A cikk tartalma
FOSZFOR(Foszfor) - a Periódusos rendszer csoportjának 15. (Va) kémiai eleme, 15. atomszám, 30.974 atomtömeg. 23 ismert 24 P - 46 P foszforizotóp van, köztük egy stabil 31 P, és csak ez fordul elő a természetben. A 30 P izotóp felezési ideje 2,55 perc; ez az első radioaktív izotóp, amelyet Frederic és Irene Joliot-Curie 1934-ben mesterségesen állított elő.
Lehetséges, hogy a foszfort elemi formájában már a 12. században megszerezték. Alhid Behil arab alkimista a vizelet agyaggal és mésszel történő lepárlása során ezt bizonyítja a Párizsi Könyvtárban őrzött ősi alkímiai kézirat. A foszfor felfedezését azonban általában a tönkrement hamburgi kereskedő, Hennig Brand tulajdonítja. A vállalkozó alkímia volt annak érdekében, hogy megszerezze a filozófus követ és a fiatalság elixírjét, amelyek segítségével az ember könnyedén javíthatja anyagi helyzetét. Két hétig 50-60 vödör vizelet elpárologtatása után (kivette a katonák laktanyájából), majd ezt követően a száraz maradékot szénnel és homokkal erősen kalcinálták a retortában, Brandnek 1669-ben sikerült víz alatt kondenzálnia a kibocsátott gőzöket és kapjon kis mennyiségű sárga anyagot. Sötéten izzott, ezért Brand "hideg tűznek" (kaltes Feuer) hívta. Brand kortársai ezt az anyagot foszfornak nevezték, mivel képes sötétben világítani (ókori görög jwsjoroV). Általánosságban elmondható, hogy az ókortól kezdve minden olyan anyagot, amely képes sötétben fényt bocsátani, "foszfornak" nevezik. Tehát a "bolognai foszfor" széles körben ismert - bárium-szulfid.
Brand 1682-ben publikálta kutatásainak eredményeit, és most joggal tekintik a 15. elem felfedezőjének. A foszfor volt az első elem, amelynek felfedezését dokumentálják, és felfedezője ismert.
Óriási az érdeklődés az új anyag iránt, és Brand kihasználta - a foszfort csak pénzért demonstrálta, vagy kis mennyiséget aranyra cserélt. Számos erőfeszítés ellenére a hamburgi kereskedő nem tudta teljesíteni dédelgetett álmát - hogy aranyat nyerjen ólomból "hideg tűz" segítségével, ezért hamarosan eladta az új anyag receptjét egy bizonyos drezdai Kraftnak kétszáz tallérért. Az új tulajdonosnak sokkal nagyobb vagyont sikerült összegyűjteni a foszforon - "hideg tűzzel" egész Európát bejárta és bemutatta tudósoknak, magas rangú tisztviselőknek, sőt, jogdíjaknak is, például Robert Boyle, Gottfried Leibniz, Karl II. Bár a foszfor előállításának módszerét a legszigorúbb bizalom alatt tartották, 1682-ben Robert Boyle szerezte meg, de módszerét is csak a londoni Royal Society zárt ülésén jelentette be. Boyle módszerét halála után, 1692-ben hozták nyilvánosságra.
Sokáig a foszfort nem tekintették egyszerű anyagnak, és csak az 1770-es években Antoine Laurent Lavoisier francia vegyész a levegő összetételének tanulmányozására szentelt műveiben képes volt szilárdan megállapítani, hogy a foszfor elemi anyag.
A földkéreg foszfortartalmát 8 10–2 tömeg% -ra becsülik. A foszfor a Föld tizenegyedik leggyakoribb eleme, és a Naprendszer húsz leggyakoribb elemének egyike. A 15. elem számos meteorittípusban (köves és köves-vas) és a Holdon található. Például a vas-meteoritokban a foszfortartalom 0,02–0,94% (tömeg) tartományban ingadozik, a holdtalaj különféle mintáiban 0,05–0,32% (tömeg). Annak ellenére, hogy a geológusok a foszfort szennyező elemnek minősítik (a földkéreg nagy részének kőzeteiben annak tartalma csak 0,1%), kőzetképző, mivel egyes kőzetek szinte teljes egészében foszfátásványokból állnak. Szabad állapotban a foszfor a földön nem fordul elő, és a litoszférában szinte a legmagasabb oxidációs állapotban létezik, ortofoszfátion PO 4 3– formájában. Több mint kétszáz olyan ásvány ismert, amelyek jelentős (több mint 1%) mennyiségben tartalmaznak foszfort. A foszfát-lerakódásokat általában három csoportba sorolják: apatit-lerakódások, üledékes foszforitok és guano-lerakódások.
Apatitás- egyfajta foszforit, lehet mind magmás, mind tengeri (üledékes) eredetű. Körülbelül kétszáz évvel ezelőtt ezt az elnevezést egy ásványi anyagcsoportnak adták, és a görög nyelvről fordítva azt jelentette, hogy "megtévesztő" (ap át án), eredetileg ez volt az ásvány neve, amelyet gyakran összetévesztettek akvamarinnal, ametisztel vagy olivinnel. Az apatit ásványi anyagokat a fluorapatit Ca 5 (PO 4) 3 F (iparilag legjelentősebb), a hidroxi-apatit Ca 5 (PO 4) 3 (OH) és a klorapatit Ca 5 (PO 4) 3 Cl, a francolite (egyfajta karbonát-apatit) képviseli. (Ca, H 2 O) 10 (F, OH) 2 (PO 4, CO 3) 6, wilkeit Ca 10 (OH) 2 (PO 4, SiO 4, SO 4) 6, piromorfit Pb 10 Cl 2 (PO 4) , AsO 4) 6 és még sokan mások. A magmás apatit legnagyobb lerakódásai Oroszországban, a dél-afrikai országokban (lúgos komplex Palabora), Ugandában és Brazíliában találhatók. A világ legnagyobb magmás apatit lelőhelye - a nepheline szienitek Khibiny-hegysége - a Kóla-félszigeten fekszik, Kirovszk közelében. 1926-ban egy tudóscsoport nyitotta meg A. E. Fersman akadémikus vezetésével.
A világ foszforkészleteinek nagy része tengeri(üledékes)foszforitokés időjárási viszonyaik termékei. Feltételezzük, hogy óceáni eredetűek. A kereskedelmi szélövezet tengerparti régióiban a foszfátok hosszú időn keresztül lerakódtak a különféle szerves és szervetlen folyamatok miatt. A lerakódásban a foszforitok koncentrációja megnőtt a foszfátok lassú felhalmozódásának eredményeként. Az üledékes foszforitok legnagyobb lelőhelyei Marokkó (a világ foszfátkészleteinek 70% -a) és az USA Nyugat-Szahara, Kína, Tunézia, Kazahsztán tulajdonában vannak.
Guano (spanyol guanó) - a tengeri madarak (kormoránok, dögök és pelikánok) csontjainak és ürülékének bomlása során keletkező természetes üledékek, néha a guanó lelőhelyek eléri a százmillió tonnát. Guano ősidők óta ismert, még Kr.e. 200-ban. az ókori karthágóiak műtrágyaként használták a madárürüléket. A 19. század végén - a 20. század elején. felfedezték a perui "madár-szigeteket", amelyeket az ott élő nagyszámú (mintegy 20 millió) tengeri madár miatt neveztek el. Azokban a napokban a perui kormány valódi jövedelmet kapott abból, hogy nagyszámú turistát vonzott a Madár-szigetekre, és óriási mennyiségű guanót adott műtrágyának. Az elmúlt negyven évben a perui halászok tevékenysége miatt a guanát termelő madarak populációja erőteljesen (4-szer) csökkent, így a perui "Madár-szigetek" némelyike általában üres. A legnagyobb guano-lelőhelyek Afrika, Dél-Amerika, Kalifornia és a Seychelle-szigetek partjai mentén találhatók. Az erősen bomlott guano főleg a CaHPO 4 monetitból és a b-Ca 3 (PO 4) 2 vitlockitból áll.
A foszfátok világtermelése (2002) évente 135 millió tonna. A világ legnagyobb foszfáttermelője az Egyesült Államok (a világtermelés 26% -a). A fejlesztés folyamatban van Floridában (Bone Valley képződés), Észak-Karolinában, Idahóban és Utahban. A Marokkói Királyság (Nyugat-Szaharával együtt) a második legnagyobb foszfátérc termelő (17,3%) és a legnagyobb exportőr. A foszforitokat három körzetben bányásszák: Kuribge, Yussufii és Ben-Gerir. A fő lelőhely (Khouribga) Casablancától 120 km-re délre található. Marokkóban a foszforitkészletek összege 64 milliárd tonna, feltárt 10 milliárd tonna (a világ bizonyított készleteinek 60% -a). A termelés szempontjából a harmadik helyen Kína áll (16,7%), a negyedik helyen - Oroszország (10,5%). A foszfor-nyersanyagok fő forrása Oroszországban a Kola-félszigeten található apatit-nepheline ércek. A mező felfedezése óta eltelt több mint hetven év alatt több mint 570 millió tonna apatit koncentrátumot állítottak elő. Jelenleg a Khibiny-hegységben 10 feltárást tártak fel, amelyek teljes tartaléka 3,6 milliárd tonna, és általában a Kola-félsziget érckészlete mintegy 20 millió tonna. Figyelembe véve, hogy az elmúlt időszakban kevesebb mint másfél milliárd tonnát bányásztak, az apatit tartalékai Oroszországban még sok évig elegendőek lehetnek.
Az ipari lelőhely általában hektáronként legalább 6000 tonna foszfátkőzetnek számít. Nyílt gödrökben a foszfátot lehúzó kotrókkal extrahálják. Először eltávolítják a homoklerakódásokat és a hulladékkőzetet, majd kinyerik a foszfátércet. A kőfejtőktől a koncentrátorokig az érc vizes hígtrágya formájában acélcsöveken keresztül (több kilométeres távolságon keresztül) táplálható.
A tengervízben az összes szervetlen foszfor csak ortofoszfát-anion formájában található meg. A tengervízben a foszfor átlagos koncentrációja nagyon alacsony és 0,07 mg R / liter. Az Andamán-szigetek régiójában magas a foszfortartalom (kb. 12 μmol / l). A teljes óceáni foszformennyiséget a becslések szerint 9,8 · 10 10 tonnára becsülik.
A foszfor a Föld légkörében teljesen hiányzik.
A foszforallotrópia kérdése összetett és nem teljesen megoldott. Általában egy egyszerű anyag három módosítását különböztetik meg - fehér, piros és fekete. Néha fő allotróp módosításoknak is nevezik őket, ami azt jelenti, hogy az összes többi ennek a háromnak a változata. Különböző színű és árnyalatú amorf foszfor van - az élénkvöröstől a lila és a barnáig.
Fehér foszfor(sárga foszfor, tetrafoszfor) P 4, az egyszerű anyag legaktívabb, legillékonyabb, átfogóan vizsgált és egyúttal metastabil formája. Tiszta formájában színtelen üveges anyag, amely erősen megtörik a fényben. A fehér foszfornak különleges fokhagymaszaga van, tapintása zsíros, puha és késsel könnyen vágható. Az ipari termék lehet szalmasárgától a barnavörösig és barna színű. Vörös foszfort, arzént, szénhidrogén nyomokat és gyantákat tartalmaz, mint észrevehető szennyeződés. A tiszta anyag olvadáspontja 44,1 ° C, forráspontja 280 ° C (bomlik), és a sűrűsége 1823 kg / m 3 (293 K). A fehér foszfor vízben gyakorlatilag nem oldódik, de szobahőmérsékleten oldódik nem poláros szerves oldószerekben: benzol (3,7 g / 100 g C 6 H 6), szén-tetraklorid (1,27 g / 100 g CCl 4), dietil-éter ( 1,39 g / 100 g Et20). Jó oldószerek a folyékony ammónia és a kén-dioxid, a legjobb a szén-diszulfid, amelynek 100 g-jában több mint 1000 g fehér foszfor oldódik fel.
A fehér foszfornak két polimorf módosulata van. Az alfa forma rendes hőmérsékleten stabil, köbös rácsú, nagyon nagy egységsejtje van, amely 56 P 4 molekulát tartalmaz.
A tetrafoszfor kémiailag nagyon aktív, finoman diszpergált állapotban van
P4 + 5O2 = P4O10.
A fehér foszfort vízréteg alatt tárolják, vágják és olvasztják fel, ami meglehetősen biztonságos.
A foszfor klór atmoszférában meggyulladva kloridok keverékét képezi:
P4 + 6Cl2 = 4PCl3
P4 + 10Cl2 = 4PCl 5.
Brómdal és jóddal kölcsönhatásban trihalidokat ad, fluorban égve pentafluoridot képez. Lúgos oldatokkal hevítve a fehér foszfor aránytalanul foszfint (hidrogén hozzáadásával) és foszfinsav (hipofoszforsav) sóvá alakít:
2P 4 + 3Ba (OH) 2 + 6H 2 = 2PH 3 + 3Ba (H 2 PO 2) 2
A fehér foszfor meglehetősen erős redukálószer - kiszorítja a réz, az ólom, a higany és az ezüst sóinak oldatait:
P 4 + 10CuSO 4 + 16H 2 O = 4H 3 PO 4 + 10Cu + 10H 2 SO 4.
Ezért ajánlott fehér foszforral való mérgezés esetén erősen hígított réz-szulfát-oldatot inni.
Gyenge melegítés esetén a foszfort kén, tionil-klorid oxidálja, és a szilárd KClO 3, KMnO 4, KIO 3 kölcsönhatása robbanásveszélyessé válhat.
Sötétben megfigyelheti a fehér foszfor hideg zöldes ragyogását, amelyet a foszforgőzök oxidációjának folyamatos elágazó láncreakciója okoz. N. N. Semenov szovjet fizikus és vegyész 1920-as évekbeli tanulmányának eredményei alapján létrehozták az elágazó láncreakciók elméletét. Semenov bevezette a felső és az alsó gyulladási határok és az általuk korlátozott terület fogalmát - egy gyújtási félszigetet, amelyen kívül a foszforgőzök oxidációs reakciója nem elágazó.
A fehér foszfor rendkívül mérgező, 0,05–0,1 g dózis halálos kimenetelű az ember számára. Képes felhalmozódni a testben, és a csontszövet (különösen az állkapocs) nekrózisát okozni.
Fekete foszfor- termodinamikailag az elem legstabilabb és kémiailag legkevésbé aktív formája. Először 1914-ben nyerte el nagy sűrűségű (2690 kg / m 3) kristályos átalakítás formájában Percy William Bridgman amerikai fizikus fehér foszforból 2 10 9 Pa (20 ezer atmoszféra) nyomáson és 20 ° C hőmérsékleten. 200 ° C-on az egyik oldószerben. A fehér foszfortól eltérően a fekete foszfort szinte lehetetlen meggyújtani. Néhány jellemzője szerint grafitra hasonlít, például vezető. Bizonyíték van a fekete foszfor három kristályos módosításának létezésére. Ezenkívül leírják az amorf fekete foszfort. 220-230 ° C hőmérsékleten és 13 000 atmoszféra nyomáson a fehér foszfor szinte azonnal fekete kristályossá válik. Enyhébb körülmények között amorf anyag képződik.
Vörös foszfor- nem eléggé tanulmányozott formája egy egyszerű anyagnak. Jelentések léteznek kristályos formában, de a szerkezetet még nem sikerült teljesen megállapítani, de polimer szerkezetét bizonyították. Az amorf vörös foszforot 1847-ben fedezte fel Svédországban Anton Ritter von Kristelli Schrötter kémia professzor - zárt ampullában melegítette a fehér foszfort szénmonoxid (II) atmoszférában 500 ° C-on. lila. A vörös foszfor sűrűségértékei az előállítási módtól függően 2000-2400 kg / m 3 tartományban vannak. Reakciókészségét tekintve az amorf foszfor lényegesen alacsonyabb a fehérnél: magasabb hőmérsékleten meggyullad, sötétben nem világít és nem lép kölcsönhatásba lúgos oldatokkal. A vörös foszfor nem illékony, egyetlen oldószerben sem oldódik fel, csak ólom- és bizmutolvadékokban oldódik fel. A fehértől eltérően nem mérgező, nedves levegőben fokozatosan oxidálódik, és foszforsavak keverékévé válik. A vörös foszfor lassú oxidációja magyarázza annak látszólagos higroszkopikus jellegét.
Az olvadt ólomból 1865-ben a foszfor kristályosítása során Johann Wilhelm Hittorf német fizikus lila foszfor (Hittorf foszfor) kristályait kapta. Szerkezete mára pontosan kialakult. Közvetett adatok alapján feltételezzük, hogy Hittorf foszforja a vörös foszfor nagykristályos módosulata.
A foszfor bármilyen módosításának atmoszférikus nyomáson történő melegítésének eredményeként gőz keletkezik, amely tetraéderes P4 molekulákból áll. 800 ° C feletti hőmérsékleten a tetrafoszfor észrevehető disszociációja P2 molekulák képződésével kezdődik. Az atomgőz képződésével történő további bomlás mértéke még 2000 ° C nagyságrendű hőmérsékleten sem haladja meg a néhány százalékot. A foszforgőzök kondenzációja vagy olvadékának megszilárdulása során mindig metastabil fehér módosítás képződik.
Brand felfedezése óta száz éve az elemi foszfor egyetlen forrása a vizelet. 1743-ban Margraf továbbfejlesztette az elem vizeletből történő kivonásának módszerét, és azt javasolta, hogy a száraz maradékhoz káliumot adjunk desztilláció után. A hamburgi alkimista és más kutatók azért tudtak foszfort nyerni, mert a száraz maradék legfeljebb 10% nátrium-foszfátot tartalmaz, amelyet 800-1000 ° C hőmérsékleten szén képes csökkenteni. A 18. század végére. a vizeletet csontok váltották fel. Johan Gang 1769-ben bebizonyította, hogy a csontok nagy mennyiségű foszfort tartalmaznak. 1771-ben Karl Scheele kifejlesztett egy módszert a foszfor kinyerésére csonthamuból kénsavval történő kezeléssel és a képződött savfoszfátok szénnel történő redukálásával melegítés közben. 1829-ben Friedrich Wöhler fehér foszfort nyert a csontliszt szilícium-dioxid, agyag és szén keverékével történő melegítésével. Az így létrejött reakció képezte az alapját a modern ipari foszfortermelésnek. Azokban a napokban a Wöhler-módszer nem volt elterjedt, mivel a folyamat magas hőmérsékleten zajlott, amely akkor az iparban nem volt elérhető, ezért hosszú ideig Scheele-módszerrel nyerték a foszfort. Az első foszforgyárat Németországban 1834-ben építették. Oroszországban a foszforgyártást egy fiatal üzletember, Evgraf Tupitsin szervezte 1871 decemberében. Az üzemet a Danilikha folyón építették Permben, és tizenkét épületből állt. A foszfort csontokból nyerték, és sokkal olcsóbb volt, mint az idegen foszfor. Az akkor Oroszországban elfogyasztott foszfor legnagyobb részét a Tupitsin-gyárban állították elő, bár sok kis foszforgyár volt: Vologdában, Kalugában, Borovichiban és más városokban. Jelentős sikert ért el a foszfor előállítási folyamatában James Redman angol mérnök, aki szabadalmaztatta a fehér foszfor előállításának folyamatát elektromos kemencékben. A sok technológiai nehézség ellenére 1891-ben Angliában és Franciaországban megkezdődött a foszfor ipari előállítása Redman-módszerrel. Az elektrotermikus módszer európai bevezetése előtt az Orosz Birodalom a világon a harmadik helyet szerezte meg a foszfor előállításában, de aztán egy nagy exportőrből importőrré vált, mivel az angol foszfor olcsóbb volt, mint a csontokból nyert hazai foszfor.
Most a foszfor előállításában az elektrotermikus módszer a fő. A folyamat kémiai összetevője a Wöhler-reakción alapul, nyersanyaga a kalcium-foszfát (foszforit-koncentrátum). Kvarchomok és koksz keverékében melegítik kemencében körülbelül 1300 ° C hőmérsékleten. Először a szilícium-dixid kiszorítja a foszforsavanhidridet foszfátból, amelyet ezután szénnel elemi foszforrá redukálnak. A folyamat két reakcióegyenlettel írható le:
2Ca 3 (PO 4) 2 + 6SiO 2 = 6CaSiO 3 + P 4 O 10
P4O10 + 10C = 10CO + P4.
Vagy összefoglalva:
2Ca 3 (PO 4) 2 + 6SiO 2 + 10C = 6CaSiO 3 + 10CO + P 4.
