基本介绍

磷灰石，是指磷以晶质磷灰石形式存在于火成岩和变质岩中的含磷矿石，是一系列含钙的磷酸盐矿物的总称。磷灰石是制造磷肥和磷素及其化合物的最主要矿物原料，最常见的磷灰石是氟磷灰石。按照加合阴离子不同，除氟磷灰石外，还有氯磷灰石，羟基磷灰石等。磷灰石的形状为玻璃状晶体、块体或结核，颜色多样，多为带锥面的六方柱形。磷灰石以副矿物见于各种火成岩中，在碱性火成岩中可以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岩，以胶磷矿为主。如中国湖北襄阳、云南昆阳和贵州开阳磷矿。也可由它们形成沉积变质矿床。由生物化学作用形成的海鸟粪磷矿，主要成分为羟基磷灰石。

磷灰石的化学成分为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%。晶体属六方晶系。最常见的矿物种是氟磷灰石Ca5(PO4)3F，其次有氯磷灰石Ca5(PO4)3Cl、羟磷灰石Ca5(PO4)3(OH)、氧硅磷灰石Ca5[(Si,P,S)O4]3(O,OH,F)、锶磷灰石Sr5(PO4)3F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。

矿物学特征

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。断口有贝壳状，有油脂光泽，有许多种磷灰石具有荧光。通常多种磷灰石含有杂质，如氟、碳、氯、铀、锰和其他稀有元素等。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。

偏光镜下：无色。一轴晶(-)。氟磷灰石：No=1.633，Ne=1.629，折射率随OH、Cl含量增高而增大；氯磷灰石：No=1.667，Ne=1.665；羟磷灰石：No=1.651，Ne=1.647。

生成方式

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。

当晶体较大时，晶形、颜色、光泽、硬度均可作为鉴定特征。若为细分散状态则需依靠化学分析鉴定。

应用

磷灰石是提取磷和制造农用磷肥的重要原料，颜色好结晶好的磷灰石可作为宝石或装饰材料。伴生元素多的磷灰石可以综合利用。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。

结构与形态

六方晶系，a0=0.943~0.938nm，c0=0.688~0.686nm；Z=2。晶体结构的基本特点为，Ca-O多面体呈三方柱状，以棱及角顶相连呈不规则的链沿c轴延伸，链间以[PO4]连结，形成平行于c轴的孔道，附加阴离子Cl-、F-、OH-充填于此孔道中也排列成链，坐标高度可变，并有缺席的无序-有序。F-Ca配位八面体角顶的Ca，也与其邻近的4个[PO4]中的6个角顶上的O2-相连。

产状与组合

磷灰石以副矿物见于各种火成岩中，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。

矿石学意义

矿业简史

中国最早发现和首先进行开采的磷矿是江苏海州磷矿。清朝同治年间发现海州磷矿(现名锦屏磷矿)，并于1914年对该矿正式开采。本世纪20至30年代地质学家曾对锦屏磷矿作了地质调查，1947年确认该磷矿为沉积变质磷矿床。新中国成立后国家首先对锦屏磷矿进行了勘探和开发。

1927～1928年两广地质调查所对西沙群岛的鸟粪矿床做过一些地质研究工作。1939年地质学家在云南作地质调查时发现了昆阳磷矿。1946年在调查研究淮南煤矿时发现了安徽凤台磷矿。1953年在贵州遵义松林发现了晚震旦纪陡山沱期磷块岩。此后陆续发现和相继开展工作的有鄂西宜昌磷矿、黔中开阳磷矿、鄂西荆襄磷矿等。自云南昆阳磷矿问世以来，云南滇池周围陆续发现海口、晋宁、安宁、江川等大型磷矿。在贵州继开阳磷矿发现后不久，又发现了瓮安磷矿。在湖北宜昌、荆襄磷矿找矿成果的启发下，发现了保康神农架和兴山磷矿。

新中国成立后，中国地质学家对前震旦系变质磷矿、震旦系陡山沱组及灯影组磷矿、下寒武统梅树村组及辛集组磷矿等，做了大量地质普查、勘探评价工作。此外对华北岩浆岩型磷灰石矿床、西沙群岛的鸟粪矿床及湖南、广西等次生磷矿床也做了地质研究工作。经过地质普查评价，对锦屏、肥东、宿松等前震旦系沉积变质磷灰岩矿床；开阳、瓮安、宜昌、荆襄、朝阳等震旦系陡山沱组磷块岩；昆阳、海口、雷波、马边和宁强等下寒武统梅树村组磷块岩矿床；中寒武统大茅群磷块岩矿床，以及河北涿鹿岩浆岩型磷灰石矿床等，都做了详细的地质勘探工作，求得了大量工业储量。

世界上出产宝石级磷灰石的国家有缅甸、斯里兰卡、印度、美国、墨西哥、巴西、加拿大、挪威、西班牙、葡萄牙、意大利、德国、马达加斯加、坦桑尼亚、中国等。

矿石应用

磷矿是指在经济上能被利用的磷酸盐类矿物的总称，是一种重要的化工矿物原料。用它可以制取磷肥，也可以用来制造黄磷、磷酸、磷化物及其他磷酸盐类，以用于医药、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、国防等工业部门。磷矿在工业上的应用已有一百多年的历史。

磷矿石按其成因不同，可分为磷灰石和磷块岩。磷灰石是指磷以晶质磷灰石形式出现于岩浆岩和变质岩中的磷矿石。磷块岩系指由外生作用形成、由隐晶质或显微隐晶质磷灰石及其他脉石矿物组成的堆积体。自然界中已知的含磷矿物大约有120多种，分布广泛。但是按其质和量都能达到可以开采利用的含磷矿物则不过几种。在工业上作为提取磷的主要含磷矿物是磷灰石，其次有硫磷铝锶石、鸟粪石和蓝铁石等。自然界中磷元素约有95%集中在磷灰石中。

加工方法

磷灰石有3种加工方法，即机械、酸法和热法加工。国内外都以酸法加工为主。

（1）酸法加工

用各种无机酸分解磷矿粉，所得产品主要是各种水溶性磷肥和磷酸盐。主要产品有：过磷酸钙、萃取磷酸、重过磷酸钙、磷酸铵、硝酸磷肥等。除过磷酸钙外都是高浓度磷肥或复合肥料。制造这些磷肥要求磷灰石P2O5≥28%，杂质含量和粒度应符合要求。

（2）热法加工

用磷灰石和硅石、含镁岩石配成适当比例，在高炉或电炉内经高温熔融后，经水淬制成钙镁磷肥等。

分类分布

羟基磷灰石

英文名：Hydroxyapatite

分子式：Ca10(PO4)6(OH)2

分子量：1004

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

结晶构造：六角晶系

产品规格：粉末、多孔颗粒、块状（非标定型）产品

应用领域：骨替代材料、整形和整容外科、齿科、层析纯化、补钙剂

制法：可由Ca(PO4)2和CaCO3按拟定比例在高温下反应同时注入高压水蒸气，粉末经NH4Cl水溶液洗涤后干燥而成，分多孔型和致密型两种，前者是粉料发泡后于1250℃烧结制备，后者成型后于1250℃烧结而成。

分布：广泛存在于人体和牛乳中，人体内主要分布于骨骼和牙齿中，牛乳内主要分布于酪蛋白胶粒和乳清中。

氟磷灰石

氟磷灰石是常见的钙氟磷酸盐矿物。在几乎所有的火成岩中和镁矿中都有它的存在。氟磷灰石具有玻璃光泽且有多种颜色，但以绿色为多。一般为柱状或厚板状晶体、粗粒到致密块状或瘤状。

将磷灰石磨成磷矿粉，直接作为酸性土壤肥料使用。矿粉的磨细度一般要求100目多于90%，要求矿石含P2O510%～20%，对其他杂质无特殊要求。