Ўзбекистон республикаси халқ таълим вазирлиги нукус давлат педагогика институти табиатшунослик факультети

Физик хоссалари. Фосфатли минералларнинг физик хоссаси кристалл панжарада ҳосил бўлувчи ионлар зарядининг катталиги ва улар тузилишининг ихчамлиги билан аниқланади. Фторапатит ўзининг тузилишига кўра, икки молекула Ca₅(PO₄)₃F дан иборат фазовий гуруҳга эгадир:


СаРО₄


Са F Са

C аРО₄ СаРО₄

Бундай тузилиш фторапатит молекуласининг термодинамик мустаҳкамлиги билан изоҳланади. Фторапатит кристалл панжарасининг энергияси ~5300 ккалҒмоль (NaCl учун 164 ккалҒмоль) га тенгдир, фторапатит кристалларининг солиштирма сирт энергияси ~1520 эргҒсм² (NaCl учун 160 эргҒсм²) ни ташкил этади.
Фторапатит фазовий тузилишининг бундай ифодаланиши фторнинг асосий валентликдан ташқари қўшимча валентликни ҳам намоён этишини кўрсатади. Шундай қилиб, фторапатитни марказий атоми фтор бўлган ички комплекс туз деб қаралиши мумкин.
Апатитнинг турли изоморф кўринишлари гексагонал сингонияли кристалланади. Фторапатит яшил, сарғиш-яшил рангда, қисман кўк, пушти ёки сафсар ранглар аралашган ярим шаффоф доначалар ҳосил қилади. У 1660^ОС хароратда (хлорапатит эса 1530^ОС хароратда) суюқланади. Апатитнинг зичлиги 3,41-3,68 гҒсм³ оралиғида бўлади, қаттиқлиги эса Моос даражаси бўйича 5 га тенгдир.
Апатит сувда ва 2% ли лимон кислота эритмасида амалда эримайди, минерал кислоталарда парчаланади. 3 мм ўлчамли йирик доначалар шаклидаги карбонатли кўринишлари – курскит, франколит ва карбонатапатит 3% ли HCl эритмасида 1 соат мобайнида деярли тўла эрийди.
Фторапатитни сув буғи иштирокида 1400-1550^ОС хароратгача қиздирилганда гидроксилапатитга, у эса тетракальцийфосфат 4CaO*P₂O₅ (лимон кислотада эрийди) ва трикальцийфосфат Са₃(РО₄)₂ га айланади. Трикальцийфосфат икки хил аллотропик шаклда мавжуд бўлади: -модификация юқори хароратда барқарор, 1700^ОС да суюқланади, лимон кислотада эрийди; -модификация паст хароратда барқарор, лимон кислотада эримайди. -модификация 1100^ОС гача совутилганда -модификацияга ўтади. Са₃(РО₄)₂ ни тез совутилганда паст (15-20^ОС) хароратда ҳам стабил ҳолатдаги -модификация шакли сақланиб қолади.


