Михайлов В.А., Виноградов Г.Ф та ін. Неметалічні корисні копалини України

Подождите немного. Документ загружается.

ся внесенням у ґрунт фосфорних мінеральних добрив, які одержують

шляхом хімічної чи механічної переробки фосфорних мінеральних руд.

Найпростішим і найдешевшим видом фосфорних добрив є фосфо-

ритове борошно – тонкий, сірий порошок, що не злежується. Отри-

мують його шляхом тонкого молоття фосфоритів, у складі яких є амо-

рфний фосфат. Фосфор у цьому добриві

міститься у формі Са

(РО

)

Розрізняють три ґатунки фосфоритового борошна: вищий (флотацій-

ний концентрат) – 25 % Р

, перший – понад 22 % Р

, другий – 19

% Р

. Ефективність використання фосфоритового борошна збіль-

шується при застосуванні його разом з іншими мінеральними та ор-

ганічними добривами, зокрема у вигляді компосту фосфоритового

борошна з торфом або гноєм. Апатит непридатний для його виготов-

лення, оскільки він майже нерозчинний у ґрунтових водах і тому не

засвоюється рослинами.

Ефективними скородіючими добривами є ті,

які отримують шля-

хом термічної та хімічної переробки апатиту та фосфоритів – супер-

фосфат, подвійний суперфосфат, термофосфат, преципітат, амофос.

Суперфосфат – універсальне фосфатне добриво, яке вноситься

майже під усі сільськогосподарські культури. Основною діючою речо-

виною є фосфор у формі монокальцію фосфату – CaH

(PO

)

Вироб-

ництво його полягає в обробці апатитового концентрату й фосфори-

тів сірчаною кислотою. Апатитова руда або концентрат мають вміщу-

вати не менше 32–33 % Р

, а фосфорит – не менше 23–24 %. Шкід-

ливими домішками є оксиди й карбонати, що викликають утворення

нерозчинних фосфатних сполук. Крім звичайного й гранульованого

суперфосфату, українські заводи випускають марганцевий суперфо-

сфат, який містить разом із фосфором 1,6–2,0 % марганцю, який до-

дається в добриво перед грануляцією у вигляді шламу.

Промисловість випускає також концентроване фосфатне добриво –

подвійний суперфосфат, в якому фосфор міститься у вигляді вільної

фосфорної кислоти. Вміст Р

у подвійному суперфосфаті – 38–50 %.

Фосфатшлак – важкий темно-сірий дрібно розмелений порошок з

розміром частинок 2 мм. Фосфор у цьому добриві міститься в сполу-

ках з кальцієм та залізом у вигляді силікокарнотиту – Ca

[SiO

(PO

)

Кондиційний фосфатшлак містить 13,8–15,8 % Р

, причому 8–12 %

цитратрозчинного (реактив Петермена), який добре засвоюється рос-

линами. До складу фосфатшлаку, крім P, входять CaO (25–30 %), MgO

(7–9 %), MnO (10 %), а також сполуки Fe, Si. В Україні фосфатшлак

одержують при виробництві сталі з керченських руд, які містять під-

вищену кількість фосфору.

Преципітат – білий легкий порошок, який не злежується й добре ро-

зсіюється. Вміст Р

у ньому залежить від якості фосфорної сировини.

При переробці фосфоритів вміст фосфору має бути не менше 27 %, а

апатитового концентрату – не менше 31 %. Одержують це добриво оса-

дженням фосфорної кислоти вапняним молоком або крейдою.

Знефторений фосфат – фосфатне добриво, яке одержують з апа-

титу шляхом його знефторення при нагріванні до 1400–1450°С у су-

міші з 2–3 % кварцового піску та обробки водяною

парою. При цьому

фосфор апатиту переходить у засвоювані рослинами форми (трика-

льційфосфат і силікофосфат). Вміст цитратрозчинного фосфору у

знефтореному фосфаті становить 28–32 %. В Україні знефторений

фосфат виготовляють на Сумському суперфосфатному заводі.

Залежно від використання вимоги до апатиту й фосфоритів різні.

Сира незбагачена апатитова руда із вмістом Р

менше 33 % непри-

датна для виробництва суперфосфату, але її можна використовувати

для виробництва термофосфатів, фосфору й фосфорної кислоти.

Апатитові руди легко збагачуються флотацією з підвищенням вмісту

у концентратах до 38–40 %. Одержані при збагаченні нефелінові

хвости використовуються як сировина для виробництва алюмінію,

зеленого скла, фосфору-фаянсу, ультрамарину. Паралельно з титано-

магнетитових і егіринових хвостів видобувають титан і ванадій.

Вимоги до апатитових руд залежать від методу переробки (кислот-

ного або термічного) та цільової продукції. Згідно зі стандартами

вміст Р

має бути не менше 39,4 %, а оксидів (FeO, Fe

, Al

) –

не більше 3 %. Негативно впливають при кислотному розкладанні

апатитових руд карбонати кальцію – доломіт і кальцит. Вміст СО

вихідній сировині не повинен перевищувати 6 %. Для виробництва

термічних фосфатів використовують менш якісні руди із вмістом

до 35 %, а вміст оксидів і карбонатів не має істотного значення.

Наявність магнію навіть корисна при одержанні плавлених фосфатів.

Шкідливою домішкою вважають лише кремнезем, відношення якого

до Р

не повинно перевищувати 0,8–0,9 %.

До легкозбагачуваних відносять апатит-силікатні руди (апатит-

нефелінові, апатит-егіринові та інші), до важкозбагачуваних – суттєво

карбонатні руди і руди кори вивітрювання, переробка яких потребує

використання трудомістких технологічних схем.

У фосфоритах найменшим кондиційним вмістом Р

є 4–5 %, як-

що вони легко збагачуються. При виготовленні фосфоритного борош-

на єдина вимога до фосфоритів – достатній вміст Р

, причому пе-

ревага надається глинистим різновидам, оскільки глауконітові й пі-

щані різновиди, насичені кремнеземом, ускладнюють процес подріб-

нення. Вимоги промисловості до фосфоритових руд і концентратів

визначаються способом переробки на товарні продукти. При просто-

му молотті фосфоритових руд на фосфоритне борошно лімітується

вміст Р

(для ІІІ ґатунку не менше 19 %, ІІ – 22–25 %, І – 25–30 %).

Цим вимогам відповідають вторинні та деякі різновиди жовнових

фосфоритів. Для переробки електротермічним методом з одержанням

жовтого фосфору в концентратах, крім Р

, лімітується вміст Fe

(не більше 3,0–3,5 %), розміри шматків, вологість.

При переробці методом кислотного розкладу вміст Р

встановлю-

ється в межах 24,5–28,0 %. До нешкідливих домішок відносять СО

(не більше 5–8 %), Mg (не більше 2,2–3,5 %), а також Al

і Fe

Мінімальний вміст Р

в мікрозернистих фосфоритах має бути 20–

22 %, у жовнових – 5–8 %. Шкідливими компонентами жовнових руд

є оксиди й сульфіди заліза, MgO і карбонати.

Видобуток апатитових руд ведеться як підземним, так і відкритим

способом, видобуток фосфоритів – переважно відкритим. Залежно

від якості фосфоритів і продуктивності родовища (вихід кондиційно-

го фосфору з 1 м

розкритих порід) експлуатуються верстви потужні-

стю від 0,25 м і більше. Мінімальна продуктивність верств, що розро-

бляються, – 200–250 кг/м

Первинне збагачення жовнових фосфоритів проводиться шляхом ру-

дорозбирання, грохочення і промивки, якими відокремлюють пухку по-

роду та дрібну фракцію, бідні на фосфорит. У концентраті залишаються

жовна розміром 0,25–1 мм з високим вмістом Р

– 15–25 %. Фосфори-

товий черепашник збагачується шляхом промивки з одержанням кон-

центрату із вмістом Р

25 %. Більш високу концентрацію фосфату і

зниження вмісту шкідливих домішок досягають вторинним збагачен-

ням методом флотації, електросепарації, флотогравітації.

