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磷灰石介绍

  磷灰石
  磷灰石有4种,主要指氟磷石灰。磷灰石是一系列磷酸盐矿物的总称,它们有很多种,如黄绿磷灰石、氟磷灰石、氧硅磷灰石、氯磷灰石、锶磷灰石等等。磷酸盐包括磷酸正盐和酸式盐。磷灰石是提炼磷的重要矿物,其中氟磷灰石是商业上最主要的矿物。磷灰石的形状为玻璃状晶体、块体或结核,它们的颜色多种多样,一般多为带个锥面尖头的六方柱形。多数磷灰石都很纯净,如果它们再硬一些,就可以当作宝石了。磷灰石加热后常会发出磷光。在各种火成岩中可以见到磷灰石的影子。
  中文名:磷灰石 外文名:Apatite 类别:磷酸钙 硬度:5 分子式:(X5ZO4)3F,Cl,OH) 颜色:浅绿、黄绿、褐红等

  磷灰石是什么
  磷灰石以副矿物见于各种火成岩中,在碱性岩中可以形成有工业价值的矿床。规模巨大的磷灰石矿床主要为浅海沉积成因,以胶磷矿为主,中国湖北宜昌、云南昆阳、贵州开阳磷矿就是这种成因。磷灰石是人与动物硬体(牙、骨、结石)部分的主要无机物,也是一种重要的生物材料。
磷灰石是一类含钙的磷酸盐矿物总称,其化学成分为Ca5(PO4)3(F,Cl,OH),其中含CaO为55.38%,含P2O3为42.06%,含F为1.25%,含Cl为2.33%,含H2O为0.56%。
  化学通式为(X5ZO4)3F,Cl,OH)、晶体属六方晶系的磷酸盐矿物的总称。矿物族名。式中X代表Ca,Sr,Ba,Pb,Na,Ce,Y等,Z主要为P,还可为As,V,Si等。最常见的矿物种是氟磷灰石Ca5PO43F,其次有氯磷灰石Ca5PO43Cl、羟磷灰石Ca5PO43(OH)、氧硅磷灰石Ca5(Si,P,S)O43(O,OH,F)、锶磷灰石Sr5PO43F等。磷灰石晶体常见,一般呈带锥面的六方柱;集合体呈粒状、致密块状、结核状;呈胶体形态的变种称为胶磷灰石,其矿石称为胶磷矿。
磷灰石呈浅绿、黄绿、褐红等色,玻璃光泽。具不完全解理,断口不平坦。摩斯硬度5,比重3.18~3.21。加热后常可出现磷光。将钼酸铵粉末置于磷灰石上,加硝酸,可生成黄色磷钼酸铵,用以快速试磷。磷灰石作为副矿物见于各种火成岩中,在碱性岩中可形成有工业价值的矿床,如俄罗斯科拉半岛的希比内磷灰石-霞石矿。规模巨大的磷灰石矿床主要为浅海沉积成因,以胶磷矿为主,例如中国的湖北襄阳、云南昆阳、贵州开阳磷矿,或是由它们再经变质作用形成的沉积变质矿床。