Табиатда ҳосил бўлиши ва тарқалиши. Апатитлар ер қобиғида кўп тарқалгандир, уларнинг ер қобиғидаги миқдори фосфатлар умумий массасининг 95% ни; бошқа минераллар – амблигонит ва вивианит – 3% ни; вавеллит, варисцит, пироморфит, краурит ва триплит – 0,5% ни; қолган фосфатлар эса – 0,5% ни ташкил этади. Апатитлар ичидан фторапатит энг кўп тарқалгандир, гидроксилапатит кам ва хлорапатит эса янада кам учрайди. Апатит отилиб чиқадиган лавалар таркибига киради, аммо концентрланган шаклда нисбатан кам учрайди.
Кальций фосфатлари келиб чиқишига кўра: магматик ва қолдиқли турларга бўлинади. Магматик ёки соф апатитли жинслар эриган магманинг тўғридан-тўғри совуши натижасида ёки магматик суюқланманинг кристалланиш жараёнида айрим томирлар (пегматитли томирлар) кўринишида бўлади, ёхуд иссиқ сув эритмаларидан ажралиб чиқиш йўли билан (гидротермал) ҳосил бўлади, ёхуд магманинг тўғридан тўғри оҳактошлар билан ўзаро таъсиридан (контактли) ҳосил бўлади.
Апатитли жинслар ҳосил бўлиш шароитига мувофиқ ҳолда доначали йирик кристалли тузилишга эга бўлади ва полидисперс эмаслиги ва микроёриқларнинг йўқлиги билан тавсифланади. Уларнинг доначалари билан биргаликда ёки уларга йўлдош бўлган бошқа турдаги магматик: нефелин (Na,K)AlSiO₄*nSiO₂, пироксенлар [масалан, эгирин NaFe(SiO₃)₂], титаномагнетит Fe₃O₄*FeTiO₃*TiO₂, ильменит FeTiO₃, сфен CaTiSiO₅, дала шпати, слюда, эвдиалит ва бошқа минераллар ҳам криталлик тузилиши билан тавсифланади.
Гидроксилапатит табиатда кенг тарқалган бўлсада, аммо йирик тўпланиш ҳосил қилмайди. У инсон ва ҳайвон суяги (тиши) нинг (оз миқдорда кальцит ва органик моддалар аралашган) асосий массасини ташкил қилади. Ўлган организмдаги суякнинг парчаланиши натижасида органик моддаларни йўқотади ва атроф-муҳитдан фторни ютиши орқали франколит ёки курскит, шунингдек фторапатитга айланади.
Қолдиқли кальций фосфатларга фосфоритлар киради. Улар фосфатли жинсларнинг емирилиши, дарёларнинг денгизга оқизиб олиб чиқиши, бошқа жинслар билан таъсирлашиши натижасида ва тарқоқ чўкиндилар ҳолатида ҳам, йирик тўпланиш ҳосил қилиш билан ҳам ҳосил бўлади. Барча чўкиндили кальций фосфатларининг маълум миқдори – чиғаноқ ва суякларнинг ер қобиғининг кўп жойларида геологик ва кимёвий жараёнлар таъсири натижасида тўпланган (органик келиб чиққан) фосфор ҳиссасига тўғри келади.
Ҳосил бўлиш шароитига боғлиқ ҳолатда ва чўкиндили кальций фосфатларининг тузилишига кўра фосфоритли тўпланиш учта асосий: органоген, донадор тошсимон ва қатламли турларга бўлинади. Органоген (чиғаноқли) тўпланиш фосфатли чиғаноқ ва суяклардан, қатламли ва донадор тошсимон фосфоритлар эса организмларнинг бевосита иштирокида кимёвий йўл билан ҳосил бўлади. Донадор тошсимон фосфоритларга фосфатли жинсларнинг мураккаб иккиламчи ўзгариши натижасида ҳосил бўладиган иккиламчи (чўкиндили) фосфоритлар ҳам киради.
Фосфоритли рудалар таркибида, асосий фосфатли моддалардан ташқари, кўп миқдордаги бошқа минераллар: глауконит (R₂OҚRO)R₂O₃*4SiO₂*2H₂O (бу ерда R₂O – Na₂O ва K₂O, RO – MgO, CaO ва FeO, R₂O₃ – Fe₂O₃ ва Al₂O₃), лимонит 2Fe(OH)₃*Fe₂O₃, кальцит CaCO₃, доломит CaCO₃*MgCO₃, каолин Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O, пирит FeS₂, дала шпатлари, кварц, гранит ва бошқалар, шунингдек оз миқдордаги органик моддалар ҳам бўлади.


