Где используется фосфориты

История открытия фосфора

В 1669 гамбургский купец и по совместительству алхимик Хенниг Брандт в очередной раз пытался осуществить мечту всех средневековых алхимиков – найти легендарный философский камень, якобы превращающий все металлы в золото и дарующий бессмертие. Увы, философский камень и в этот раз найти не удалось, но, тем не менее, Хеннигу посчастливилось сделать другое не менее важное открытие в химии.

К слову, само слово «фосфор» с древнегреческого переводится как «несущий свет». Именно такое название он получил за свою удивительную способность светиться в темноте. Первооткрыватель фосфора алхимик Хенниг Брандт быстро понял свою выгоду от этого открытия и за большие деньги показывал светящийся фосфор разным знатным и богатым господам, нажив при этом большое состояние (развлечений в то время в Европе было не так уж и много, так что научно-популярные представления предприимчивого алхимика пользовались большим спросом).

Впрочем, Хенинг Брандт был не первым, кто добыл фосфор опытным путем. Еще до него, в XII веке это удалось сделать арабскому алхимику Алхиду Бехилу, все также благодаря химическим манипуляциям с мочой и глиной, но его открытие затерялось, и именно повторное открытие фосфора немецким алхимиком принесло широкую популярность этому химическому элементу.

Первое время после открытия фосфор вызывал лишь любопытство своим свечением и только в конце XIX века ученые поняли, что фосфор также является чрезвычайно важным полезным микроэлементом для жизнедеятельности человеческого организма.

Химические свойства фосфора

Как и азот, фосфор способен образовывать двухатомные молекулы Р2.. Однако подобные молекулы фосфора могут быть устойчивыми лишь при очень высокой температуре – около 1000 С. В обычных же условиях атомы фосфора соединяются в молекулы других составов. Например, белый фосфор состоит из четырехатомных молекул Р4. Между собой атомы белого фосфора соединены в виде простейшего многогранника тетраэдра.

Так схематически выглядит строение молекулы белого фосфора, состоящей из четырех атомов.

Сам белый фосфор являет собой практически бесцветное твердокристаллическое вещество, моментально окисляемое кислородом воздуха, при этом во время окисления фосфора идет дым, а в воздухе появляется явный чесночный запах. Своим внешним видом белый фосфор похож на воск, такой же мягкий и легкоплавкий, при этом светится в темноте и является чрезвычайно опасным, так как очень ядовит и огнеопасен.

Помимо белого фосфора физики также различают красный фосфор, черный фосфор, желтый фосфор и металлический фосфор, каждый из них имеет свои особенные физические свойства.

Где используется фосфориты

Так если белый фосфор нагревать до температуры 300 С без доступа воздуха и в присутствии катализаторов (ими может быть йод или натрий), то он превратится в красный фосфор. В отличие от белого фосфора его красный собрат не светится в темноте и не является ядовитым и опасным, к слову именно его используют при производстве спичек.

Красный фосфор это аморфное вещество, состоящее из полимерных молекул Px, он нерастворим в воде и других органических растворителях, а при нагревании без доступа воздуха не возгорается.

Если белый фосфор поместить под очень большое давление (в сотни атмосфер) то из него получится черный фосфор, который своими свойствами напоминает металл: он блестит и проводит электрический ток. Если еще больше увеличить давление, то черный фосфор превратится в металлический, его кристаллическая решетка будет такой же плотной как у металлов. Металлический фосфор очень хорошо проводит электрический ток.

Так выглядят разные виды фосфора.

Хотя фосфор и является одним из самых распространенных химических элементов на нашей планете, в чистом виде в природных условиях его не бывает, добыть чистый фосфор возможно лишь в химической лаборатории. Однако фосфор входит в состав многих важных химических и биологических соединений: фосфолипидов, фосфидов (соединения фосфора и металлов), фосфинов (соединений водорода с фосфором), фосфорной кислоты и так далее.

Как мы писали выше, фосфор занимает 15 место в периодической таблице Менделеева и входит в одну группу с азотом, мышьяком и сурьмой. Хотя на валентном уровне он и имеет целых 5 электронов, однако 5 связей образуются довольно редко.

Фосфор – очень химически активный элемент, особенно белый фосфор. Как следствие он может вступать в самые разнообразные химические реакции, выступая как в качестве окислителя (с элементами, расположенными ниже и левее в таблице Менделеева), так и восстановителя (с элементами, расположенными выше и правее в таблице Менделеева).

