Апатит

Апатит — это группа минералов класса фосфатов, а также общее название для фосфатного сырья, используемого в производстве фосфорных удобрений. В минералогическом смысле апатитом называют минералы с общей формулой Ca₅(PO₄)₃(F,OH,Cl), где в качестве дополнительного аниона могут выступать фтор, гидроксил или хлор. Апатит является основным источником фосфора для промышленности и сельского хозяйства, а также входит в состав костей и зубов живых организмов.

История открытия и изучения

Название «апатит» происходит от древнегреческого слова «апатао» (ἀπατάω) — «обманываю», что связано с тем, что этот минерал часто путали с другими более ценными камнями (бериллом, турмалином, оливином).

Впервые апатит был описан в 1788 году немецким геологом Абраамом Готтлобом Вернером. Однако систематическое изучение минерала началось в XIX веке. В 1860 году русский химик и минералог Николай Иванович Кокшаров установил точный химический состав апатита, подтвердив его принадлежность к фосфатам.

Крупнейшие месторождения апатита были открыты в России в 1920-х годах на Кольском полуострове (Хибинские тундры). В 1929 году геолог Александр Николаевич Лабунцов обнаружил промышленные запасы апатито-нефелиновых руд, что положило начало развитию горно-химической промышленности в СССР.

Физические и химические свойства

Химический состав

Апатит представляет собой кальциевый фосфат с переменным содержанием фтора, хлора или гидроксильной группы. В зависимости от преобладающего аниона выделяют три основных разновидности:

Фторапатит — Ca₅(PO₄)₃F (наиболее распространённый в природе)
Гидроксилапатит — Ca₅(PO₄)₃OH (основной компонент костной ткани и зубной эмали)
Хлорапатит — Ca₅(PO₄)₃Cl (встречается реже)

В состав апатита могут входить примеси редкоземельных элементов (стронций, церий, иттрий), а также марганец, железо и уран.

Кристаллографические характеристики

Апатит кристаллизуется в гексагональной сингонии. Кристаллы имеют призматический облик, часто с пирамидальными головками. Цвет варьируется от бесцветного и белого до зелёного, голубого, жёлтого, фиолетового и розового. Окраска обусловлена примесями редкоземельных элементов и дефектами кристаллической решётки.

Физические свойства

Твёрдость по шкале Мооса: 5 (средняя, царапается ножом)
Плотность: 3,1–3,2 г/см³
Блеск: стеклянный до жирного
Спайность: несовершенная
Излом: раковистый
Прозрачность: от прозрачного до полупрозрачного

Классификация и разновидности

Минералогическая классификация

По химическому составу апатиты делятся на:

Фторапатит — доминирующий в магматических породах
Гидроксилапатит — характерен для биогенных образований
Хлорапатит — встречается в метаморфических породах
Карбонатапатит — содержит карбонат-ион (CO₃²⁻), встречается в осадочных породах

Промышленная классификация

По происхождению и составу руд выделяют:

Апатито-нефелиновые руды — комплексные руды, содержащие апатит и нефелин (Хибинское месторождение)
Фосфориты — осадочные породы, богатые фосфатами кальция, часто с примесью апатита
Магматические апатиты — кристаллические разности, связанные с щелочными интрузиями

Месторождения и добыча

Крупнейшие месторождения в мире

Россия — Хибинское месторождение (Кольский полуостров) — крупнейшее в мире по запасам апатито-нефелиновых руд. Разрабатывается с 1930-х годов компанией «ФосАгро».
Марокко — месторождения фосфоритов (Хурибга, Юсуфия) — крупнейший экспортёр фосфатного сырья.
Китай — месторождения в провинциях Гуйчжоу, Юньнань и Хубэй.
США — месторождения в штатах Флорида, Северная Каролина и Айдахо.
ЮАР — месторождение Палабора (провинция Лимпопо).

Добыча в России

Основной центр добычи апатита в России — город Кировск (Мурманская область), где расположены рудники «Восточный», «Центральный» и «Расвумчорр». В 2023 году добыча апатитового концентрата в России составила около 11 млн тонн. Также ведётся добыча на месторождениях в Иркутской области (Белозиминское) и в Якутии (Селигдарское).

Технология добычи включает открытый (карьерный) и подземный (шахтный) способы. Руда обогащается методом флотации, в результате чего получают апатитовый концентрат с содержанием P₂O₅ до 39–40%.

Применение

Производство удобрений

Основное применение апатита — производство фосфорных удобрений. Из апатитового концентрата получают:

Суперфосфат — простое фосфорное удобрение
Двойной суперфосфат — концентрированное удобрение
Аммофос — комплексное азотно-фосфорное удобрение
Нитроаммофоска — тройное удобрение (NPK)

Промышленность

Фосфорная кислота — используется в производстве кормовых фосфатов, моющих средств, огнезащитных составов
Фосфор — применяется в металлургии (легирование стали), пиротехнике, производстве спичек
Редкоземельные элементы — извлекаются из апатита попутно (церий, лантан, неодим)

Медицина и биология

Гидроксилапатит — используется в стоматологии (имплантаты, зубные пасты), ортопедии (костные цементы), косметологии (филлеры)
Биоактивная керамика — на основе гидроксилапатита применяется для восстановления костной ткани

Драгоценные камни

Прозрачные кристаллы апатита зелёного, голубого и жёлтого цвета используются в ювелирном деле как полудрагоценные камни. Наиболее ценится апатит цвета «аквамарин» (неон-голубой) из месторождений Бразилии и Шри-Ланки. Однако из-за низкой твёрдости (5 по Моосу) апатит редко используется в кольцах и браслетах, чаще — в серьгах и кулонах.

Экологические аспекты

Добыча и переработка апатитовых руд связана с рядом экологических проблем:

Отходы обогащения — при производстве апатитового концентрата образуются «хвосты» (нефелиновые пески), которые складируются в хвостохранилищах, занимая большие площади
Радиоактивность — некоторые месторождения апатита содержат примеси урана и тория, что требует контроля радиационной безопасности
Загрязнение водоёмов — стоки с фосфорных заводов могут вызывать эвтрофикацию рек и озёр

В России действуют нормативы по утилизации отходов апатитового производства. Компания «ФосАгро» реализует программу по переработке нефелиновых хвостов в глинозём и соду.

Интересные факты

Апатит является основным компонентом зубной эмали человека (гидроксилапатит составляет до 97% её массы).
В 2015 году учёные обнаружили, что апатит может служить индикатором наличия воды на Марсе — его кристаллы содержат гидроксильные группы, указывающие на присутствие влаги в прошлом планеты.
Крупнейший огранённый апатит массой 147 карат хранится в Музее естественной истории в Лондоне.
В России апатит добывается в Хибинах с 1930 года, и за это время извлечено более 2 млрд тонн руды.
Апатит используется в качестве люминофора в люминесцентных лампах — при облучении ультрафиолетом он светится жёлто-зелёным светом.

Источники

Минералогическая энциклопедия / Под ред. К. Фрея. — Л.: Недра, 1985.
Бетехтин А. Г. Курс минералогии. — М.: КДУ, 2007.
Геология месторождений апатита / Под ред. А. В. Лапина. — М.: Наука, 1978.
Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2022 году». — М.: Министерство природных ресурсов и экологии РФ, 2023.
Данные компании «ФосАгро» (официальный сайт, раздел «Производство»).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →