磷灰石

磷灰石，是指磷以晶質磷灰石形式存在於火成岩和變質岩中的含磷礦石。是一系列含鈣的磷酸鹽礦物的總稱。磷灰石是製造磷肥和磷素及其化合物的最主要礦物原料，最常見的磷灰石是氟磷灰石。按照加合陰離子不同，除氟磷灰石外，還有氯磷灰石，羥基磷灰石等。磷灰石的形狀為玻璃狀晶體、塊體或結核，顏色多樣，多為帶錐面的六方柱形。磷灰石以副礦物見於各種火成岩中，在鹼性火成岩中可以形成有工業價值的礦床，如俄羅斯科拉半島的希比內磷灰石-霞石礦。規模巨大的磷灰石礦床主要為淺海沉積岩，以膠磷礦為主。如中國湖北襄陽、雲南昆陽和貴州開陽磷礦。也可由它們形成沉積變質礦床。由生物化學作用形成的海鳥糞磷礦，主要成分為羥基磷灰石。

基本介紹

• 中文名：磷灰石
• 外文名：Apatite
• 類別： 磷酸鈣
• 化學式：Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)
• 顏色：黃至淺黃、藍色、綠色、紫色、粉紅色等
• 光澤：玻璃光澤，斷口油脂光澤
• 透明度：通常透明，具有貓眼效應的呈半透明
• 條痕：無色
• 晶系：六方晶系
• 解理：解理不發育，{0001}不完全解理
• 斷口：不平坦，可見貝殼狀斷口
• 硬度：5
• 脆性：性脆
• 晶體慣態：玻璃狀晶體、塊體或結核
• 礦物密度：3.13-3.23
• 比重：3.20
• 套用：是提煉磷的重要礦物
• 分布：作為副礦物見於各種火成岩中
• 光性特徵：非均質體，一軸晶，負光性
• 學科：結晶學及礦物學

簡介

磷灰石是一類含鈣的磷酸鹽礦物總稱，其化學成分為Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH)，其中含CaO為55.38%，含P₂O₃為42.06%，含F為1.25%，含Cl為2.33%，含H₂O為0.56%。晶體屬六方晶系。最常見的礦物種是氟磷灰石Ca₅(PO₄)₃F，其次有氯磷灰石Ca₅(PO₄)₃Cl、羥磷灰石Ca₅(PO₄)₃(OH)、氧矽磷灰石Ca₅[(Si,P,S)O₄]₃(O,OH,F)、鍶磷灰石Sr₅(PO₄)₃F等。磷灰石晶體常見，一般呈帶錐面的六方柱；集合體呈粒狀、緻密塊狀、結核狀；呈膠體形態的變種稱為膠磷灰石，其礦石稱為膠磷礦。

磷灰石

礦物學特徵

磷灰石呈淺綠、黃綠、褐紅等色，玻璃光澤。具不完全解理，斷口不平坦。斷口有貝殼狀，有油脂光澤，有許多種磷灰石具有螢光。通常多種磷灰石含有雜質，如氟、碳、氯、鈾、錳和其他稀有元素等。摩斯硬度5，比重3.18～3.21。加熱後常可出現磷光。將鉬酸銨粉末置於磷灰石上，加硝酸，可生成黃色磷鉬酸銨，用以快速試磷。磷灰石作為副礦物見於各種火成岩中，在鹼性岩中可形成有工業價值的礦床，如俄羅斯科拉半島的希比內磷灰石-霞石礦。規模巨大的磷灰石礦床主要為淺海沉積成因，以膠磷礦為主，例如中國的湖北襄陽、雲南昆陽、貴州開陽磷礦，或是由它們再經變質作用形成的沉積變質礦床。

磷灰石

偏光鏡下：無色。一軸晶(-)。氟磷灰石：No=1.633，Ne=1.629，折射率隨OH、Cl含量增高而增大；氯磷灰石：No=1.667，Ne=1.665；羥磷灰石：No=1.651，Ne=1.647。

生成方式

磷灰石有三種生成方式，分別生成於火成岩、沉積岩和變質岩中，生成於火成岩中的為內生磷灰石，一般作為副產物在基性或鹼性岩石中富集；在沉積岩中為外生磷灰石，是由生物沉積或生物化學沉積形成的，一般為結核狀；在變質岩中生成的是經區域變質生成的。

當晶體較大時，晶形、顏色、光澤、硬度均可作為鑑定特徵。若為細分散狀態則需依靠化學分析鑑定。

套用

磷灰石是提取磷和製造農用磷肥的重要原料，顏色好結晶好的磷灰石可作為寶石或裝飾材料。伴生元素多的磷灰石可以綜合利用。磷灰石是人與動物硬體(牙、骨、結石)部分的主要無機物，也是一種重要的生物材料。

磷酸鹽包括磷酸正鹽和酸式鹽。磷灰石是提煉磷的重要礦物，其中氟磷灰石是商業上最主要的礦物。磷灰石的形狀為玻璃狀晶體、塊體或結核，它們的顏色多種多樣，一般多為帶個錐面尖頭的六方柱形。多數磷灰石都很純淨，如果它們再硬一些，就可以當作寶石了。磷灰石加熱後常會發出磷光。在各種火成岩中可以見到磷灰石的影子。

結構與形態

六方晶系，a₀=0.943~0.938nm，c₀=0.688~0.686nm；Z=2。晶體結構的基本特點為，Ca-O多面體呈三方柱狀，以棱及角頂相連呈不規則的鏈沿c軸延伸，鏈間以[PO₄]連結，形成平行於c軸的孔道，附加陰離子Cl^-、F^-、OH^-充填於此孔道中也排列成鏈，坐標高度可變，並有缺席的無序-有序。F-Ca配位八面體角頂的Ca，也與其鄰近的4個[PO₄]中的6個角頂上的O₂^-相連。

產狀與組合

磷灰石以副礦物見於各種火成岩中，在沉積岩、沉積變質岩及鹼性岩中可形成有巨大工業價值的礦床。在各種岩漿岩及花崗偉晶岩中成副礦物。

規模巨大的磷灰石礦床主要為淺海成因，或由它們再經變質作用形成的沉積變質礦床，以膠磷礦為主。如中國湖北襄陽、雲南昆陽、貴州開陽磷礦。

礦石學意義

礦業簡史

中國最早發現和首先進行開採的磷礦是江蘇海州磷礦。清朝同治年間發現海州磷礦(現名錦屏磷礦)，並於1914年對該礦正式開採。本世紀20至30年代地質學家曾對錦屏磷礦作了地質調查，1947年確認該磷礦為沉積變質磷礦床。新中國成立後國家首先對錦屏磷礦進行了勘探和開發。

1927～1928年兩廣地質調查所對西沙群島的鳥糞礦床做過一些地質研究工作。1939年地質學家在雲南作地質調查時發現了昆陽磷礦。1946年在調查研究淮南煤礦時發現了安徽鳳台磷礦。1953年在貴州遵義松林發現了晚震旦紀陡山沱期磷塊岩。此後陸續發現和相繼開展工作的有鄂西宜昌磷礦、黔中開陽磷礦、鄂西荊襄磷礦等。自雲南昆陽磷礦問世以來，雲南滇池周圍陸續發現海口、晉寧、安寧、江川等大型磷礦。在貴州繼開陽磷礦發現後不久，又發現了甕安磷礦。在湖北宜昌、荊襄磷礦找礦成果的啟發下，發現了保康神農架和興山磷礦。