Економічні відомості

Світові ресурси апатиту і фосфоритів оцінюються в 50 млрд т P

(93 % – фосфорити, 7 % – апатит), загальні запаси – 18 млрд т, найбіль-

ші запаси сконцентровані в Китаї, Марокко, ПАР, США; світове вироб-

ництво фосфатної сировини оцінюється в 140–150 млн т; видобуток

фосфатів здійснюють Китай, США, Марокко, Росія та ін. (табл. 19) Сві-

тове споживання фосфорних концентратів складає 140–150 млн т на

рік, лідирують США (40–45 млн т), Китай (17–18), Марокко (10–11); Ро-

сія, Туніс, Бразилія, Індія (по 5–7 млн т). Основні експортери (млн т):

Марокко – 10–11,5, Росія і Йорданія – по 3,5–4,5, Китай – 1,5–3,5; Ізра-

їль, Сирія, Єгипет, Алжир, ПАР, Туніс (по 1–1,5 млн т). Найбільші імпор-

тери (2–3 млн т у рік) – Індія, Мексика, Іспанія, Нідерланди, США. Сере-

дня ціна фосфатних порід на ринках США складала ($/т): 2002 – 27,47;

2003 – 27,01; 2004 – 27,79; 2005 – 27,34; 2006 – 27,78 [59].

Таблиця 19

Видобуток, запаси, ресурси фосфатів [59]

Видобуток, тис. т

Країна

2005 2006

Запаси,

млн т

Ресурси,

млн т

Австралія 2050 2050 77 1200

Бразилія 6100 5500 260 370

Єгипет 2730 2740 100 760

Ізраїль 2900 3000 180 800

Йорданія 6230 6400 900 1700

Канада 1000 1000 25 200

Китай 30400 32000 6600 13000

Марокко 25200 25300 5700 21000

ПАР 2580 2600 1500 2500

Росія 11000 11000 200 1000

Сенегал 1520 1500 50 160

Сирія 3500 3600 100 800

США 36300 30700 1200 3400

Того 1220 1200 30 60

Туніс 8000 8400 100 600

Інші країни 6500 6700 890 2200

Всього 147000 145000 18000 50000

Генетичні та геолого-промислові типи родовищ

Апатит

Видобуток фосфатної сировини здійснюється з родовищ фосфори-

тових і апатитових руд. Головні типи апатитових руд: нефелін-

апатитовий; апатит-рідкіснометальний у карбонатитах; апатит-

франколітовий у корах вивітрювання карбонатитів; апатит-

титаномагнетитовий у габроїдах; потенційне джерело – фосфатно-

зернисті породи. Виділяють три основних типи родовищ апатиту [13]:

- власне апатитові і комплексні (апатиту більше 50 %,); попутно може ви-

добуватися нефелін та інші компоненти (Хібінська група родовищ);

- комплексні, де апатит видобувається як супутній компонент, головні

рудні мінерали – магнетит, ільменіт, титаномагнетит, пірохлор (Ков-

дорське, Новополтавське);

- залізорудні, титан-залізорудні, рідкіснометальні та інші рудні родовища,

які містять апатит в незначних домішках

(Р

< 5,0 %).

За походженням родовища поділяються на магматичні, карбонати-

тові, пегматитові, контактово-метасоматичні, гідротермально-

метасоматичні, метаморфізовані, метаморфічні, ультраметаморфічні,

осадові, кір вивітрювання (табл. 20).

Таблиця 20

Генетична класифікація родовищ апатиту

Група Мінеральний тип (продуктивна

формація)

Родовища

Магматичні Апатит-нефелінові (агпаїтових

нефелінових сієнітів)

Апатит-ільменіт-

титаномагнетитові (анортозитова,

габроанортозитова)

Хібінська група;

Видибірське*, Стремиго-

родське*, Рижанське*,

Поромівське*, Федорів-

ське*, Торчинське*

Карбонатито-

ві

Апатит-егіринові (лужна, ультра-

основна, карбонатитова)

Апатит-рідкіснометально-

магнетитові, апатитові й апатит-

форстерит-піроксенові (лужна,

ультраосновна, карбонатитова)

Апатит-рідкіснометально-

карбонатитові (лужна, ультраос-

новна, карбонатитова)