Foszforvegyületek. Bizonyos fokú konvencióval azt mondhatjuk, hogy számos vegyületében a foszfor a következő oxidációs állapotokban lehet: –3, –1 és 0-tól +5-ig. Ha azt feltételezzük, hogy a foszfinban (PH 3) a foszfor a legalacsonyabb –3 oxidációs állapotban van, akkor minden furcsa oxidációs állapotot az oxigénatomok egymást követő foszforhoz adása eredményez, amelyek mindegyike két elektronot húz le. Ezenkívül egyes anyagokban a P - P kötések kialakulásának lehetősége +2 és +4 oxidációs állapotok megjelenéséhez vezet.
P –3: PH3 foszfin, trietil-foszfin P (C 2H 5) 3;
P –1: trietil-foszfin-oxid PO (C 2 H 5) 3 és dimetil-klór-foszfin P (CH 3) 2 Cl;
P 0: egyszerű anyag;
P +1: foszfinsav és dietil-foszfinsav:
P +2: hipodifoszforsav és származékai:
P +3: foszfonsav, alkil-foszfonsavak és származékaik:
P +4: hipofoszforsav és származékai:
P +5: foszforsavak és származékaik:
A legfontosabb szervetlen foszforvegyületek:
Foszfin PH 3 (hidrogén-foszfid), jellegzetes fokhagymaszagú, színtelen gáz. A tiszta foszfin csak 150 ° C-on gyullad meg a levegőben, de általában szennyeződésként az aktívabb difoszfin (P 2 H 4) nyomait tartalmazza, ezért szobahőmérsékleten spontán meggyullad a levegőben. A foszfin oxidálásakor foszforsav képződik:
PH 3 + 2O 2 = H 3 PO 4.
A hidrogén-foszfid vízben oldódik, és semleges oldatot képez. A foszfin gyenge bázikus tulajdonságokkal rendelkezik. Csak a legerősebb savak protonálják (protont kötnek) (a PH 4 + ion képződésével):
PH 3 + HI = PH 4 I.
A kapott foszfóniumsók termikusan instabilak és vízzel bomlanak.
A foszfint a fehér foszfor lúgban történő feloldásával, ásványi savoldatok fémfoszfidokon történő hatásával vagy a foszfonsav hőbontásával nyerhetjük:
Mg3P2 + 3H2S04 (oldat) = 2PH3 + 3MgS04
4H 3 PO 3 = PH 3 + H 3 PO 4.
A mocsarakban néha megjelenő "vándor tüzek" a foszfin spontán égésének következményei, amely a szerves foszfor-éterek biokémiai redukciója miatt keletkezik.
Foszfin szerves foszforvegyületek és nagy tisztaságú foszfor szintézisében alkalmazzák.
A hidrogén-foszfid rendkívül mérgező gáz. A halálos kimenetel félórás légköri tartózkodás után figyelhető meg 0,05 mg / l PH 3 koncentrációval.
Foszfinsav (elavult hipofoszfor) H 3 PO 2, színtelen, levegőben terjedő és vízben könnyen oldódó kristályok, Tm 26,5 ° C. Az iparban fehér foszfor forralásával nyerik Ca (OH) 2 vagy Ba (OH) 2 iszap vizes szuszpenziójával. A képződött kalcium-hipofoszfitot nátrium-szulfáttal vagy kénsavoldattal kezeljük, így nátrium-hipofoszfitot vagy szabad savat kapunk, amelyek kereskedelmi termékek.
A foszfinsav csak egyszeresen helyettesített sókat képez (a K 2 HPO 2 kivételével). Az egyensúly spektroszkópiailag bizonyított:
Hevítéskor a hipofoszforsav bomlik, és összetett termékkeveréket képez.
A savat és sóit széles körben használják redukálószerként (például nikkelezésnél), antioxidánsokat alkidgyantákban és stabilizátorokat sok polimerizációs reakcióban.
Foszfor (III) -oxid (foszfor-anhidrid) P 4 O 6. Színtelen, kristályos, nagyon mérgező, kellemetlen szagú anyag. T pl 23,8 ° C. Szerkezete a fehér foszfor szerkezete alapján könnyen ábrázolható:
Az elemi foszfor nem teljes oxidációjával nyerik, majd szén-diszulfidból történő átkristályosítással tisztítják a szennyeződéstől.
A P 4 O 6 hevítésre bomlik, vízzel foszfonsavat képez, hevesen reagál halogénekkel, könnyen ként köt le:
P4O6 + 6H20 = 4H3P03
3P4O6 + 12Br2 = 8POBr3 + P4O10
P 4 O 6 + 4S = P 4 O 6 S 4.
Foszfonsav A H 3 PO 3 egy színtelen, kristályos, nagyon higroszkópos anyag, olvadáspont: 74 ° C. Jól oldódik vízben, amelyet a foszfor-triklorid és víz vagy vízmentes oxálsav kölcsönhatásával nyernek:
PCl 3 + 3H 2 C 2 O 4 = H 3 PO 3 + 3CO 2 + 3CO + 3HCl.
A foszfonsav (gyakrabban foszfornak nevezik) kétbázisú, mivel egy hidrogénatom kötődik a foszforhoz, bár bizonyíték van arra, hogy az egyensúly erősen jobbra tolódik:
P (OH) 3 "H 2 PO 3 H
Háromszubsztituált fémfoszfit nincs, de háromszubsztituált szerves észtereket - P (OC2H5) 3 - nyertünk.
A savas oldat melegítésével hidrogén és foszforsav képződik.
A foszfonsav és sói korlátozottan alkalmazhatók redukálószerként.
Foszfor-triklorid A PCl 3 csípős, kellemetlen szagú folyadék, amely a levegőben füstöl. Olvadáspont: 75,3 ° C, Tm –40,5 ° C. Az iparban úgy kapjuk, hogy száraz klórt vezetünk át a vörös foszfor szuszpenzióján keresztül PCl 3-ban. Jól oldódik sok szerves oldószerben, vízzel szinte teljesen hidrolizálva:
PCl3 + 3H20 = H3P03 + 3HCl.
Széles körben használják a szerves szintézisben.
Foszfor-pentaklorid A PCl 5 halványsárga, kellemetlen szagú zöldes árnyalatú kristályos anyag. A kristályok ionos szerkezetűek. T levegő 159 ° C. A PCl 3 klórral vagy S 2Cl 2-val történő kölcsönhatásával nyerjük
PCl 3 + Cl 2 = PCl 5
3PCl 3 + S 2Cl 2 = PCl 5 + 2PSCl 3.
Vízzel trioxikloriddá hidrolizálva:
PCI 5 + H20 = POCI3 + 2HCl
Széles körben használják más foszforvegyületek előállításában és szerves szintézisben.
Foszfor (V) -oxid (foszforsavanhidrid) P 2 O 5. A foszfor-pentoxid többféle polimorf módosulása ismert, amelyek közül a legfontosabb az úgynevezett H-forma, és ezt a formát állítja elő az ipar, amikor a foszfort száraz levegő feleslegében elégetik. A H-forma fehér kristályos, rendkívül higroszkópos por, amely 359 ° C-on szublimálódik. Amikor a nedvesség felszívódik a levegőből, metafoszforsavak komplex keverékévé válik, de ha felesleges meleg vízzel kölcsönhatásba lép, foszforsavvá válik. sav:
P4O10 + 6H20 = 4H3P04.
"Gyémántszerű" szerkezetének egy töredéke könnyen megszerezhető a P 4 O 6 esetében:
A foszfor-anhidrid a leghatékonyabb szárítószer. Ennek köszönhetően széles körben használják a laboratóriumi gyakorlatban. Dehidrálja a tömény kénsavat, salétromsavat, perklórsavat és más savakat, valamint számos szerves vegyületet:
4HNO3 + P4O10 = 2N2O5 + 4HPO3
2H 2SO 4 + P 4 O 10 = 2SO 3 + 4HPO 3.
A gyakorlatban a P 4 O 10 dehidratáló képességét bonyolítja az, hogy felületén sűrű foszforsav-film képződik. Ez részben elkerülhető foszforsavanhidrid és üveggyapot keverékének alkalmazásával.
Foszfor (V) -oxid- kondenzáló és dehidratáló szer szerves és szervetlen szintézisben. Katalizátor (kovaföldön támogatva) izobutilén polimerizációhoz.
Ortofoszforsav gyakran egyszerűen foszforos, H 3 PO 4. Színtelen kristályok, terjednek a levegőben. Tm 38,5 ° C. A foszforsavat 1680-ban írta le először Robert Boyle, aki megállapította, hogy a foszfor égéstermékeinek vizes oldata savas tulajdonságokkal rendelkezik. Az iparban a foszforsavat kétféle módon állítják elő: a foszforsavanhidrid vízben történő oldásával ("száraz" eljárás) és az apatit-koncentrátum 85-90% -os kénsavval történő kezelésével ("nedves" eljárás):
Ca 10 (PO 4) 6 F 2 + 10H 2SO 4 + 20H 2 O = 6H 3 PO 4 + 2HF + 10CaSO 4 2H 2 O
A második módszer gazdaságosabb, és a sav nagy részét (műtrágyák előállítására) ily módon állítják elő, de az első módszerrel tiszta H 3 PO 4-et nyerünk.
A foszforsav hárombázisú, de a harmadik szakasz disszociációs állandója nagyon kicsi (K 3 = 4,4-10-1), ezért vizes oldatban titráljuk ( cm... TITRÁLÁS) csak hidrofoszfátra, azaz mint kétalapú. Egy-, két- és háromszubsztituált szervetlen foszfátokat képez.
A foszforsavat széles körben használják a kohászatban - fémfelületek tisztítására, maratására és elektropolírozására. A hígított savat "rozsdaátalakítóként" használják, mivel a vas és az acél felületén egy savas vas-foszfát oldhatatlan filmet képez, amely megvédi a fémet a korróziótól. Sok építőanyagban kötőanyagként is használják. Az ételsavat üdítők és sok más élelmiszer gyártásához használják.
Az ammónium-foszfátok tűzállóságot kölcsönöznek a fának. A kalcium- és nátrium-foszfátokat széles körben használják az élelmiszeriparban (sütőpor, tejtermékek stabilizálói), a fogkrémek és a tisztítószerek alkotórészei. Ezenkívül az alkálifém-foszfátok egyik legfontosabb alkalmazása a puffer rendszerek előállítása, amelyek közül a legismertebb a KH 2 PO 4 és a Na 2 HPO 4 keveréke.
Az élet nem létezhet foszfor nélkül, ez az elem mind a szubmikroszkópos részecskék - vírusok, mind a magasan szervezett élő rendszerek - állatok és emberek számára szükséges.
A foszfor az emberi test hatodik leggyakoribb eleme oxigén, hidrogén, szén, nitrogén és kalcium után. A foszfor mennyisége a testtömeg 1–1,5% -a.
Számos fontos funkciót lát el a foszforvegyületek az emberi testben:
A csont és a fogak integritásának növekedése és fenntartása... A csontok a testben lévő teljes foszfor (hidroxi-apatit formájában) körülbelül 85% -át tartalmazzák.
Részvétel katabolikus és anabolikus reakciókban... Különösen fontosak a foszfortartalmú koenzimek - alacsony fehérjetartalmú, nem fehérje jellegű anyagok, amelyek enzimek összetételében hatnak és szükségesek a specifikus katalitikus átalakításokhoz. Néhány koenzim sokak által jól ismert - adenozin-trifoszfát (ATP), nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát (NADP), flavin-mononukleotid (FMN), piridoxal-foszfát, tiamin-pirofoszfát, A koenzim és mások. Minden koenzimnek sajátos funkciója van a sejtben. Például az ATP hidrolízise ADP-vé egy reakció, amelyhez kapcsolódva a potenciálisan endergonikus reakciók (energiaelnyeléssel) exergonissá (energiakibocsátással) alakulnak át, ami szükséges a legfontosabb biokémiai folyamatok megvalósításához.
Előfutárként szolgál a foszfolipidek szintézisében - foszforsav-észterek és lipidek (glicerin- vagy szfignozin-maradékokat, zsírsavakat és foszforsavat tartalmaznak). A foszfolipidek érdekes tulajdonsággal bírnak - vízben (a foszfát miatt) és olajban (a zsírsav szénhidrogénmaradékának köszönhetően) egyaránt feloldódnak, és ez a jellemző tulajdonság a sejtmembránok fontos alkotórészévé teszi őket, mivel az ilyen membránszerkezet lehetővé teszi a behatolást a sejtbe (vagy tőle) mind a vízben, mind a zsírban oldódó tápanyagokra.
Előfutárként szolgál a DNS és az RNS szintézisében. Ezeket a genetikai információ hordozókat Misher először 1869-ben izolálta és nukleinnak nevezte el. Misher meghatározta a nuklein jelentős mennyiségű foszfor tartalmát. A DNS és az RNS kettős szálú tekercselt polimer molekula. Gerincüket a pentózisok (a dezoxiribóz a DNS-ben és a ribóz az RNS-ben) és a foszfát maradványai alkotják. A foszfor fontosságát az RNS és a DNS integritásának fenntartásában a radiofoszforral jelölt fágokkal (baktériumsejteket megfertőző vírusok) végzett kísérletek igazolták. Öngyilkos fágoknak hívták őket, mivel a radioaktív foszfor lebomlásával a nukleinsav szerkezete annyira károsodik, hogy halálossá válik a vírus számára.
Részt vesz (a testben körülbelül 1% P) a testnedvek és sejtek pufferkapacitásának létrehozásában.És ez az.
Valamennyi élő organizmusban a 15. számú elem kizárólag ortofoszfát-anion vagy foszforsav szerves észterei formájában található meg (valójában szervetlen foszfát formájában), ezért a "foszfor" kifejezés mellett a biológiai egy elem szerepe, gyakran használják a "szervetlen foszfát" fogalmát.
A foszfátok óriási jelentőségűek az emberi táplálkozásban. Szinte az összes foszfort az emberi test szervetlen foszfátok formájában szívja fel, átlagosan az étellel elfogyasztott foszfor körülbelül 70% -a szívódik fel. A napi szükséglet az elemre terhes és szoptató nők esetében 1500 mg, 2-6 éves gyermekek számára 800 mg, 10-12 éves gyermekek - 1200 mg, felnőttek számára 800 mg.
A foszfátok természetbeni előfordulása miatt a felnőttek szokásos napi étrendje 7-10-szer több foszfort tartalmaz, mint a napi szükséglet, ezért nagyon ritkán találkozunk olyan esetekkel, amikor ennek az elemnek a szervezetben nem elegendő a bevitele. Az étrendben a kalcium és a foszfor helyes kombinációja fontosabb, mivel a csontszövet kialakulása mindkét elemhez társul. Észrevették, hogy ha a szervezetből hiányzik a kalcium, akkor általában foszforfelesleget észlelnek, és fordítva. Részletes tanulmányok lehetővé tették annak megállapítását, hogy az étkezésből származó optimális napi foszforbevitel egyenértékű a kalciuméval, vagyis az ételnek ugyanolyan mennyiségű foszfort és kalciumot kell tartalmaznia tömeg szerint (a kivétel a csecsemőkre vonatkozó norma). Az alábbiakban bemutatunk néhány példát a közönséges ételek foszfor- és kalciumtartalmára:
| Termék | Ca, mg / 100 g | P, mg / 100 g | Ca / P |
| Sült marhahús | 12 | 250 | 0,05 |
| Teljes tej | 118 | 93 | 1,26 |
| Főtt bab | 50 | 37 | 1,35 |
| Sült tőkehal | 31 | 274 | 0,11 |
| Kenyér | 84 | 254 | 0,33 |
| Krumpli | 7 | 53 | 0,13 |
| Almák | 7 | 10 | 0,70 |
| Tyúk tojás | 54 | 205 | 0,26 |
Ismertek olyan betegségek is, amelyek az élelmiszerben található szervetlen foszfátfelesleggel járnak.
A foszforvegyületek felhasználási területe hatalmas, és nem lehet átfogó áttekintést adni róla. AE Fersman meghatározása: "A foszfor az élet eleme ..." széles körű megerősítést talál. A foszfor nemcsak a biológiai élet, hanem a mindennapi élet eleme, sőt, a foszfortartalmú vegyületeket a mezőgazdaságban, az orvostudományban, a farmakológiában, a tudományos kutatásban, az élelmiszer- és vegyiparban, az építőiparban, a kohászatban, a technológiában és végül a mindennapokban használják élet. Ez nem mindig volt így, és Brand felfedezése után sokáig kiderült, hogy a foszfor sok rossz történetben szerepel, az egész maga Brand és hívei spekulációival kezdődött. Ezenkívül "titokzatos" villogó feliratok a templom falain és a "gyertyák öngyulladásának csodája". Hosszú ideig előítéletek és babonák társultak a "vándorló" fényekhez, amelyek néha a mocsarak felett jelennek meg, és a foszfin spontán égésének következményei.
A kivont foszfátérc legnagyobb részét (80–90%) műtrágyák előállítására használják. 1799-ben bebizonyosodott, hogy a foszforra szükség van a növények normális életéhez. A biomasszában felhalmozódó foszfor eltűnik a talajból. Évente a világ betakarítása több millió tonna foszfort vesz el a mezőkről nitrogénnel és káliummal együtt, ezért meg kell újítani erőforrásait a termékeny rétegben. Az ókorban az emberek trágyával, csontokkal és guanóval műtrágyázták a talajt. Az első mesterséges foszfor-műtrágyát - a szuperfoszfátot - Angliában 1839-ben kapta meg Lauz, 1842-ben pedig ott szervezték meg első ipari termelését. Oroszországban 1868-ban jelent meg az első vállalkozás a szuperfoszfát előállítására. Most az apatit kénsavval történő kezelésével állítják elő:
Ca10 (PO4) 6F2 + 7H2S04 = 3Ca (H2P04) 2 + 7CaSO4 + 2HF.
Az oldalt előállított kalcium-szulfátot nem választják szét.
Értékesebb termék a dupla szuperfoszfát, mivel háromszor több foszfort tartalmaz, az apatit foszforsavval történő kezelésével nyerik:
Ca 10 (PO 4) 6 F 2 + 14H 3 PO 4 + 10 H 2 O = 10Ca (H 2 PO 4) 2 H 2 O + 2 HF.
A csak egy foszfort tartalmazó műtrágyák termelésének aránya csökken, és egyre összetettebb két vagy három tápanyagot tartalmazó műtrágyák termelődnek. Az Oroszországban előállított foszfor-műtrágyák nagy része ammofosz, diammofosz és azofosz. Éves foszfátműtrágya-termelés a 21. század elején. 41 millió tonna volt, és az összes műtrágya összmennyisége - 190 millió tonna. A foszfáttrágyák fő termelői Marokkó, az USA és Oroszország, a fő fogyasztók pedig Ázsia, Latin-Amerika és Nyugat-Európa.
Az alkalmazott műtrágya szükséges összetétele és hatékonysága a talaj jellemzőitől függ, például a pH-tól, de a foszfát műtrágyák oldhatósága határozza meg azt az időt, amely alatt a növények felszívják, és az asszimilált foszfor arányát, amely általában kicsi és körülbelül 20%.
Jurij Krutjakov
Irodalom:
Figurovsky N.A. Az elemek felfedezése és nevük eredete... M., Science, 1970
Foszfor a környezetben... Ed. E. Griffith. M., "Világ", 1977
Foszfor technológia... Ed. V.A. Ershova. L., "Chemistry", 1979
Corbridge D. Foszfor: a kémia, a biokémia, a technológia alapjai... M., "Világ", 1982
Népszerű kémiai elemek könyvtár... M., Science, 1983
Online források: Foszfor: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/phosphate_rock/
A szántóföldek szerte a világon zsugorodnak. Feltételezzük, hogy 2050-re az egy főre eső területük mutatói 2-szeresére csökkennek, ami összefügg a népesség növekedésével, az urbanizációval, az aszályokkal és a környezeti problémákkal. 2050-ben körülbelül 9 milliárd ember alakítja majd az élelmiszer iránti keresletet, ami a jelenlegi szinthez képest 70% -kal növeli a termelést. Természetesen ez az emberiség globális kihívásainak egyike, amelyet az évek során egyre egyértelműbben érezni fogunk.
Ennek leküzdésére az egyik módszer a mezőgazdasági technológiák fejlesztése, ideértve az ásványi műtrágyák használatát is, amelyek közül a leggyakoribb a nitrogén, a foszfor és a hamuzsír. A műtrágyák jelentős részének alapanyagaként használt foszfátok iránti kereslet az évek során jelentősen megnő. És ennek az ásványnak kategorikus alternatívái hiányában az ahhoz való hozzáférés számos ország élelmezésbiztonságának fontos eleme lesz. A "fehérarany", amellyel az utóbbi években foszfátokat hívtak, akár háborúkat is okozhat a Földön, mint manapság az olaj.
A lerakódások kimerülése miatt a bolygó azon kevés régiójának egyike, ahol elegendő mennyiségben maradnak, Marokkó lesz. A világ foszforitkészleteinek (foszforelemeket tartalmazó ércek) legfeljebb 75% -át tartalmazza, és ma az ásványi műtrágyák és az ezekhez használt nyersanyagok piacának meghatározó szereplője. Ebben a tekintetben megnő az ország szerepe a globális piacon, és a királyság egyes tudósok szerint jelentősen gazdagodhat az elkövetkező évtizedekben.
Másrészt az esetleges műtrágyahiány miatt Marokkó foszfortartalma újabb konfliktust okozhat. Különösen igaz ez az ország legrobbanásveszélyesebb régiójára, Nyugat-Szaharára, amelynek bizonyított foszforitartalékai 1,7 milliárd tonna (és a legjobb minőségű), és a becsült tartalékok legfeljebb 10 milliárd tonna. A helyzet ebben a régióban több mint 20 éve viszonylag stabil, amit nagyban megkönnyít a belekben lévő nagy és bizonyított szénhidrogénkészletek és egyéb rendkívül jövedelmező erőforrások hiánya, ezért az esetleges háború nem fog megtérülni. A foszforitok lerakódásai miatt azonban, amelyek jelentősége a világban növekszik, a konfliktus egy idő után ismét emlékeztethet önmagára.
Az ilyen időszakokra vonatkozó előrejelzések azonban úgy tűnik, hogy nagyon felszínesek és sok tényező hatására vannak, ezért csak a jelenlegi helyzet és a rövid távú kilátások elemzésére szorítkozunk.
Marokkó a második helyen áll a világon a foszfáttermelés szempontjából (2014-ben 30 millió tonna), Kína mögött (100 millió tonna 2014-ben). Ezt követi az Egyesült Államok (27,1 millió tonna 2014-ben), Oroszország (10 millió tonna 2014-ben), Brazília (6,75 millió tonna 2014-ben), Egyiptom és Jordánia (6 millió tonna 2014-ben), Tunézia (5 millió tonna) (2014-ben), Izrael (3,6 millió tonna 2014-ben). Ugyanakkor az Egyesült Államokban és Kínában a termelés csökkenő tendenciát mutat. 2018-ra a globális termelés növekedését az előrejelzések szerint 258 millió tonnára növelik a 2014. évi 225 millió tonnáról, amelyet főként Marokkó és kisebb részben Oroszország, Kazahsztán, Peru, Jordánia biztosít. Rabat azt tervezi, hogy 2020-ig 55 millió tonnára bővíti a termelést. A foszfátok kitermelésével, feldolgozásával és kivitelével kapcsolatos bevételek becslése ma 25 milliárd dollár. A műtrágya termelése is növekszik, amelynek mennyiségének 2017-ben el kell érnie a 12 millió tonnát (2011-ben még 4,5 millió tonna volt, 2013-ban - 7,4 millió tonna évente).
Ennek a nyersanyagnak a készleteit 1920-ban itt fedezték fel, egyidejűleg létrehozták az Office Cherifienne des Phosphates vállalatot (a továbbiakban: OCP), amely ezen a területen monopólium. A királyság fő kiaknázott lelőhelyei Khuribga, Yusufiya, Bu-Kraa, Ben-gerir. Foszfát- és műtrágya-feldolgozó létesítmények működnek Safi és Jarf Lasfar területén, míg Al Aayoun, Safi, Jarf Lasfar és Casablanca kikötői létesítményekkel rendelkeznek a foszfát alapanyagok és termékek kezelésére.
A műtrágyák és az előállításukhoz szükséges nyersanyagok világpiaci ára nagymértékben függ számos objektív tényezőtől, mint például az éghajlati viszonyok, a világgazdaság állapota, a mezőgazdasági termékek ára. Tehát 2014 nagyon alacsony növekedést mutatott a mezőgazdasági termelésben, ami a műtrágya alapanyag iránti kereslet csökkenését okozta. Ehhez hozzájárult a műtrágyák jobb felhasználása a műtrágyák megtakarításához Észak-Amerikában és Európában is. Emiatt a marokkói kitermelési ágazat bevételei nagymértékben függenek a külső tényezőktől.
Becslések szerint a foszfáttrágyák globális fogyasztása 179 millió tonna / év. Ebből csak 75 millió tonnát elégít ki a külső ellátás, és a következő évtizedben ennek a számnak 98 millió tonnára kell nőnie. A műtrágyák és a nekik szánt nyersanyagok piacáért folytatott harc az OCP következő évek stratégiájának része.
A foszfáttrágyák fő fogyasztói az Egyesült Államok, India, Kína és Brazília, utóbbi esetében a fogyasztás a leggyorsabban növekszik. Feltehetően a kereslet növekedése Latin-Amerikából és ázsiai országokból, elsősorban Indiából származik.
Komoly előfeltételei vannak a műtrágya iránti kereslet növekedésének Afrikában, ami elsősorban a demográfiai helyzettel függ össze. Ugyanakkor a műtrágya-fogyasztás területi egységenkénti átlagos szintje az egyik legalacsonyabb a világon, és mennyiségi értelemben a Fekete Kontinens csak 3% -át fogyasztja a foszfor-műtrágyáknak. Ilyen helyzetben nyilvánvaló a mezőgazdasági termelés növelésének és ennek következtében a műtrágyafogyasztás szükségessége az afrikai kontinensen. Marokkó az elmúlt években nem csupán a termelési kapacitás bővítése érdekében tett erőfeszítéseket, hanem az Afrikában a termékek fenntartható és fejlődő piacának elősegítése érdekében is.
Az ebbe az irányba tett fő lépés egy foszfát-feldolgozó komplexum megnyitása 2016 februárjában, amelynek termékeit teljes egészében afrikai országoknak szánják. Az építkezés 2012-ben indult, a beruházások volumene 484 millió eurót tett ki, és a megépített létesítmények lehetővé teszik 1,4 millió tonna kénsav, 450 ezer tonna foszforsav és 1 millió tonna foszfát műtrágya termelését évente. A projekt magában foglalta 200 ezer tonna termék tárolására szolgáló helyiségek építését is. Ezenkívül 25 millió köbméter kapacitású víz sótalanító telepet építettek. m / év, amely a tervek szerint megháromszorozódik a következő években. A projekt befektetője az OCP volt, amely szintén átfogó elemzést végzett egyes afrikai országok talajairól a tápanyagok rendelkezésre állása érdekében annak érdekében, hogy a megtermelt műtrágyákat az afrikai terroirhoz igazítsa.
Az OCP állítása szerint az afrikai kapacitásépítésről VI. Mohammed király döntött egyedül Afrika fejlődésének elősegítése érdekében. Marokkónak pedig mint vezető foszfáttrágya-előállító szerepének Afrikában hozzá kell járulnia a kontinens "zöld forradalmához", vagyis a mezőgazdaság gyors és radikális modernizálásához. Ezt az OCP-stratégiát vezetése összeköti Mohammed VI által 2014-ben Nigériában tett látogatása során felhozott szlogengel, miszerint "Afrikának bíznia kell Afrikában". Vagyis Rabatnak fontos és megbízható műtrágya-szállítókká kell válnia a Fekete Kontinens országaiban.
