Апатитовый и нефелиновый концентраты получаются при переработке апатит-нефелиновых руд. По своему назначению это совершенно разные вещества. Апатитовый концентрат находит преимущественное потребление в производстве фосфоросодержащих удобрений, нефелиновый – в производстве глинозема с попутным выходом кальцинированной соды, поташа и нефелинового шлама…

Свойства и основные направления использования апатитового концентрата

Апатит – безводный фосфат кальция, составляет 95% от всех известных минералов фосфора. Господствующей разновидностью апатита в большинстве горных пород являются фтор-апатит и фтор-гидроксилапатит.

 Подавляющая масса фосфатного сырья (более 95%) используется для получения фосфатных и комбинированных минеральных удобрений, поэтому конъюнктура рынка апатитового концентрата напрямую зависит от производителей удобрений.

Остальное количество фосфатного сырья идет на производство фосфора и фосфорной кислоты (а из богатых фтором апатитовых руд получают также кремнисто-фтористо-водородную кислоту) - исходных веществ для получения разнообразных химических соединений, используемых в металлургии, пиротехнике, органическом синтезе, производстве минеральных подкормок для скота и птицы, моющих и огнестойких веществ, спичек, лекарственных препаратов, инсектицидов, флотореагентов, матовых стекол и др.

Название свое апатит получил от греческого apate - обман, так как его часто принимали за другие минералы. Он представляет собой минерал класса фосфатов общей формулы Са₅[РО₄]₃Х₂, где Х - обычно F (фторапатит), иногда Сl (хлорапатит). Атомы F в той или иной степени могут замещаться на (ОН)^-, СО₃,^2- и О^2- (соотв. гидроксил-, карбонат- и оксиапатиты). В кристаллич. решетку А. вместо Са²⁺ могут внедряться Sr²⁺ , Мn²⁺ , ионы РЗЭ (гл. обр. цериевой подгруппы), что также обусловливает многообразие разновидностей А. В А., содержащемся в фосфоритах, СО₂ изоморфно замещает РО₄^2- с образованием фторкарбонатапатита, имеющего пониженное содержание Р₂О₅.

Апатит образует кристаллы гексаген, сингонии, шестигранные, удлиненно-призматические до игольчатых, редко - аблитчатые с несовершенной спайностью, а также агрегаты (зернистые, иногда почковидные, землистые и др.). Имеет, как правило, бледно-зеленоватый, голубой, желто-зеленый или розовый цвет со стеклянным блеском, на поверхности излома - с Кетоформа термодинамически более выгодна, чем гидроксиформа.

 Содержание формы II в среде изооктана и бензола не превышает 0,2% (20°С), хлороформа-12%, ацетона - 20% (40°С). Сильные основания, напр. триэтиламин, являясь переносчиками протона, повышают содержание II.

По группе СН₂ апатит конденсируется с альдегидами и кетонами с образованием производных бензантрона, с бензофеноном - антрафуксона (III). При нагревании с акрилонитрилом в присутствии щелочных агентов превращается в 10-цианэтилен-9-антрон, с формальдегидом в 10-метилен-9-антрон. При нитрозировании эфирами азотистой кислоты в присутствии C₂H₅ONa образуется оксим антрахинона. Апатит восстанавливается до антрацена при нагревании в толуоле с водным раствором NaOH и цинковой пылью в течение 12 ч. жирным. Характеризуется высоким показателем лучепреломления (1,640), низким показателем двойного лучепреломления (0,003-0,004), твердостью по минералогической шкале 5, плотностью 2,95-3,8 г/см³. Температура плавления фторапатита 1660° С, хлорапатита 1530°С.

Апатит - распространенный минерал. Генетически связан с различными магматогенными, метаморфическими и осадочными комплексами. Крупнейшие в мире Хибинские месторождения характеризуются значительной протяженностью в несколько километров и большой мощностью – порядка 100-200 метров. Минеральные образования комплексные: кроме апатита (30-70%) и нефелина (30-50%) включают сфен (1-2%), титаномагнетит, эгирин. Руды хорошо обогащаются флотацией: из руд, содержащих 15-18% Р₂О₅, получают апатитовый концентрат с 39,4% Р₂О₅ и повышенным содержанием Sr и РЗЭ.

Карбонатитовые месторождения, как правило, содержат комплексные апатит-магнетитовые, апатит-редкометалльные и другие руды, из которых апатитовый концентрат извлекают попутно (обычно флотацией). В России к этому типу относится Ковдорское месторождение. Развитые на нем апатит-магнетитовые руды содержат в среднем 6-7% Р₂О₅; после выделения магнетита доля апатита возрастает и флотационным обогащением получают апатитовый концентрат., содержащий 36% Р₂О₅ и сравнительно большое кол-во Mg, что ограничивает его использование. В больших количествах минералы группы апатита встречаются в осадочных фосфоритных породах.

Месторождения апатита (гл. обр. карбонатитовые) известны и эксплуатируются также в Бразилии (запасы 2,0 млрд. т), ЮАР (1,0 млрд. т) и Финляндии (1,5 млрд. т). Мировые запасы апатитовых руд 23,3 млрд. т.

Сама технологическая  схема получения  апатитового  концентрата включает  в себя следующие  основные  операции:   дробление  исходной руды, поступающей  на  обогатительную фабрику, последующее  измельчение, затем  флотационное выделение  апатита  по  классической технологии  с  содержанием P₂O₅  не  ниже  39,0 %. Полученный  в  результате  апатитовый  концентрат для  отправки потребителям  подвергается  обезвоживанию  в  три  стадии.