4P 3O2 {amp}gt; 2P2O3

4P 5O2 {amp}gt; 2P2O5

2P 3Cl2 {amp}gt; 2PCl3

2P 5Cl2 {amp}gt; 2PCl5

2P 3S {amp}gt; P2S3

2P 5S {amp}gt; P2S5

При взаимодействии с металлами фосфор проявляет свойства окислителя, продукты реакции называют фосфидами.

Предлагаем ознакомиться  Опасны ли весенние заморозки для черешни

Где используется фосфориты

2P 3Ca {amp}gt; Ca3P2

2P 3Mg {amp}gt; Mg3P2

Среди фосфатных отложений наиболее широко распространены морские фосфориты конкреционного и пластового типа.

Конкреционные

Конкреционные фосфориты залегают в песчано-глинистых или карбонатных породах. Макроскопически представляют скопление обособленных или частично слившихся между собой конкреций, иногда образующих ноздреватую плиту. Нередко наблюдаются переотложенные конкреции, иногда прекрасно окатанные, с гладкой полированной поверхностью.

Подобной же как бы лакированной верхней поверхностью характеризуется иногда и фосфоритовая плита, образованная за счет слияния конкреций. Поверхность желваков может быть матовая, шероховатая или бугорчатая. Поперечник их обычно равен нескольким сантиметрам, значительно реже 10—20 см. Некоторые песчанистые желваки имеют снаружи углубления, напоминающие следы действия сверлящих организмов. Иногда в центре желваков присутствуют кристаллы сульфидов цинка и свинца.

Фосфат кальция имеет белый цвет. Фосфориты же благодаря наличию примеси, главным образом органического вещества, окрашены от светло-желтого, буроватого или зеленоватого цвета до черного. Наиболее часто наблюдаются буровато-серые или темно-бурые тона, в особенности среди песчано-глинистых пород. В меловых породах Фосфатные образования часто характеризуются светлой окраской.

Среди конкреционных фосфоритов по внутреннему строению выделяют радиально-лучистые и желвакообразные; последние встречаются значительно чаще.

В желваковых конкрециях часто встречаются куски костей и фосфатизированной древесины, псевдоморфозы по некоторым органическим остаткам (раковины гастропод, некоторых пелеципод и кремнистых губок). Иногда присутствуют также фосфатизированные копролиты. Часто наблюдается замещение фосфатами известкового вещества окружающей породы. Это замещение начинается с наиболее мелких зерен и постепенно распространяется на более крупные частицы, в частности на органические остатки.

Пластовые

По внешнему виду пластовые фосфориты менее типичны и похожи на известняки, песчаники и некоторые разновидности кремнистых пород. Поэтому для определения их требуется химическое и микроскопическое исследование. Среди пластовых пород встречаются белые, очень мелкозернистые, иногда мягкие, реже — плотно сцементированные с раковистым изломом разновидности, иногда почти не отличимые по внешнему виду от мела, мергелей и светлых опок (Вольские фосфориты).

Артинские фосфориты Урала очень тонкослоисты. Темно-серые фосфатные слойки чередуются у них с более светлым карбонатным материалом

фосфор

Кембрийские фосфориты Кара-Тау плотны, окрашены большей частью в темно-серый, почти черный цвет; иногда в них велика примесь доломита и кремнистых минералов. Часто наблюдается оолитовая структура. Состоящие из крупных оолитов, отслаивающиеся оболочки которых отливают перламутровым блеском, напоминают породы, богатые мелкими раковинами; иногда при ударе издают битуминозный запах.

Эоценовые каратагские фосфориты Таджикистана представляют собой породы стально-серого цвета, которые при выветривании становятся ржаво-бурыми. Они переслаиваются с карбонатными и кремнисто-глинистыми породами и состоят из мелких зерен фосфатов, погруженных в карбонатно-глинистый цемент. Подобные же зернистые образования известны и из эоценовых отложений Восточной Ферганы.

Геосинклинальные фосфориты, в отличие от платформенных, почти не содержат глауконита и примеси обломочных зерен.

Фосфоритовые породы образуются при выветривании более древних фосфоритовых пород, при эпигенетической инфильтрации фосфатов в другие породы и в особенности путем отложения осадков, богатых фосфором, на дне моря или на поверхности суши.

Месторождения их возникают во время выветривания за счет накопления фосфатов при выщелачивании фосфоритовых известняков или скоплений галек, образованных при размыве более древних фосфоритов.