磷灰石

新中國成立後，中國地質學家對前震旦系變質磷礦、震旦系陡山沱組及燈影組磷礦、下寒武統梅樹村組及辛集組磷礦等，做了大量地質普查、勘探評價工作。此外對華北岩漿岩型磷灰石礦床、西沙群島的鳥糞礦床及湖南、廣西等次生磷礦床也做了地質研究工作。經過地質普查評價，對錦屏、肥東、宿松等前震旦系沉積變質磷灰岩礦床；開陽、甕安、宜昌、荊襄、朝陽等震旦系陡山沱組磷塊岩；昆陽、海口、雷波、馬邊和寧強等下寒武統梅樹村組磷塊岩礦床；中寒武統大茅群磷塊岩礦床，以及河北涿鹿岩漿岩型磷灰石礦床等，都做了詳細的地質勘探工作，求得了大量工業儲量。

世界上出產寶石級磷灰石的國家有緬甸、斯里蘭卡、印度、美國、墨西哥、巴西、加拿大、挪威、西班牙、葡萄牙、義大利、德國、馬達加斯加、坦尚尼亞、中國等。

礦石套用

磷礦是指在經濟上能被利用的磷酸鹽類礦物的總稱，是一種重要的化工礦物原料。用它可以製取磷肥，也可以用來製造黃磷、磷酸、磷化物及其他磷酸鹽類，以用於醫藥、食品、火柴、染料、製糖、陶瓷、國防等工業部門。磷礦在工業上的套用已有一百多年的歷史。

磷灰石

磷礦石按其成因不同，可分為磷灰石和磷塊岩。磷灰石是指磷以晶質磷灰石形式出現於岩漿岩和變質岩中的磷礦石。磷塊岩系指由外生作用形成、由隱晶質或顯微隱晶質磷灰石及其他脈石礦物組成的堆積體。自然界中已知的含磷礦物大約有120多種，分布廣泛。但是按其質和量都能達到可以開採利用的含磷礦物則不過幾種。在工業上作為提取磷的主要含磷礦物是磷灰石，其次有硫磷鋁鍶石、鳥糞石和藍鐵石等。自然界中磷元素約有95%集中在磷灰石中。

加工方法

磷灰石有3種加工方法，即機械、酸法和熱法加工。國內外都以酸法加工為主。

（1）酸法加工

用各種無機酸分解磷礦粉，所得產品主要是各種水溶性磷肥和磷酸鹽。主要產品有：過磷酸鈣、萃取磷酸、重過磷酸鈣、磷酸銨、硝酸磷肥等。除過磷酸鈣外都是高濃度磷肥或複合肥料。製造這些磷肥要求磷灰石P2O5≥28%，雜質含量和粒度應符合要求。

（2）熱法加工

用磷灰石和矽石、含鎂岩石配成適當比例，在高爐或電爐內經高溫熔融後，經水淬製成鈣鎂磷肥等。

分類分布

羥基磷灰石

英文名：Hydroxyapatite

分子式：Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂

分子量：1004

理化性質：熔點：1650°C，比重：3.16g/cm，溶解度：0.4ppm，Ca/P：1.67

結晶構造：六角晶系

產品規格：粉末、多孔顆粒、塊狀（非標定型）產品

套用領域：骨替代材料、整形和整容外科、齒科、層析純化、補鈣劑

製法：可由Ca(PO₄)₂和CaCO₃按擬定比例在高溫下反應同時注入高壓水蒸氣，粉末經NH₄Cl水溶液洗滌後乾燥而成，分多孔型和緻密型兩種，前者是粉料發泡後於1250℃燒結製備，後者成型後於1250℃燒結而成。

分布：廣泛存在於人體和牛乳中，人體內主要分布於骨骼和牙齒中，牛乳內主要分布於酪蛋白膠粒和乳清中。

氟磷灰石

氟磷灰石是常見的鈣氟磷酸鹽礦物。在幾乎所有的火成岩中和鎂礦中都有它的存在。氟磷灰石具有玻璃光澤且有多種顏色，但以綠色為多。一般為柱狀或厚板狀晶體、粗粒到緻密塊狀或瘤狀。

將磷灰石磨成磷礦粉，直接作為酸性土壤肥料使用。礦粉的磨細度一般要求100目多於90%，要求礦石含P₂O₅10%～20%，對其他雜質無特殊要求。