– jadval

Apatit guruhi fosfatlarining tarkibi

1 – jadval
Apatit guruhi fosfatlarining tarkibi
Minerallar
|
Miqdori, %
|
P2O5
|
CaO
|
F(Cl)
|
SO2
|
Ftorapatit Ca5(PO4)3F
|
42,24
|
55,58
|
3,77
|
-
|
Xlorapatit Ca5(PO4)3Cl
|
40,91
|
55,72
|
6,81
|
-
|
Gidroksilapati Ca5(PO4)3ON
|
42,40
|
55,88
|
-
|
-
|
Karbonatapatit Ca10Р5СO23(ON)3
|
35,97
|
56,79
|
-
|
4,46
|
Frankolit Ca10Р5,2С0,8O23,2F1,8OH
|
37,14
|
56,46
|
3,44
|
3,54
|
Kurskit Сa10Р4,8С1,2O22,8F2(OH)1,2
|
34,52
|
56,86
|
3,85
|
5,35
|
Apatitning fosfatli guruhlariga yoki apatitlarga Ca10R2(PO4)6 umumiy formulaga ega bo’lgan 42 zarrachadan iborat bo’lgan elementar kristall yacheykali minerallar kiradi (bu yerda R – ftor, xlor yoki gidroksil) [3].
Apatitdagi kalsiyning bir qismi Sr, Ba, Mg, Mn, Fe, shuningdek uch valentli nodir elementlarning ishqoriy metallar bilan birgalikdagi atomlari bilan almashgan holatda bo’ladi. Apatitning kristall panjarasida kalsiyga nisbatan katta atom massaga ega bo’lgan kationlarning kirishi mineraldagi P2O5 miqdorining, masalan ftorapatit Ca5F(PO4)3 dagiga nisbatan kamayishiga olib keladi. Masalan, Mineralda o’rtacha 2,7% SrO va 1,5% nodir elementlar oksidlarining yig’indisi bo’lsa (nodir elementlarning o’rtacha atom massasi 160), undagi P2O5 miqdori toza apatitdagi 42,2% o’rniga 40,7% bo’ladi.
Boshqa apatit minerallari ftorning o’rnini gidrooksid, xlor olishi yoki fosfor o’rnini uglerod olishi natijasida hosil bo’lgan mahsulotlar sifatida qaralishi mumkin.
Fosfor kalsiy fosfatlaridan tashqari boshqa minerallar tarkibiga ham kiradi. Ulardan eng muhimlari ambligonit LiAl(PO4)F, biryuza CuAl6(PO4)4(OH)8*5N2O, vavellit 4AlPO4*2Al(OH)3*9H2O, vagnerit Mg2PO4F, varistsit AlPO4*2H2O, vivianit Fe3(PO4)2*8H2O, ksenotim YPO4, libetenit Cu2(PO4)3OH, litiofilit Li(Mn,Fe)PO4, monatsit (Ce,La,Dy)PO4, otenit Ca(UO2)2(PO4)2*8H2O, piromorfit Pb5(PO4)3Cl, triplit (Mn,Fe)2PO4F, trifilit Li(Fe,Mn)PO4 va boshqalar hisoblanadi.
Bu minerallardan ayrimlari nodir elementlar, uran va boshqalar olishning manbaasi bo’lib xizmat qiladi, bunday qayta ishlashda hosil qilinadigan fosfor birikmalari esa qo’shimcha mahsulot hisoblanadi.
1.1.1. Tabiatda hosil bo’lishi va tarqalishi. Apatitlar yer qobig’ida ko’p tarqalgandir, ularning yer qobig’idagi miqdori fosfatlar umumiy massasining 95% ni; boshqa minerallar – ambligonit va vivianit – 3% ni; vavellit, varistsit, piromorfit, kraurit va triplit – 0,5% ni; qolgan fosfatlar esa – 0,5% ni tashkil etadi. Apatitlar ichidan ftorapatit eng ko’p tarqalgandir, gidroksilapatit kam va xlorapatit esa yanada kam uchraydi. Apatit otilib chiqadigan lavalar tarkibiga kiradi, ammo kontsentrlangan shaklda nisbatan kam uchraydi.
Kalsiy fosfatlari kelib chiqishiga ko’ra: magmatik va qoldiqli turlarga bo’linadi. Magmatik yoki sof apatitli jinslar erigan magmaning to’g’ridan-to’g’ri sovushi natijasida yoki magmatik suyuqlanmaning kristallanish jarayonida ayrim tomirlar (pegmatitli tomirlar) ko’rinishida bo’ladi, yoxud issiq suv eritmalaridan ajralib chiqish yo’li bilan (gidrotermal) hosil bo’ladi, yoxud magmaning to’g’ridan to’g’ri ohaktoshlar bilan o’zaro ta’siridan (kontaktli) hosil bo’ladi [4].
Apatitli jinslar hosil bo’lish sharoitiga muvofiq holda donachali yirik kristalli tuzilishga ega bo’ladi va polidispers emasligi va mikroyoriqlarning yo’qligi bilan tavsiflanadi. Ularning donachalari bilan birgalikda yoki ularga yo’ldosh bo’lgan boshqa turdagi magmatik: nefelin (Na,K)AlSiO4*nSiO2, piroksenlar [masalan, egirin NaFe(SiO3)2], titanomagnetit Fe3O4*FeTiO3*TiO2, ilmenit FeTiO3, sfen CaTiSiO5, dala shpati, slyuda, evdialit va boshqa minerallar ham kritallik tuzilishi bilan tavsiflanadi [5].
Gidroksilapatit tabiatda keng tarqalgan bo’lsada, ammo yirik to’planish hosil qilmaydi. U inson va hayvon suyagi (tishi) ning (oz miqdorda kalsit va organik moddalar aralashgan) asosiy massasini tashkil qiladi. O’lgan organizmdagi suyakning parchalanishi natijasida organik moddalarni yo’qotadi va atrof-muhitdan ftorni yutishi orqali frankolit yoki kurskit, shuningdek ftorapatitga aylanadi.
Qoldiqli kalsiy fosfatlarga fosforitlar kiradi. Ular fosfatli jinslarning yemirilishi, daryolarning dengizga oqizib olib chiqishi, boshqa jinslar bilan ta’sirlashishi natijasida va tarqoq cho’kindilar holatida ham, yirik to’planish hosil qilish bilan ham hosil bo’ladi. Barcha cho’kindili kalsiy fosfatlarining ma’lum miqdori – chig’anoq va suyaklarning yer qobig’ining ko’p joylarida geologik va kimyoviy jarayonlar ta’siri natijasida to’plangan (organik kelib chiqqan) fosfor hissasiga to’g’ri keladi.
Hosil bo’lish sharoitiga bog’liq holatda va cho’kindili kalsiy fosfatlarining tuzilishiga ko’ra fosforitli to’planish uchta asosiy: organogen, donador toshsimon va qatlamli turlarga bo’linadi. Organogen (chig’anoqli) to’planish fosfatli chig’anoq va suyaklardan, qatlamli va donador toshsimon fosforitlar esa organizmlarning bevosita ishtirokida kimyoviy yo’l bilan hosil bo’ladi. Donador toshsimon fosforitlarga fosfatli jinslarning murakkab ikkilamchi o’zgarishi natijasida hosil bo’ladigan ikkilamchi (cho’kindili) fosforitlar ham kiradi [6].
Fosforitli rudalar tarkibida, asosiy fosfatli moddalardan tashqari, ko’p miqdordagi boshqa minerallar: glaukonit (R2O+RO)R2O3*4SiO2*2H2O (bu yerda R2O – Na2O va K2O, RO – MgO, CaO va FeO, R2O3 – Fe2O3 va Al2O3), limonit 2Fe(OH)3*Fe2O3, kalsit CaCO3, dolomit CaCO3*MgCO3, kaolin Al2O3*2SiO2*2H2O, pirit FeS2, dala shpatlari, kvarts, granit va boshqalar, shuningdek oz miqdordagi organik moddalar ham bo’ladi.
Fizik xossalari. Fosfatli minerallarning fizik xossasi kristall panjarada hosil bo’luvchi ionlar zaryadining kattaligi va ular tuzilishining ixchamligi bilan aniqlanadi. Ftorapatit o’zining tuzilishiga ko’ra, ikki molekula Ca5(PO4)3F dan iborat fazoviy guruhga egadir:
Bunday tuzilish ftorapatit molekulasining termodinamik mustahkamligi bilan izohlanadi. Ftorapatit kristall panjarasining energiyasi ~5300 kkal/mol’ (NaCl uchun 164 kkal/mol’) ga tengdir, ftorapatit kristallarining solishtirma sirt energiyasi ~1520 erg/sm2 (NaCl uchun 160 erg/sm2) ni tashkil etadi.
Ftorapatit fazoviy tuzilishining bunday ifodalanishi ftorning asosiy valentlikdan tashqari qo’shimcha valentlikni ham namoyon etishini ko’rsatadi. Shunday qilib, ftorapatitni markaziy atomi ftor bo’lgan ichki kompleks tuz deb qaralishi mumkin.
Apatitning turli izomorf ko’rinishlari geksagonal singoniyali kristallanadi. Ftorapatit yashil, sarg’ish-yashil rangda, qisman ko’k, pushti yoki safsar ranglar aralashgan yarim shaffof donachalar hosil qiladi. U 1660°C haroratda (xlorapatit esa 1530°C haroratda) suyuqlanadi. Apatitning zichligi 3,41-3,68 g/sm3 oralig’ida bo’ladi, qattiqligi esa mos darajasi bo’yicha 5 ga tengdir.
Apatit suvda va 2% li limon kislota eritmasida amalda erimaydi, mineral kislotalarda parchalanadi. 3 mm o’lchamli yirik donachalar shaklidagi karbonatli ko’rinishlari – kurskit, frankolit va karbonatapatit 3% li HCl eritmasida 1 soat mobaynida deyarli to’la eriydi.
Ftorapatitni suv bug’i ishtirokida 1400-1550°C xaroratgacha qizdirilganda gidroksilapatitga, u esa tetrakalsiyfosfat 4CaO*P2O5 (limon kislotada eriydi) va trikalsiyfosfat Ca3(PO4)2 ga aylanadi. Trikalsiyfosfat ikki xil allotropik shaklda mavjud bo’ladi: -modifikatsiya yuqori xaroratda barqaror, 1700°C da suyuqlanadi, limon kislotada eriydi; -modifikatsiya past xaroratda barqaror, limon kislotada erimaydi. -modifikatsiya 1100°C gacha sovutilganda -modifikatsiyaga o’tadi. Ca3(PO4)2 ni tez sovutilganda past (15-20°C) xaroratda ham stabil holatdagi -modifikatsiya shakli saqlanib qoladi [7].
|