Инфильтрационные месторождения образуются за счет проникновения растворенных фосфатов из вышележащих осадочных толщ и замещения ими других пород, обычно известняков. Таким образом возникли залежи фосфорсодержаших пород в коралловых известняках, под скоплениями гуано, и некоторые крупные месторождения.фосфоритов в древних осадочных породах.

Значительно шире распространены фосфориты, образованные при отложении осадков. Они редко возникают в континентальных условиях (залежи гуано, костяные брекчии) и представляют собой в большинстве случаев типично морские отложения. Они накапливаются главным образом в илистых осадках за счет химически выпавших из морской воды солей фосфора.

Конкреционные морские фосфаты возникают в еще не затвердевшем илу, благодаря стяжению соединений фосфора вокруг некоторых центров. Поэтому в желваках фосфоритов сохраняются недеформированные органические остатки, сильно сплюснутые в остальной породе, из-за уменьшения ее объема во время эпигенеза. Древесина иногда фосфатизируются до начала обугливания, т. е. вскоре после ее отложения. Реже морские образуются за счет скопления фосфатных органических остатков (например, оболовые фосфориты Эстонии).

Фосфорит Фосфатные породы

Морские фосфориты возникают, по-видимому, только в воде с нормально соленостью, отсутствуя в отложениях лагун или пресноводных континентальных бассейнов.

Для платформенных фосфоритовых отложений наиболее характерны остатки пелеципод, кремневых губок, брахиопод и гастропод. Отсутствуют кораллы, жизнь которых в данном участке морского дна была невозможна благодаря обилию песчано-глинистой взвеси. Геосинклинальные характеризуются почти полным отсутствием остатков донных организмов.

Анализ петрографических и фаунистических особенностей указывает, на их формирование на глубинах около 100 ± 50 м. Отложение фосфатов здесь ассоциируется с накоплением тонкодисперсных химически выпавших карбонатов (доломита в древних и кальцита в молодых фосфоритах), а иногда и коллоидной кремнекислоты.

Фосфоритовые отложения, согласно А. В. Казакову, образуются ование следующим путем. После отмирания пелагических планктонных форм их остатки опускаются сквозь толщу океанической воды, и содержащийся в них фосфор переходит в раствор. Этому способствует также значительное количество растворенной углекислоты.

чем шире шельф, тем на большую площадь морского дна распределяются выпадающие из воды фосфаты и тем, следовательно, менее богаты фосфором донные отложения. Наоборот, на узком шельфе создаются условия для значительной концентрации солей фосфора, что и ведет к образованию фосфоритовых оолитов и пластовых залежей.

Общие сведения о породе, ее состав и свойства

4P 3O2 {amp}gt; 2P2O3

Предлагаем ознакомиться  Слива Терновка: описание сорта, посадка и уход, уборка урожая с фото

4P 5O2 {amp}gt; 2P2O5

2P 3S {amp}gt; P2S3

2P 5S {amp}gt; P2S5

2P 3Ca {amp}gt; Ca3P2

2P 3Mg {amp}gt; Mg3P2

Мнимый облик этой горной породы чрезвычайно разнообразен. Чаще (за фосфориты имеют вид темно окрашенных камней причудливых форм. Как никогда распространена темно-серая окраска, немного реже встречаются образцы бардового возможно ли коричневого цвета. Нередко фосфориты представлены в виде круглых шаров с лучистым строением в изломе, либо крупных плит вплоть до 0,5-1 метра в толщину.

Раньше люди называли эту породу «хлебной рудой» и неважный (=маловажный) знали ее реальной ценности. А потому использовали лишь в качестве стройматериала для того сооружения домов и ограждений. Общепризнанное научное название породы происходит ото греческого слова «фосфорос», что переводится вроде «несущий свет».

Фосфорит – относительно твердая род с непостоянным минеральным составом и достаточно плотным строением. Если анализировать ее излом через микроскоп или сильную лупу, так можно разглядеть отдельные песчинки, раковины и фрагменты скелетов мелких морских организмов.

Геологическое распространение и месторождения фосфоритов

Фосфориты или Фосфатные породы встречаются в отложениях самого разного возраста, начиная с докембрия. К среднекембрийским породам приурочено крупное месторождение геосинклинального типа в Кара-Тау (Средняя Азия). В нижнем силуре формировались фосфориты Подолии, Прибалтики и востока Сибири, в нижнем карбоне — фосфориты Закавказья.

Юрские, меловые и в меньшей степени палеогеновые отложения европейской части России содержат в себе горизонты желвакообразных и отчасти пластовых (Вольск) фосфоритов. Большие месторождения фосфоритов известны в верхнемеловых и палеогеновых отложениях Северной Африки, которые относились ранее к геосинклинальным, однако Н. С.