Первый этап обезвоживания  связан со  сгущением флотационного  апатитового концентрата  в  сгустителях  и  гидроциклонах, второй  этап включает  фильтрацию  сгущенного продукта  с  выделением  фильтрата и  кека  и  заключительным  этапом  обезвоживания  является  сушка  апатитового  концентрата.

Основная часть апатита применяется в промышленности фосфорных удобрений и фосфорных солей, небольшая часть – в черной и цветной металлургии, в производстве керамики и стекла.

Свойства и основные направления использования нефелинового концентрата

Как уже было упомянуто, нефелиновый концентрат является лишь побочным продуктом. Коммерческое значение его во много раз ниже, нежели чем апатитового концентрата. Однако во многих случаях нефелиновый концентрат является удобным для использования продуктом.

Нефелин (или элеолит) — породообразующий минерал, алюмосиликат калия и натрия ортокремниевой кислоты (Na,K)AlSiO₄. Используют в производстве алюминия, соды, в стекольной, кожевенной промышленности. В больших количествах получается в качестве отхода при добыче апатита.

Комплексное извлечение полезных минералов и элементов является требованием Закона РФ «О недрах», в котором указано, что при пользовании недрами необходимо обеспечить наиболее полное извлечение основных и сопутствующих компонентов (Статья 23 п. 5). Несоблюдение или нарушение данного требования может служить основанием для ограничения, приостановления или прекращения уполномоченными государственными органами права пользования недрами, а также повлечь привлечение виновных физических и юридических лиц к административной ответственности.

Несмотря на незначительную коммерческую привлекательность производства нефелинового концентрата, его производят на ОАО «Апатит», а главным его потребителем является расположенный в непосредственной близости принадлежащий «РУСАЛу» «Пикалевский глиноземный завод» (г. Пикалев, Ленинградская обл.).

В двадцатые годы ХХ в. в Хибинах были открыты огромные месторождения апатита, названного известным геологом А.E. Ферсманом камнем плодородия, потому что из этого минерала получают фосфорные удобрения.

Хибины и Ловозёрские тундры считаются крупнейшим в мире (2000 км2) массивом нефелиновых сиенитов (хибиниты, луявриты, уртиты и др.). Хибинская часть массива является конической интрузией хибинитов, уртитов и других пород, распространяющихся на глубину 7 км. Новые данные позволяют предположить, что Хибинский и Ловозёрский массивы возникли из одного магмопровода. Хибинский щелочной массив сформировался около 360 млн. лет назад.

B настоящее время функционируют следующие рудники: Кировский (месторождения Кукисвумчорр и Юкспор), Расвумчоррский (месторождения Апатитовый цирк и плато Расвумчорр), Центральный (плато Расвумчорр) и Восточный (месторождения Коашва и Ньоркпахк). В 1963 г. мощность первой апатит-нефелиновой обогатительной фабрики (АНОФ-1) удвоилась. В том же году была пущена первая очередь новой фабрики — АНОФ-2; в 1984 г. построена последняя горно-обогатительная фабрика АНОФ-3 — обе за пределами горного массива, на Прихибинской равнине. В настоящее время расположенная в Кировске АНОФ-1, давно уже морально и физически устаревшая, не работает. Основное производство сконцентрировано на АНОФ-2. АНОФ-3 с 1997 г. простояла в законсервированном состоянии и начала работать лишь в 2000 г., ежемесячно производя 200 тыс. т апатитового концентрата.

Среди других перспективных месторождений можно выделить:

- В Республике Бурятия стоит вопрос о возобновлении работ на Ошурковском месторождении апатита, на котором еще в 80-е годы были построены горно-обогатительный комбинат и обогатительная фабрика с годовой мощностью до 1,55 млн. т апатитового концентрата. В результате выступлений экологической общественности полностью готовое к работе предприятие было законсервировано и лишь сейчас ставится вопрос по восстановлению Ошурковского ГОКа (находящегося всего в 15 км от г. Улан-Удэ).

Из резервных месторождений фторсодержащего апатита следует отметить:

- Селигдарское месторождение апатита (в 15 км от г. Алдан Республики Саха-Якутия), где фтор в качестве попутного компонента учтен при подсчете запасов, а техническим регламентом предусматривался вариант азотнокислой схемы передела апатитового концентрата на нитрофоску, позволяющей извлекать попутные фтор и редкоземельные элементы. Проектируемый в ТЭО освоения месторождения Селигдарский ГОК должен производить до 3,6 млн. т апатитового концентрата в год. При переработке этого концентрата на сложные удобрения возможно получение до 40 тыс. т фтористых продуктов в год. В последнее время к Селигдарскому месторождению проявляет интерес ЗАО Алроса в части развития программы диверсификации алмазодобывающего производства.

- Белозиминское ниобиево-фосфатное месторождении в Тулунском районе Иркутской области. Это площадная кора выветривания по карбонатитам (содержащим 11,25 P₂O₅), из которых может быть получен фторсодержащий фосфатный концентрат. Однако основным компонентом месторождения является ниобий и вопрос о вовлечении его в производство возможен только с учетом конъюнктуры этого металла.

Подробнее с текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка апатитового и нефелинового концентратов можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок апатитового и нефелинового концентратов в России».

Автор:

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru

Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование