Апа­тит. Хара­кте­ри­сти­ка, поши­ре­н­ня та гене­зис

Апа­тит є одним із най­ва­жли­ві­ших міне­ра­лів, що містять фосфор – еле­мент, необ­хі­дний для роз­ви­тку рослин, тва­рин і про­ми­сло­вих техно­ло­гій. Він широ­ко вико­ри­сто­ву­є­ться у виро­бни­цтві міне­раль­них добрив, фосфа­тів, фосфор­ної кисло­ти, а також у мета­лур­гії, хімі­чній і біо­ме­ди­чній галу­зях. В Укра­ї­ні апа­ти­то­ві руди зустрі­ча­ю­ться у ком­пле­ксних родо­ви­щах, де вони часто асо­ці­ю­ю­ться з іль­ме­ні­том, цир­ко­ном та рід­кі­сно­зе­мель­ни­ми міне­ра­ла­ми. Попри зна­чні запа­си, їх про­ми­сло­ва роз­роб­ка поки що не веде­ться, що зумов­ле­но низ­кою еко­но­мі­чних і техно­ло­гі­чних факто­рів. Однак із зро­ста­н­ням попи­ту на фосфор­ні ресур­си пер­спе­кти­ви осво­є­н­ня укра­їн­ських апа­ти­то­вих родо­вищ можуть змі­ни­ти­ся.

Апа­тит вхо­дить до пере­лі­ку кори­сних копа­лин загаль­но­дер­жав­но­го зна­че­н­ня затвер­дже­но­го поста­но­вою Кабі­не­ту Міні­стрів Укра­ї­ни від 12 гру­дня 1994 р. № 827, як сиро­ви­на агро­хі­мі­чна.

Фізико-хімічні властивості апатиту

Апа­тит – це фосфа­тний міне­рал гру­пи каль­цій-апа­ти­тів, що має загаль­ну хімі­чну фор­му­лу Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH). Хімі­чно він від­но­сно стій­кий, але при висо­ких тем­пе­ра­ту­рах та в кисло­му сере­до­ви­щі роз­чи­ня­є­ться, утво­рю­ю­чи фосфор­ну кисло­ту. Зале­жно від аніон­ної скла­до­вої роз­рі­зня­ють фто­ра­па­тит (Ca₅(PO₄)₃F), хло­ра­па­тит (Ca₅(PO₄)₃Cl) і гідро­кси­ла­па­тит (Ca₅(PO₄)₃OH), які від­рі­зня­ю­ться стій­кі­стю та реа­кцій­ною зда­тні­стю.

Він кри­ста­лі­зу­є­ться в гекса­го­наль­ній син­го­нії, утво­рю­ю­чи при­зма­ти­чні або гол­ча­сті кри­ста­ли, а також зер­ни­сті й щіль­ні агре­га­ти. Твер­дість за шка­лою Моо­са ста­но­вить 5, густи­на – 3,1–3,2 г/см³. Колір варі­ю­є­ться від без­барв­но­го до зеле­но­го, синьо­го, жов­то­го, буро­го та фіо­ле­то­во­го зале­жно від домі­шок ( рід­кі­сно­зе­мель­ні еле­мен­ти, залі­зо, мар­га­нець). Опти­чно апа­тит про­зо­рий або напів­про­зо­рий, має скля­ний або жир­ний блиск.

Генезис апатитових родовищ

Апа­тит є типо­во магма­то­ген­ним і мета­со­ма­ти­чним міне­ра­лом, утво­рю­ю­чись у різних гео­ло­гі­чних умо­вах.
Основ­ні гене­ти­чні типи родо­вищ:

• Магма­ти­чні – пов’я­за­ні з уль­тра­о­снов­ни­ми, габро­ї­дни­ми та нефе­лі­но­вих поро­да­ми, зокре­ма іль­ме­ніт-апа­ти­то­ви­ми ком­пле­кса­ми (Коль­ський пів­острів, Укра­їн­ський щит (УЩ)).
• Кар­бо­на­ти­то­ві – фор­му­ю­ться в гли­бо­ких магма­ти­чних систе­мах і містять зна­чну кіль­кість рід­кі­сних мета­лів (Ново­пол­тав­ське родо­ви­ще).
• Оса­до­ві (фосфо­ри­ти) – оса­до­ві апа­ти­то­ві утво­ре­н­ня в мор­ських умо­вах, що фор­му­ю­ться при нако­пи­чен­ні фосфа­тів з орга­ні­чних зали­шків.
• Мета­мор­фі­чні – вини­ка­ють під час пере­тво­ре­н­ня оса­до­вих порід або магма­ти­чних ком­пле­ксів уна­слі­док висо­ко­тем­пе­ра­тур­них і текто­ні­чних про­це­сів.

Зале­жно від умов фор­му­ва­н­ня апа­ти­то­ві руди можуть місти­ти супу­тні міне­ра­ли, такі як іль­ме­ніт, магне­тит, цир­кон, мона­цит, рід­кі­сно­зе­мель­ні та інші ком­по­нен­ти, що визна­ча­ють їхню про­ми­сло­ву цін­ність.

Родовища апатиту в Україні

Апа­тит є цін­ною фосфор­ною сиро­ви­ною, яка вико­ри­сто­ву­є­ться для виро­бни­цтва міне­раль­них добрив, фосфа­тів, фосфо­ру та фосфор­ної кисло­ти. В Укра­ї­ні апа­ти­то­ві руди зустрі­ча­ю­ться у ком­пле­ксних іль­ме­ніт-апа­ти­то­вих родо­ви­щах, таких як Кро­пив­нян­ське, Стре­ми­го­род­ське, Тор­чин­ське, Федо­рів­ське в Жито­мир­ській обла­сті та Носа­чів­ське в Чер­ка­ській обла­сті. Крім того, апа­тит вхо­дить до скла­ду рід­кі­сно­ме­та­лі­чно-апа­ти­то­вих родо­вищ, зокре­ма Ново­пол­тав­сько­го в Запо­різь­кій обла­сті та Давид­ків­сько­го в Жито­мир­ській обла­сті.

Роз­роб­ка Стре­ми­го­род­сько­го, Ново­пол­тав­сько­го та Носа­чів­сько­го родо­вищ здій­сню­є­ться за спе­ці­аль­ни­ми дозво­ла­ми ком­па­ній “Волин­ська гір­ни­чо-хімі­чна ком­па­нія”, “Вал­ки-Іль­ме­ніт” та “Тіо­Фаб”. В Укра­ї­ні на дер­жав­но­му балан­сі облі­ко­ву­ю­ться сім родо­вищ із загаль­ни­ми запа­са­ми руди в обся­зі 3,3 млрд тонн, з яких на фосфор­ний ангі­дрид (P₂O₅) при­па­дає 96,2 млн тонн. Про­те на сьо­го­дні видо­бу­ток апа­ти­ту в Укра­ї­ні не веде­ться.

Стре­ми­го­род­ське родо­ви­ще містить три рудо­но­сні шари. Верх­ній шар пред­став­ле­ний пер­вин­ним као­лі­ном тов­щи­ною 3–25 м, у яко­му вміст апа­ти­ту в сере­дньо­му ста­но­вить 35,9 кг/т. Ниж­че заля­гає виві­трі­лий габро­но­рит зав­тов­шки 10–30 м, де кон­цен­тра­ція апа­ти­ту коли­ва­є­ться від 25 до 109 кг/т (у сере­дньо­му 30 кг/т). Ще глиб­ше роз­та­шо­ва­ний сві­жий габро­но­рит, у яко­му вміст апа­ти­ту дося­гає 3–75 кг/т (у сере­дньо­му 23,9 кг/т). Рудні покла­ди пере­кри­ті піща­но-гли­ни­сти­ми від­кла­да­ми тов­щи­ною 18,7–38,3 м. Зав­дя­ки осо­бли­во­стям заля­га­н­ня покла­ди можуть роз­ро­бля­ти­ся від­кри­тим спосо­бом. Основ­ний про­ми­сло­вий інте­рес ста­нов­лять апа­тит та іль­ме­ніт, які зосе­ре­дже­ні в пер­вин­них као­лі­нах і виві­трі­ло­му габро­но­ри­ті. Апа­тит у цій поро­ді пред­став­ле­ний суміш­шю фтор-хлор- та гідро­кси­ла­па­ти­ту, серед яких пере­ва­жає фто­ра­па­тит. Вели­чи­на зерен ста­но­вить 0,2–0,8 мм, вони часто зро­ста­ю­ться з дрі­бни­ми зер­на­ми іль­ме­ні­ту, що ускла­днює зба­га­че­н­ня. Загаль­ний вміст апа­ти­ту в руді – близь­ко 10%, іль­ме­ні­ту – 15–20%. У разі про­ми­сло­вої роз­роб­ки можли­вий видо­бу­ток до 150 тис. тонн апа­ти­то­во­го кон­цен­тра­ту на рік, а запа­си фосфор­но­го ангі­дри­ду (P₂O₅) за кате­го­рі­я­ми А+В+С1 ста­нов­лять 31,8 млн тонн.

Ново­пол­тав­ське родо­ви­ще містить рід­кі­сно­ме­та­лі­чно-апа­ти­то­ві руди, голов­ним рудним ком­по­нен­том яких є кар­бо­на­ти­ти. У ком­пле­ксних кар­бо­на­ти­то­вих рудах сере­дній вміст фосфор­но­го ангі­дри­ду (P₂O₅) ста­но­вить 5,2%, при цьо­му апа­ти­то­вий кон­цен­трат після зба­га­че­н­ня містить до 37% P₂O₅ і 1,45% рід­кі­сних металів.Руди в цьо­му родо­ви­щі пред­став­ле­ні щіль­ни­ми кру­пнов­кра­пле­ни­ми апа­тит-кар­бо­на­тни­ми утво­ре­н­ня­ми, що вклю­ча­ють каль­ци­то­ві, доло­мі­то­ві поро­ди з домі­шка­ми олі­ві­ну, піро­ксе­ну, амфі­бо­лу та фло­го­пі­ту. У верх­ніх гори­зон­тах роз­ви­не­ні пухкі апа­тит-силі­ка­тні різно­ви­ди кар­бо­на­ти­тів. Апа­тит є най­більш стій­ким міне­ра­лом, що нако­пи­чу­є­ться в корі виві­трю­ва­н­ня. У кар­бо­на­ти­тах він зустрі­ча­є­ться у вигля­ді вкра­пле­них зерен роз­мі­ром 3–5 мм, суціль­них агре­га­тів у кон­та­кто­вих зонах з фені­та­ми, а також у про­жил­ко­вих зонах у вигля­ді дов­го­при­зма­ти­чних кри­ста­лів.

У каль­ци­то­вих та доло­міт-каль­ци­то­вих кар­бо­на­ти­тах пере­ва­жає без­барв­ний, зеле­ну­ва­тий і бла­ки­тну­ва­то-зеле­ний апа­тит. У доло­мі­то­вих кар­бо­на­ти­тах тра­пля­є­ться апа­тит жов­то­го, буро-чер­во­но­го або зеле­ну­ва­то-сіро­го забарв­ле­н­ня. Загаль­ні запа­си руди в Ново­пол­тав­сько­му родо­ви­щі ста­нов­лять 791 млн тонн, із сере­днім вмі­стом P₂O₅ – 5,2%.

Використання апатитів

Апа­ти­ти є основ­ною сиро­ви­ною для виро­бни­цтва міне­раль­них добрив, зокре­ма супер­фо­сфа­ту, амо­фо­су, діа­мо­фо­су та нітро­фо­ски, які забез­пе­чу­ють ґрунт необ­хі­дним фосфо­ром для під­ви­ще­н­ня вро­жай­но­сті сіль­сько­го­спо­дар­ських куль­тур. У хімі­чній про­ми­сло­во­сті апа­ти­то­ві руди пере­ро­бля­ю­ться на фосфор­ну кисло­ту, що вико­ри­сто­ву­є­ться не лише для виро­бни­цтва добрив, а й у хар­чо­вій про­ми­сло­во­сті (хар­чо­ві добав­ки, напої), фар­ма­цев­ти­ці, виро­бни­цтві мий­них засо­бів і водо­очи­щен­ні. Випа­ле­н­ня апа­ти­ту з вугле­цем дає еле­мен­тар­ний фосфор, який засто­со­ву­є­ться у виро­бни­цтві сір­ни­ків, вибу­хо­вих речо­вин, мета­лур­гії, напів­про­від­ни­ко­вій та скля­ній про­ми­сло­во­сті. Фосфа­ти, отри­ма­ні з апа­ти­ту, також вхо­дять до скла­ду кор­мо­вих доба­вок для тва­рин­ни­цтва, що покра­щу­ють ріст і роз­ви­ток худо­би.

Окрім виро­бни­цтва міне­раль­них добрив, фосфа­тів, фосфо­ру та фосфор­ної кисло­ти, апа­ти­ти широ­ко засто­со­ву­ю­ться в інших галу­зях про­ми­сло­во­сті. У мета­лур­гії їх вико­ри­сто­ву­ють як флю­си для зни­же­н­ня тем­пе­ра­ту­ри плав­ле­н­ня шла­ків та покра­ще­н­ня про­це­сів рафі­ну­ва­н­ня.

У хімі­чній про­ми­сло­во­сті апа­ти­то­ві спо­лу­ки є сиро­ви­ною для син­те­зу різних фосфо­рор­га­ні­чних спо­лук, які зна­хо­дять засто­су­ва­н­ня у виро­бни­цтві пла­стмас, мий­них засо­бів, мастиль­них мате­рі­а­лів та анти­пі­ре­нів. Крім того, апа­ти­ти вико­ри­сто­ву­ю­ться у виро­бни­цтві спе­ці­аль­них видів скла та опти­чних мате­рі­а­лів, зокре­ма в лазер­ній техні­ці. У біо­ме­ди­чних дослі­дже­н­нях гідро­кси­ла­па­тит є основ­ним ком­по­нен­том шту­чних кіс­тко­вих імплан­та­тів та покрит­тів для ендо­про­те­зів, зав­дя­ки сво­їй біо­су­мі­сно­сті та зда­тно­сті спри­я­ти осте­о­ін­те­гра­ції.

Отже, апа­ти­то­ві родо­ви­ща Укра­ї­ни містять зна­чні запа­си фосфа­тної сиро­ви­ни, при­да­тної для виро­бни­цтва міне­раль­них добрив та інших про­ду­ктів хімі­чної про­ми­сло­во­сті. Основ­ний про­ми­сло­вий інте­рес ста­нов­лять родо­ви­ща іль­ме­ніт-апа­ти­то­во­го та кар­бо­на­ти­то­во­го типу, такі як Стре­ми­го­род­ське та Ново­пол­тав­ське. Їхній потен­ці­ал може бути реа­лі­зо­ва­ний за умо­ви впро­ва­дже­н­ня суча­сних техно­ло­гій зба­га­че­н­ня та ком­пле­ксно­го вико­ри­ста­н­ня супу­тніх міне­ра­лів. Роз­ви­ток вітчи­зня­но­го видо­бу­тку апа­ти­ту зда­тний змі­цни­ти сиро­вин­ну неза­ле­жність Укра­ї­ни у сфе­рі фосфор­них добрив, зни­зи­ти імпорт­ну зале­жність та спри­я­ти роз­ви­тку хімі­чної про­ми­сло­во­сті.