около 3 млн.т руды. Наметившаяся активизация экономической интеграции, несомненно, проявится в совместном расширении добычи и использовании фосфоритных руд Каратау. В них заинтересованы, и Узбекистан и Туркмения и др.

Оценивая в целом состояние мировой фосфатно-сырьевой базы и перспективы ее развития можно сделать следующие основные выводы:

Потребности в фоссырье постоянно возрастают и, несмотря на имеющие место отдельные спады в его производстве достигнут в первом десятилетии следующего столетия не менее 180-200 млн.т P2O5;

Разведанные мировые запасы фосфатов обеспечивают потребности в фоссырье на несколько столетий. Вместе с тем лишь незначительная часть из них представляет запасы, изученные с детальной достаточностью для сегодняшнего освоения.

В этой связи возникает необходимость решения целого ряда задач и проблем, основными из которых являются:

Углубленное геолого-горно-технологическое изучение выявленных ресурсов;

Перевод ресурсов в подготовленные для рентабельного освоения в современных и перспективных экономических условиях. В России решение этой задачи должно начаться с генеральной переоценки всех числящихся на балансе запасов и отбраковки не отвечающих требованиям разработки. Для таких на сегодня по существу забалансовых руд, а также для предварительно оцененных запасов категории С2 и прогнозных ресурсов категории Р1 необходимы крупномасштабные и углубленные исследования с разработкой принципиально новых методов их добычи, обогащения и переработки, обеспечивающих перевод максимально возможной части их в подготовленные для рентабельного освоения;

Значительное расширение поисков новых месторождений, отвечающих требованиям рентабельности разработки с учетом новых создаваемых технологий. Важно, чтобы поиски проводились наиболее современными и эффективными методами с широким использованием геофизики, геохимии и других перспективных и прогрессивных способов на основе фундаментальных исследований по теоретическому обоснованию эффективных поисковых критериев и методов. Геологические исследования все более тесно должны увязываться с технологическими по обогащению и переработки фосфатов, что позволит по-новому оценить фосфатно-сырьевую базу;

Решение проблемы экологии и охраны окружающей среды. Здесь прогрессивно возрастающее значение имеет проблема содержания потенциально токсичных элементов в составе фоссырья и фосудобрений, разработка надежных ПДК этих элементов. Нерешенной экологической проблемой остается катастрофическое нарастание отвалов и отходов горно-обогатительных предприятий. В связи с этим особую актуальность приобретают эколого-экономические оценки, в результате которых неизбежен перевод той или иной части разведанных
запасов в забалансовые по экологическим соображениям;

Комплексное использование фосфатных руд и месторождений, разработка и освоение малоотходных и безотходных технологий, которые должны стать приоритетными. Должны сократиться, а затем и исчезнуть объекты с некомплексным использованием руд и месторождений. Гигантские отходы горно-обогатительных предприятий, в том числе фосфатных, должны не только прекратить накапливаться, но и значительно сократиться путем утилизации;

В заключение следует подчеркнуть, что большинство проблем развития фосфатно-сырьевой базы - это проблемы, прежде всего, геологические. Это развитие должно осуществляться со значительным опережением. Наращиваемые сегодня запасы предназначены в основном для покрытия не текущих потребностей, а перспективных. От открытия месторождения до его освоения проходит длительный период, измеряющийся даже в лучших случаях одним-двумя десятками лет. Поэтому в развитии фосфатно-сырьевой базы необходим солидный задел с учетом будущих условий и требований, с ориентировкой на запросы и научно-технический уровень грядущих десятилетий.