Маганське

Ковдорське

Новополтавське*

Пегматитові Апатит-егірин-ортоклаз-

мікроклінові (метаморфічні сланці

та гнейси докембрію)

Олобу

Контактово-

метасо-

матичні

Апатит-магнетитові (вапняково-

скарнові)

Апатит-магнетитові (водно-

силікатні)

Лебежинське

Абаканське

Гідротерма-

льно-

метасоматич-

ні

Апатит-біотитові (лужні й нефелі-

нові сієніти)

патит-магнетитові (інтрузивні трапи)

Синірське

Рудногірське

Метаморфі-

зовані

Апатит-тремоліт-діоксидові (мета-

кремнисто-карбонатна)

Чулактау

Метаморфічні Апатит-кварц-діопсидові (марму-

рово-гнейсова)

Слюдянське

Ультрамета-

морфічні

Альбітитова Тимошівське*, Аннівсь-

ке*

Осадові Апатит-сфен-ільменітові Баргузинське, Тростяне-

цьке*, Краснорічанське*

Кори вивіт-

рювання (за-

ишкові й

залишково-

інфільтрацій-

ні)

Апатит-рідкіснометально-вохристі

(карбонатитовий субстрат)

Апатит-франколітові (камафори-

товий і карбонатитовий субстрат)

Апатитові (в порфіритах і діаба-

зах)

Новополтавське*

Ковдорське франколіто-

ве

Словечанське*

• Родовища в Україні

В геологічній історії родовища апатиту виникали неодноразово. У

ранньому докембрії формувалися магматичні та пізньомагматичні

апатит-ільменіт-титаномагнетитові родовища, пов'язані з анортози-

товою та габро-анортозитовою формаціями (Кручинінське в Читинсь-

кій області); магматично-метасоматичні – з лужно-ультраосновною

карбонатитовою формацією (Новополтавське ) та метаморфічні – з

мармурово-гнейсовою формацією (Семиградське в Якутії).

Найсприятливішим

для утворення родовищ апатиту є режим акти-

візації древніх платформ, коли виникали пізньомагматичні апатит-

нефелінові родовища формації апатитових нефелінових сієнітів (Хібін-

ська група), магматично-метасоматичні родовища лужно-

ультраосновної карбонатитової формації (Ковдорське, Новополтавське

родовища). Вони приурочені до щитів, трапово-рифтогенних структур,

крайових частин древніх платформ, зон глибинних розломів, утворю-

валися протягом протерозою

і палеозою, закінчуючи раннім тріасом.

До платформ приурочені також залишкові й залишково-інфільтраційні

родовища апатиту та інших мінералів (Ковдорське, Новополтавське),

які утворювалися за рахунок вивітрювання карбонатитів, альбітитів

тощо протягом мезокайнозою.

Апатитові й комплексні апатитвмісні родовища та прояви відомі

серед усіх генетичних серій і груп, однак найбільше промислове зна-

чення мають

магматичні, магматично-метасоматичні (карбонатитові),

метаморфічні, ультраметаморфічні родовища та кори вивітрювання.

Пегматитові, скарнові, гідротермальні та осадові комплексні родови-

ща апатиту великого практичного значення не мають. Промисловість

фосфорних мінеральних добрив орієнтується на освоєння великих

(Р

більше 50–100 млн т) і середніх (10–50 млн т Р

) об’єктів.

Фосфорити

Головні типи родовищ фосфоритових руд: дрібнозернисті фосфо-

рити; фосфоритові галечники; жовнові; черепашкові; „острівні” фос-

форити. Головні генетичні типи родовищ фосфоритів [14]:

- осадові морські біохімічні, виникають при накопиченні багатих на

фосфор черепашок, випадінні фосфору з розчинів, формуванню кон-

крецій на дні океанів (Прибайкалля, Каратау, Поділля, Скелясті гори);

- осадові морські механічні, утворюються в процесі морської абразії ра-

ніше утворених фосфоритів різних генетичних типів; приурочені до

теригенних глауконітових формацій, представлені галечниками і кон

гломератовими типами руд (Флорида);

- осадові континентальні біохімічні – збагачені фосфатами скупчення

екскрементів морських птиць, летючих мишей, деяких тварин (гуано),

утворюються переважно на морських берегах і океанічних островах,

які густо заселені птахами (Перу, Чилі; острови Тихого океану);

- кір вивітрювання, виникають у процесі вивітрювання фосфатвмісних

осадових і магматичних порід, поділяються на залишкові та залишко-

во-інфільтраційні (Ашинське; Антоново-Липовське; Флорида);

- метаморфізовані (Чулак-Тау; Слюдянка).