Наиболее крупными эпохами фосфоритообразования являлись кембрийский, пермский и третичный периоды. Общая интенсивность процесса возрастала по мере перехода от древних к молодым отложениям.

Применение фосфоритов

Добыча фосфоритов идет открытым способом.

Большая часть их используется для производства минеральных удобрений, а также для получения фосфорной кислоты и элементарного фосфора. Хорошим удобрением является фосфоритовая мука, получаемая путем дробления и размола. Другой вид удобрений — суперфосфат — получается в результате разложения фосфатов серной кислотой.

Основным мерилом их качества  является содержание Р2О5, которое для изготовления фосфоритовой муки должно быть не менее 8%.

В фосфоритах, используемых для изготовления суперфосфата, содержание Р2О5 должно быть не ниже 28%. Желваковые образования пригодны при их обогащении путем промывки и грохочения. Вредными примесями являются соединения железа, алюминия и магния, так как они затрудняют получение рассыпчатого суперфосфата. В незначительном количестве они используются в металлургии.

Научившись добывать фосфор в чистом виде человек нашел ему самое разнообразное применение, причем не только созидательное, но порой и очень разрушительное. Так еще во время первой мировой войны немецкими химиками был использован желтый фосфор в качестве начинки зажигательных боеприпасов и отравляющих газов.

Что такое фосфориты: определение, описание с фото, месторождения, добыча и практическое применение - ZdavNews

Впоследствии применение таких газов на поле боя было запрещено Женевской конвенцией. Увы, такая наша глупая человеческая природа – использовать научные открытия в разрушительных целях, как впрочем, и открытие энергии расщепления атома было применено для создания атомной бомбы, и лишь потом для атомной энергетики.

Но вернемся к фосфору, в мирных целях этот химический элемент активно используется в сельском хозяйстве для создания эффективных удобрений для растений. Фосфор входит в состав некоторых лекарственных препаратов, к примеру, в антибиотик фосфомицин, в состав моющих средств, наконец, из безопасного красного фосфора делают спички.

Фосфор имеет свое применение и в металлургии, в качестве сверхпрочных и антикоррозийных покрытий (черный и металлический фосфор). А многие фосфиды (соединения фосфора и металлов) обладают отличными полупроводниковыми свойствами и активно задействуются в микроэлектронике.

Основание фосфоритов

Происхождение данной породы – органическое, а именно – биолитическое. Фосфориты образовались изо остатков морских организмов – раковин, костей, панцирей, которые в больших количествах накапливались в донных отложениях неглубоких реликтовых морей (накануне 1000 метров). В дальнейшем они разлагались и поддавались сложному химическому преобразованию. Мало-: неграмотный исключено, что это происходило при участии живых бактерий.

Рассмотрим таковой процесс более подробно. Одноклеточные организмы (планктон) способны учить (что) фосфор из морской воды. Более крупные существа (вот хоть, рыбы или моллюски), питаясь планктоном, насыщают этим элементом приманка организмы. Умирая, они способствуют концентрации фосфора в донных отложениях.

Предлагаем ознакомиться  Как сажать редьку в открытый грунт семенами сроки и схема посадки уход

Фосфориты сплошь и рядом присутствуют в геологических отложениях древних морей в виде округлых конгломератов аль же массивных обломочных кусков. Нередко – в черных аль бурых глинах. Такое месторождение, к примеру, можно увидеть получи и распишись берегу Москвы-реки, близ села Коломенского.

Действие фосфоритов

  • упасть урожайность сельскохозяйственных культур;
  • улучшить качество грунта;
  • замедлить процессы старения растений;
  • оснастить растения необходимыми питательными веществами (минеральными и органическими).

Покамест один продукт, производимый из данной горной породы – фосфоритная мученская). Это дешевое, эффективное и относительно безвредное минеральное удобрение, которое используется большею частью на кислых почвах (тундровых, подзолистых и торфяных).

Вне этого, процесс переработки фосфоритов сопровождается выделением большого количества серной и фосфорной кислоты. (вследствие, в местах добычи породы нередко вырастают довольно крупные химические комбинаты с полным циклом переработки сырья. Упражнения таких предприятий в России: ОАО «Фосфорит», ОАО «Апатит», ОАО «Фосфорит-Портстрой» и оставшиеся.

