Сырье для производства фосфорных удобрений

В отличие от азота, запасы которого можно считать неограниченными, так как он содержится в атмосфере, запасы фосфатного сырья ограничены. Сырьевой базой фосфатно-туковой промышленности являются природные залежи фосфорных руд – апатиты и фосфориты. Крупные залежи фосфатного сырья в США, Китае, Северной Африке. Запасы фосфоритов в США оцениваются в 10,5 млрд. т, Марокко – 9 млрд. т. Из стран СНГ наибольшими запасами фосфатного сырья обладают Россия и Казахстан. Самое крупное месторождение апатитов находится в России в горных отрогах Хибинских гор Кольского полуострова. Их запасы оцениваются в 640 млн. т. Хибинские апатиты залегают в виде апатито-нефелиновой породы.

Апатит является основным источником фосфора магматического происхождения в земной коре. Эмпирическая формула апатита Ca₅(PO₄)₃F или Ca₃(PO₄)₂×Ca(F, Cl)₂ (в зависимости от преобладания фтора или хлора различают фторапатит и хлорапатит). Нефелин – алюмосиликат состава (К, Na)₂O×Al₂O₃2SiO₂ + nSiО₂.

Апатиты Хибин представлены в основном фторапатитом. Однако апатито-нефелиновая порода неоднородна: в верхнем горизонте она содержит 28,5 %, в среднем – 19,2 % и в нижнем – 7–15 % Р₂О₅. Отсортированная и размолотая товарная руда подвергается обогащению методом флотации – разделением в водном потоке руды на апатит и нефелин. Тонкоизмельченную руду взмучивают в воде, добавляют реагент – олеиновую кислоту с керосином и растворимым стеклом (1 кг на 1 т породы). При интенсивном продувании воздуха через пульпу частицы апатита всплывают наверх в виде пены и сливаются, а нефелин остается внизу и уносится потоком воды. Обогащенный таким образом апатитовый концентрат содержит 39–40 % Р₂О₅ и считается лучшим в мире сырьем для производства фосфорных удобрений. Из-за плохой растворимости апатитовый концентрат непосредственно в качестве удобрения не применяется. Нефелин также используется в народном хозяйстве. На кислых почвах его можно применять как калийное удобрение.

В отличие от апатитов фосфориты являются не магматическими, а осадочными породами. Состав фосфоритов зависит от их происхождения и условий образования. Фосфориты – это сложные соединения апатитовой структуры – 3Са₃(РО₄)₂∙CaF₂ (фторапатит), 3Са₃(РО₄)₂∙Са(ОН)₂ (гидроксилапатит), 3Са₃(РО₄)₂∙СаСО₃ (карбонатапатит). Помимо этих соединений в фосфоритах имеются примеси: углекислая известь, песок, глина, полуторные оксиды железа и алюминия и др. В зависимости от количества примесей содержание фосфорной кислоты в фосфоритах может колебаться в широких пределах – от 15 до 35% Р₂О₅. Фосфориты бывают желваковые – в виде окатанных камней, и пластовые, представляющие собой слитную массу. Более распространены желваковые фосфориты.

Залежи фосфоритов (130 млн. т) в Беларуси находятся в Могилевской и Брестской областях, но они не имеют промышленного значения. Фосфатное сырье поступает к нам из России, а в последнее время и из Африки.

В России наиболее крупными месторождениями фосфоритов являются Егорьевское (Московская область), Кингисеппское (Ленинградская область), Вятско-Камское (Кировская область), Щигровское (Курская область), Брянское. Намечается разработка бедных апатитовых руд Ошурковского месторождения (Бурятия) с доведением содержания Р₂О₅ в концентрате до 35 %. Большие залежи фосфоритов имеются в Эстонии, на Украине, в Казахстане (Каратау и Чилисайское месторождение). Из фосфоритов Каратау получают сырье, содержащее не менее 24–28 % Р₂О₅, Чилисайского месторождения – 23–24 % Р₂О₅. Вовлечение в переработку в последние годы менее богатых и качественных фосфатов усложняет и удорожает производство фосфорных удобрений.

Западноевропейские страны не располагают сколько-нибудь значимыми ресурсами фосфатного сырья. Поэтому промышленность фосфорных удобрений этих стран импортирует фосфаты, главным образом из Северной Африки и США.

Мировой рынок фосфатных удобрений представлен малым числом производителей. На три крупнейших продавца фосфатной руды – США, Китай, Марокко – приходится 67 процентов мирового предложения. Продают фосфатное сырье также Тунис, Бразилия, Иордания, ЮАР и другие страны.

Крупнейший поставщик фосфатной руды – США за последние десять лет снизил поставки фосфатной руды на 37 %. Доля же Китая в производстве фосфатной руды в 2010 г. возросла до 38 %. Здесь сосредоточены вторые крупнейшие запасы фосфатов в мире, хотя среднее содержание Р₂О₅ в них всего 16,95 %.

Что касается мирового рынка фосфоросодержащих удобрений, то к лидерам относятся 5 стран – США, Китай, Россия, Марокко и Тунис, на которые приходится около 84 процентов производства. Добыча фосфатного сырья составляет 177,8 млн. т, потребление фосфорных удобрений в целом в 2010 г. достигло 40 млн. тонн.

В 2011 году состоялся запуск крупного фосфатного проекта в Саудовской Аравии, проектная мощность которого – 3 млн. тонн фосфорных удобрений в год.