  磷灰石的作用
  磷灰石因其中附加阴离子的不同,又分为氟磷灰石、氯磷灰石和羟磷灰石等。六方晶系。晶体呈六方柱状,集合体呈粒状、致密块状。颜色不一,以灰、褐黄、黄绿色多见。玻璃光泽。断口呈油脂光泽。硬度5。密度3.2。有些磷灰石中含有多种微量元素碘、稀土元素和放射性元素等。条痕白色。具热发光(磷光)特性。磷灰石的用途同磷块岩。氟碳灰石晶体则可作激光发射材料。 磷灰石是提取磷的原料矿物,含稀土元素时可综合利用。氟磷灰石可作激光发射材料。由生物化学作用形成的海岛鸟粪层磷矿,主要成分为羟磷灰石,规模也很大。磷灰石是制造磷肥和提取磷及其化合物的最主要矿物原料;含稀土元素时可综合利用;透明而色泽丽润的磷灰石晶体可作低档宝石。
磷是生物细胞质的重要组成元素,也是植物生长必不可少的一种元素。世界上84%~90%的磷矿用于生产各种磷肥,3.3%生产饲料添加剂,4%生产洗涤剂,其余用于化工、轻工、国防等工业。中国的磷矿消费结构中磷肥占71%,黄磷占7%,磷酸盐占6%,磷化物占16%。磷肥对农作物的增产起着重要作用。
  磷灰石又是重要的化工矿物原料。部分磷矿用于制取纯磷(黄磷、赤磷)和化工原料,少量用作动物饲料。赤磷用于制造火柴和磷化物。黄磷有剧毒,可制农药,还可以制燃烧弹、曳光弹、信号弹、烟幕弹、发火剂;磷与硼、铟、镓的磷化物用于半导体工业。冶金工业中用于炼制磷青铜、含磷生铁、铸铁等。磷酸锆、磷酸钛、磷酸硅等可作涂料、颜料、粘结剂、离子交换剂、吸附剂等。磷酸钠、磷酸氢二钠用于净化锅炉用水。后者还可制人造丝。六聚偏磷酸钠可作水的软化剂和金属防腐剂,磷酸钙盐用于动物饲料添加剂,磷的衍生物用于医药。磷酸二氢铝胶材料耐火度高、耐冲击性好、耐腐蚀性强、电性能优越,用于尖端技术中。氟磷灰石晶体是最理想的激光发射材料,磷酸盐玻璃激光器已得到应用。
工业上常用浓硫酸跟磷酸钙反应制取磷酸,滤去微溶于水的硫酸钙沉淀,所得滤液就是磷酸溶液。磷酸和磷灰石反应所得产物磷酸二氢钙被称为重过磷酸钙,为灰白色粉末,主要用作酸性磷肥。工业上制备氢氟酸的方法是用萤石(CaF2)与浓硫酸作用,加热到大约700℃时发生反应。加热后可发磷光。将钼酸铵粉末置于磷灰石上,加硝酸,可生成黄色的磷钼酸铵,用以快速试磷。磷灰石是制磷和磷肥的最主要原料。

  磷灰石产地
  磷灰石有三种生成方式,分别生成于火成岩、沉积岩和变质岩中,生成于火成岩中的为内生磷灰石,一般作为副产物在基性或碱性岩石中富集;在沉积岩中为外生磷灰石,是由生物沉积或生物化学沉积形成的,一般为结核状;在变质岩中生成的是经区域变质生成的。
  在沉积岩、沉积变质岩及碱性岩中可形成有巨大工业价值的矿床。在各种岩浆岩及花岗伟晶岩中成副矿物。
规模巨大的磷灰石矿床主要为浅海成因,或由它们再经变质作用形成的沉积变质矿床,以胶磷矿为主。如中国湖北襄阳、云南昆阳、贵州开阳磷矿。

  磷灰石成分
  化学组成(%):CaO 54.58,P2O5 41.36,F 1.23,Cl 2.27,H2O 0.56。可有少量TR和微量Sr作不完全类质同像替代Ca,少量Cl、OH代替F。稀土含量一般不超过5%。按照附加阴离子可分为以下亚种:
  氟磷灰石(fluorapatite) Ca5[PO4]3F
  氯磷灰石(chlorapatite) Ca5[PO4]3Cl
  羟磷灰石(hydroxylapatite) Ca5[PO4]3(OH)
  碳磷灰石(carbonate-apatite)Ca5[PO4,CO3(OH)]3(F,OH)
  自然界以氟磷灰石最常见,一般简称磷灰石。碳磷灰石由于[CO3]2-代替[PO4]3-,出现了剩余负电荷,因而[CO3]2-与OH-或F-结合在一起,以离子团的形式进入晶格。然而当1个[CO3]2-代替1个[PO4]3-时,只有0.4的[CO3]2-与OH-或F-结合,故Ca2-可被K+、Na+等代替,以达到电价平衡。

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