Теперь давайте ответим на вопрос, какая роль фосфора в организме человека. А она очень большая, так как фосфор принимает участие во всех обменных процессах, происходящих в нашем организме. Основная масса фосфора находится в костях и зубах. Совместно с кальцием фосфор формирует правильную структуру костной ткани, и если пропорция содержания кальция и фосфора будет нарушена, то кости могут стать хрупкими, увеличится риск переломов.

Помимо костей и зубов фосфор имеет влияние и на самое главное – мыслительное деятельность человека, ведь он содержится в нашей мозговой ткани и нервах. От фосфора зависит работа нервной системы, с его помощью осуществляется метаболизм липидов и протеинов, биосинтез всех необходимых органических веществ. Наконец фосфор входит в состав ДНК и РНК, участвует в ферментивных процессах, поддерживающих кислотно-щелочной баланс в организме.

Недостаток или дефицит фосфора в человеческом организме может быть обусловлен разными причинами:

  • приемом некоторых лекарств, которые понижают кислотность,
  • диетами с пониженным содержанием белков,
  • алкогольными или наркотическими зависимостями,
  • эндокринными заболеваниями,
  • заболеваниями почек.

Симптомами недостатка фосфора является общее недомогание, слабость, апатичность, депрессия, физическое и умственное истощение. Если у вас проявляются эти симптомы, то лучше чем скорее обратится к врачу, чтобы он прописал вам правильное лечение.

Избыток фосфора в человеческом организме может быть столь же вредным, как и его недостаток. Обычно причиной избытка фосфора является злоупотребление человеком мясной пищей. Когда фосфора становится слишком много, нарушается его пропорция содержания с кальцием. Кальция становится меньше чем нужно, его вытесняет фосфор, от чего кости человека становятся более хрупкими, может возникнуть остеопороз (снижение плотности костей, повышение их хрупкости).

Также переизбыток фосфора может привести к возникновению проблем с зубами, нарушению работы нервной системы, почек и щитовидных желез. Чтобы предотвратить все это важно вести здоровый образ жизни, правильно питаться (не одним лишь хлебом и мясом, а обязательно фруктами, овощами), избегать вредных привычек.

Основные разновидности фосфоритов

Исходя с текстурных особенностей и насыщенности породы фосфатами, выделяют несколько генетических типов фосфоритов:

  1. Зернистые – породы, содержащие определенное сумма мелких зерен и полосок фосфатов размером до двух миллиметров, соединенных глинисто-железистым разве же карбонатным «цементом». Содержание P2O5 колеблется в пределах ото 7 до 16 %.
  2. Пластовые – относительно однородные породы, состоящие изо микрозерен мощностью не более 0,1 миллиметров. Залегают в виде продольных пластов (из каких мест и название). Содержание P2O5: 26-28 %.
  3. Желваковые (конкреционные) – состоят из конкреций округлой иначе говоря почковидной формы размером свыше двух миллиметров. В отличие через пластовых, месторождения желваковых фосфоритов бедные и маломощные. Содержание P2O5 варьируется в широких пределах (ото 12 до 38 %).
  4. Ракушечные – это особая разновидность фосфоритов с высоким содержанием фосфатных ракушек в структуре породы. Вещество P2O5: 5-12 %.

Итак, что такое фосфориты, мы уже разобрались. Ноне давайте выясним, где их добывают, и как используют.

Добыча фосфоритов

Фосфориты залегают в земле чаще токмо пластами, мощность которых колеблется в пределах от нескольких сантиметров впредь до нескольких десятков метров. В одном месторождении может быть ото двух до пятнадцати тонн породы на один квадратный километр площади выработки.

Фосфорит добывают, на правах правило, открытым способом. Если месторождение расположено под водным путем, используют специальные установки. Вместе с фосфоритами на поверхность по обыкновению извлекается песок, грунт и некоторые другие горные породы. Неоднократно фосфориты залегают в недрах земли рядом с апатитами. В таком случае их добывают в комплексе.

  • Марокко.
  • Россия.
  • США.
  • Тунис.
  • Украйна.
  • Чили.
  • Перу.
  • Науру.
  • Иордания.
  • Китай.
  • Аргентина.

Получи территории Российской Федерации основные центры добычи расположены в Якутии, Мурманской, Воронежской, Смоленской, Курской и Калининградской областях. Больше мелкие предприятия также можно встретить в Татарстане. На настоящий день, в данной сфере горной промышленности в России осуществляется прогрессия модернизаций.

Самым крупным месторождением фосфоритов остается Юсуфия в Марокко.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх
Adblock detector