Фосфатли хом ашёларни бойитиш. Фосфатли рудалардан таркибида фосфор тутган минералларни ва бекорчи жинсларни максимал даражада ажратиш учун уларни ҳам бирламчи қайта ишланади (масалан, эланади ва ювилади), ҳам асосий флотациялашда – иккиламчи бойитилади.
Донадор тошсимон рудаларда турли миқдордаги фосфатли моддалар тутган турлича катталикдаги доначалар тупроқ, қум каби бекорчи жинслар билан аралашган ҳолда бўлади. Тупроқ ва қум сингари бекорчи майда жинслар элаш ёки ювиш орқали ажратилади. Бунда оз миқдордаги фосфатли моддалар тутган 0,5 мм дан майда заррачалар ажратилади. Қолган материал таркибида 22-25% гача Р₂О₅ бўлади. Кўп ҳолларда қолдиқ синфлар бўйича ажратилади ва фосфат миқдори энг кўп бўлган маҳсулотнинг у ёки бу (масалан, Қ10 ёки –25 Қ 1 мм ли синфдаги) фракцияси олинади. Бу руданинг донадорлик таркиби ёки улардаги Р₂О₅ ва қўшимчалар миқдори бўйича фарқланадиган бир неча фракциялари (концентратлар) га боғлиқдир. Худди шундай тарзда чиғаноқли фосфорит рудаларини бирламчи бойитилади. Масалан, таркибида ҳаммаси бўлиб 5-10% Р₂О₅ бўлган паст навли Маарду рудасини эзиш ва майдалаш – асосий минералларнинг амалий классификацияси, таркибида 26-27% Р₂О₅ бўлган –0,5 Қ 0,25 мм ли ва таркибида 25-25,5% Р₂О₅ бўлган –0,074 мм ли синфларда фосфатларнинг тўпланиши билан содир бўлади.
Апатит-нефелинли руда ва қатламли фосфоритли руда (масалан, Қоратоғ) ҳам турли даражадаги йирикликдаги заррачаларда фосфат минералларининг ҳар хил таркибда бўлиши билан тавсифланади.
Апатит-нефелинли рудани танлаб майдаланиши ва 1 мм ли элакда эланиши натижасида таркибида 36-37% Р₂О₅ бўлган концентрат олинади. Аммо бунда Р₂О₅ нинг концентратга ажратиб олиш даражаси 50% дан ошмайди.
Бирламчи концентратлар ёки ювилган фосфоритлар ишлаб чиқариш учун ҳам, флотациялаш йўли билан иккиламчи бойитишдан олдин рудани дастлабки ажратиш учун ҳам фосфоритли рудаларни бирламчи қуруқ ёки ҳўл бойитилади. АҚШда таркибида ~15% Р₂О₅ тутган Флорида фосфорит рудалари ҳўл элаш ва гидросепарациялаш орқали учта синфга ажратилади. Таркибида 30-40% Р2О5 тутган ~1,3-1,4 мм ўлчамли заррачалардан иборат йирик фракция ва таркибида 34-35% Р₂О₅ тутган 0,25-1,3 мм заррачали ўрта фракция маҳсулот сифатида олинади. Қўшимчаларнинг асосий массаси тўпланган 0,25 мм дан кичик бўлган майда фракция флотацияли бойитилади ва таркибида 34-35% Р₂О₅ тутган концентрат олинади. Бунда рудадаги 65-70% гина Р₂О₅ маҳсулотга ажратиб олинади, қолган фосфатларнинг учдан бир қисми қуйқум ва чиқиндилар шаклида йўқотилади. Юқори концентрацияли Тенесси кони рудалари тўғридан-тўғри бойитилмасдан ишлатилади, паст навли рудалар эса навларга ажратиш ва ювиш орқали бойитилади.
Республикамизда Қизилқум фосфорит концентратлари ва Қозоғистон Республикасидан олинадиган Қоратоғ фосфорит концентратлари ишлатилади. МДҲ мамлакатларида Хибин апатит концентратлари; Қоратоғ, Егорьев ва Кингисепп флотацияли фосфорит концентратлари; Вятск, Егорьев, Актюбинск, Маарду, Курск ва Брянск ювилган фосфоритлари ҳамда бирламчи фосфорит концентратлари ва бошқалар ишлатилади. Ҳар бир фосфорит рудасини бойитиш таркибидаги қўшимчалар ва фосфатларни ажратиб олиш даражасига мувофиқ ҳолда ўзига хос хусусиятга эгадир.
«Қоратоғ» комбинатида юқори сифатли рудани қуруқ майдалаш йўли билан ҳам, камбағал фосфоритли рудани бойитиш орқали ҳам кислотали қайта ишлаш учун фосфатли хом ашё ишлаб чиқарилади. Бунда хаттоки фосфорит таркибида 23,3% Р₂О₅ ва 3,6% MgO бўлганда ҳам мавжуд бойитиш усуллари орқали таркибида 27,9% Р₂О₅ ва 2,45% MgO бўлган флотацияли концентрат олинади. Бундан ташқари, Қоратоғ фосфоритларини бойитиш – маълум миқдордаги хом ашё йўқотилиши билан боғлиқ қимматбаҳо жараёндир. Флотацияли концентратдаги 1 т Р₂О₅ нинг таннархи бошланғич рудани қуруқ майдалашдан олинадиган фосфорит унига нисбатан 2,5-3 марта қимматдир. Флотациялашда бойитиладиган рудадан Р₂О₅ нинг маҳсулотга ажралиш даражаси 63-65% ни ташкил этади, яъни бойитиш жараёнида 35% фосфатли модда йўқотилади. Бойитиш фабрикасининг таркибида 16-18% Р₂О₅ ва 4-6% MgO тутган чиқиндиси ишлатилмайди.
Фосфоритларни бойитишда уларга термик ишлов бериш усули ҳам ишлатилади. Бунда фосфоритлар 400-800^ОС да ишлов берилиши натижасида ундаги карбонатлар парчаланади, фосфорит заррачаларининг структураси қисман ўзгаради, бу эса уларнинг кейинги кислотали ишлов берилишида ўз самарасини беради.
Фосфоритларни кимёвий бойитишда кўп миқдордаги кислота сарф бўлиши, суюлтирилган ва ташлаб юбориладиган эритмалар ҳосил бўлиши ва маълум миқдордаги фосфатли моддаларнинг эритмага ўтиши ҳисобига йўқотилиши сабабли амалда жорий этилмаган. Лекин, фосфатларни қисман парчалаш ва флотацияли бойитиш орқали камбағал фосфоритларни дастлабки кимёвий қайта ишлаш иқтисодий жиҳатдан самарали ҳисобланади. Карбонатларни йўқотиш мақсадида кимёвий бойитиш қуйқумлар учун қўлланилиши мумкин, улар фосфоритларни майдалаш натижасида ҳосил бўлади ва юқори дисперслиликка эга бўлганлиги сабабли флотацияланмайди.