Родовища України

Фосфатна сировина в Україні не видобувається, річні потреби

України у фосфатних добривах оцінюються у 1,5 млн т Р

, вони за-

довольняються за рахунок імпорту з Росії. Виробництво фосфатних

добрив здійснюють Костянтинівський хімзавод, Сумське ВО, Одеський

суперфосфатний завод, Кримське ВО „Титан”, Рівненське ВО „Азот”,

Придніпровський хімзавод, Роздільське ВО „Сірка”, Вінницьке ВО

„Хімпром”, Шосткінське ВО „Свема”. Їх сумарна виробнича потужність

складає 1,85 млн т, але реальне завантаження в останні роки не

пере-

вищує 40–50 %. Сировиною для них є апатитовий концентрат (38,2–

39,1 % Р

) з Кольського півострова. Державним балансом запасів

враховано 3 родовища власне фосфорних руд і 3 комплексних фосфо-

рвміщуючих руд із загальними запасами категорії А+В+С

386,5 млн т.

руди, що містять 10,7 млн т Р

, а категорії С

– 84 млн т руди або 4

млн т Р

, а також 1 родовище власне апатитових руд і 3 комплекс-

них апатитвміщуючих з запасами руди категорій А+В+С

– 2084,8 млн

т, С

– 578,6 млн т, апатиту – 70,6 і 13,6 млн т відповідно. Родовища

поділяються на фосфоритові й апатитові [2, 11, 35, 36, 41, 42, 45].

Апатитові родовища

Апатитові родовища України пов'язані з формацією ультраоснов-

них лужних порід і карбонатитів (апатит-рідкіснометальне Новопол-

тавське) і формацією габро-анортозитів (апатит-титанові Стремиго-

родське, Торчинське, Федорівське). Їх запаси враховані Держбалан-

сом (млн т): категорій А+В+С

– 2084,8 руди (70,6 Р

), С

– 57,6

(13,6), забалансові – 65,2 (3,9). Стремигородське і Новополтавське ро-

довища підготовлені до експлуатації. Крім цього відомий цілий ряд

проявів, повязаних з ультраосновними лужними комплексами УЩ

(Меленівський, Поруб-Кропивенський, Рижанівський, Паромський,

Словечанський, Тимошівський, Анівський та ін.).

Найбільшим є Стремигородське родовище (рис.18) комплексних

апатит-титаномагнетитових та ільменітових руд в Житомирській об-

ласті, приурочене до Чеповицького

масиву габро-анортозитів у схід-

ній частині Коростенського плутону. Апатитоносні габронорити ма-

ють габроїдну, рідше офітову структуру, складаються з плагіоклазу,

піроксену, амфіболу, апатиту, ільменіту, калієвого польового шпату,

олівіну, кварцу, біотиту, титаномагнетиту, епідоту, хлориту, карбона-

ту. За складом виділяють три рудні шари: (зверху): первинний каолін

потужністю 3–25 м, з вмістом апатиту у середньому 35,9 кг/т; вивіт-

рілий габро

-норит потужністю 10–30 м, з вмістом апатиту від 25 до

109 кг/т (у середньому 30 кг/т); свіжий габро-норит невизначеної по-

тужності, з вмістом апатиту 3–75 кг/т (у середньому 23,9 кг/т). Рудне

тіло перекрите піщано-глинистими відкладами потужністю від 18,7

до 38,3 м (у середньому 31,78 м). Родовище можна розробляти від-

критим способом. Практичний інтерес

мають апатит та ільменіт з пе-

рвинних каолінів і вивітрілого габронориту. Апатит представлений

сумішшю фтор-хлор і гідроксил-апатиту, кількісно переважає фтора-

патит. Величина зерен апатиту 0,2–0,8 мм, його зерна часто знахо-

дяться в тісному зростанні з дрібними зернами ільменіту, що значно

ускладнює виділення чистого апатитового концентрату. Вміст апати-

ту в

породі – близько 10 %, ільменіту – 15–20 %. При освоєнні родо-

вища можна отримувати 150 тис. т на рік апатитового концентрату.

Запаси Р

за категоріями А+В+С становлять 31,8 млн т.

1 2 3 4 5

Масштаб:

горизонтальний 1:7 500

вертикальний 1:1500

MZ - KZ

Рис. 18. Родовище Стремигородське (схематичний розріз за матері-

алами В.Сметюхова, 1968)

1 – суглинки, глини, пісковики; 2 – кора вивітрювання; 3 – габро-

анортозити; 4 – габро олівінове апатитоносне; 5 – тектонічні порушення

Крім названого, у межах Коростенського плутону відома низка по-

передньо оцінених родовищ в Іршанському гірничорудному районі:

Видиборське, Паромівське, Федорівське (рис. 19), Давидківське, су-

марні ресурси Р

яких становлять 258 млн т із вмістом Р

3–10 %.

500 м

Пн

200

150

100

-50

-100

Рис. 19. Геологічна карта і розріз Федорівського родовища [36]

1 – габро-перидотит рудоносний; 2 – габро середньо-дрібнозернисте олівіно-

ве, рудоносне; 3 – габро крупно-середньозернисте лейкократове; 4 – габро

середньо-крупнозернисте пегматоїдне; 5 – габро-анортозит; 6 – розломи; 7 –

бурові свердловини

Новополтавське рідкіснометально-апатитове родовище при-

урочено до однойменного карбонатитового масиву в Західному При-

азов'ї. Лужні породи створюють тут систему круто падаючих лінійних

тіл зональної будови. Головні етапи формування – кварцево-

сієнітовий (зовнішні частини тіл), сієнітовий (внутрішні частини), ка-

рбонатитовий (перетинають зони лужних фенітів). Головне рудне на-

вантаження несуть карбонатити. Довжина

покладу – 13 км (рис. 20).

Карбонатити переважно високотемпературні, кальцитові та кальцит-

доломітові, меланократові з добавками флогопіту та графіту, низьким

вмістом магнетиту (2–4 %). Вміст Р

у комплексних карбонатитових

рудах у середньому 5,2 %, руди легко збагачуються, апатитовий кон-

центрат містить 37 % Р

, 1,45 % рідкіснометальних елементів.

Масштаб 1:10 000

1 2 3 4

5 7

MZ - KZ

Рис. 20. Родовище Новополтавське (схематичний геологічний розріз за

матеріалами Е.Лапицького, 1976)

1 – суглинки, глини, пісковики; 2 – мігматити, гнейси; 3 – кора вивітрю-

вання; 4 – гранітоїди; 5 – 7 – апатитоносні породи: 5 – карбонатити, 6 – аль-

бітити, 7 – сієніти

Рідкіснометально-апатитові руди представлені щільними крупнов-

крапленими апатит-карбонатними (кальцитовими, доломітовими з

домішками олівіну, піроксену, амфіболу, флогопіту), а у верхній час-

тині карбонатитовими покладами – рихлими апатит-силікатними різ-

новидами. Апатит, як найстійкіший мінерал, накопичується в корі

вивітрювання. Апатит у карбонатитах утворює вкрапленість зерен

розміром 3–5 мм, у контактових зонах карбонатитів з

фенітами – су-

цільні агрегати, а в прожилкових зонах карбонатизації у фенітах роз-

винутий довгопризматичний апатит. У кальцитових, доломіт-

кальцитових карбонатитах розповсюджений безбарвний, зеленуватий

і зеленувато-блакитний апатит, у кальцит-доломітових, доломітових

карбонатитах переважає зеленувато-сірий, жовтий і буро-червоний

апатит. За хімічним складом і фізичними властивостями апатит з ка-

рбонатитів і

кір вивітрювання близький до апатиту Ковдорського ро-

довища в Росії. Особливістю складу апатиту є підвищена концентра-

ція в ньому рідкісноземельних металів і стронцію. Максимальний