A műtrágyák előállításában és szállításában való együttműködésről 2014-ben megállapodást írtak alá Gabonnal, Malival, Etiópiával és a térség más országaival együttműködés alakul ki.
Így Rabat aktív erőfeszítéseket tesz annak érdekében, hogy bővítse mezőgazdasági befolyását a kontinensen. A műtrágyák és más foszfáttermékek kivitele mellett ezt megerősíti az úgynevezett "zöld terv" a mezőgazdaság fejlesztésére, amely egyfajta viszonyítási alapnak vallja magát Afrika számára.
Marokkó célja, hogy vezetővé váljon a régióban egy olyan fontos területen, mint a mezőgazdaság. Figyelembe véve a benne rejlő lehetőségeket, a hatalmas foszforitartalékok miatt Rabat középtávon már jelentősen kibővítheti politikai befolyását, mezőgazdasági adományozóvá és egyes afrikai országok fontos "fehérarany" szállítójává válik. Ahogy például a megfelelő időben ott volt Líbia.
Természetesen nem érdemes eltúlozni a királyság adta lehetőségeket: a foszforitkészletek és azok feldolgozásának lehetősége a mezőgazdaság fontos, de nem meghatározó eleme. Ráadásul a tudományos és technológiai fejlődés nem áll meg, és a jövő technológiái jól csökkenthetik a foszfor-műtrágyák jelentőségét. Afrika azonban minden problémája ellenére hatalmas és gyorsan növekvő keresleti központ az élelmiszerek, kapcsolódó termékek és technológiák iránt. Egyes országokban a mezőgazdasági szektor mindenesetre sikeresen követi a modernizáció és a dinamikus fejlődés útját, egyszerűen nincs más kiút a kontinens élelmezésbiztonságának megoldására. És nagyon fontos, hogy a mezőgazdaság szerves részeként a királyságot a műtrágyák nagy és állandó szállítójává alakítsák át. Tunéziával ellentétben, ahol a foszfátipar forradalom és politikai instabilitás okozta válságban van, Marokkó jó feltételekkel rendelkezik az ágazat fejlődéséhez és támogatásához.
Véleményünk szerint az afrikai műtrágya piac érdekes lehet Oroszország számára, valamint az exportpolitika diverzifikálásának és a szénhidrogén-szektortól való függőség csökkentésének egyik módja. Beleértve Marokkóval való esetleges együttműködés formájában is. Ehhez vannak természeti erőforrások viszonylag nagy mennyiségű foszfát- és egyéb nyersanyag-tartalék formájában, valamint a műtrágya-előállítási technológiák exportjának tapasztalatai, beleértve a szovjet időket is. És célszerűbb itt egy rést elfoglalni, mivel ebben az ágazatban a beruházások viszonylag olcsók, és a piac jó növekedési potenciállal rendelkezik.
Egy másik bejelentett OCP projekt a Ny-Szaharában található Bu-Kraa mező termelési kapacitásának bővítése és műtrágyagyártó létesítmények építése, valamint kikötőlétesítmény építése Al Aayoun-ban. A projekt teljes költségét 1,5 milliárd euróra becsülik, várható időtartama 5 év.
Afrika mellett Indiát és Latin-Amerika országait a marokkói műtrágyák és foszfátok exportjának fontos célpontjának tekintik.
A trágyák a marokkói Dél-Amerikába irányuló export 98% -át teszik ki (41,3 millió USD 2013-ban). A Rabat fő gazdasági partnere itt Brazília, ahol 2013-ban az OCP 50% -os részesedéssel rendelkezett az ásványi műtrágya-gyártó Bunge Limited-ben.
2. oldal
Jelentősen növelje a foszforitok kitermelésének kapacitását a Karatau-medencében, fejezze be a Chimkent foszforgyár és a Dzhambul kettős szuperfoszfátgyár építését, és üzembe helyezze a kapacitásokat két új foszforgyárban Dél-Kazahsztánban.
Kísérleti munka folyik a foszforitok geotechnikai módszerekkel történő kinyerésére. Ebben az esetben az érc törmelékét az érctestben egy hidromonitor végzi, amelyet a kútba süllyesztenek, majd a cellulóz a feldolgozó üzemekbe kerül.
A marokkói bányaiparban a foszforitok kitermelése (a bányaipar teljes értékének 20-50% -a), valamint az ólom-cink és mangánércek (a teljes érték körülbelül 20% -a) játszik szerepet ) és kobaltércek.
Egy másik vállalat, amely a foszfátbányászat területén működik. Florida két közvetítőállomást üzemeltet egy 8 km-es vezetékrendszerben. Ebben a rendszerben az iszapot egy ürítőtartályba vezetik, ahonnan a következő szivattyú rögzíti további szállítás céljából. A továbbító állomásokat különösen a nyomásnövekedés és a csővezetékbe szívott levegő felszabadulásának megakadályozására használják. A tapasztalatok azt mutatják, hogy e levegő által létrehozott nyomás hatására, ha időszakosan nem szabadul fel, lehetséges a csővezetékek vagy a szivattyúházak megsemmisítése.
Az Egyesült Államok jelenleg a tőkés országokban biztosítja a foszforitok termelésének 50% -át, és ezek feldolgozásához a legerősebb ipar tartozik. Az Egyesült Államok adja a tőkés országokban a foszfát műtrágyák össztermelésének 33% -át, a foszfor-termelés 70% -át.
A legnagyobb gyakorlati jelentőségűek Florida állam lerakódásai, amelyek az országban a foszforittermelés 80% -át adják. Ennek oka a foszforitok előfordulásának kedvező körülményei, magas minőségük, a fogyasztó központokhoz és tengeri kikötőkhöz való közelség. Tengeri típusú lerakódások uralják, amelyeket főleg kavicsok képviselnek.
Minőségi szempontból az algériai foszforitok jóval alulmaradnak a marokkói és tunéziai foszforitokétól, ami visszatartó hatással volt a foszforitbányászat fejlődésére Algériában.
Ezen lerakódásokon kívül még sok más van: Belorusskie, Saratov, Chuvash, Kostroma, amelyek szintén a foszforitbányászat fő forrásai lehetnek. Végül nemrég, az 50-es években foszforitokat találtak Nyugat- és Kelet-Szibériában - Gorno-Shorskiy, Seibinskiy lelőhelyeken.
A foszforitok nyílt gödörbányászatának gépesítésének első lépései azonban az 1930-as évekig nyúlnak vissza, amikor a Lopatinsky-bányában NV Melnikov mérnök kezdeményezésére és irányításával a bányászati műveleteket Lubeck többfunkciós berendezéssel kezdték felszerelni. vödör kotrógép és egy helyi dömper.
A Janatas és más aknákat, valamint a Chimkent Production Association Phosphorus, a Guryev vegyi üzem, a Sevcsenko műanyagüzem és a Novodzhambul Phosphorus üzemét üzembe helyezték. A foszforitok kinyerésére új kapacitásokat bocsátottak rendelkezésre a Karatau-medencében és az Aktobe régióban, a Chimkent olajfinomító és gumiabroncs-üzemek építése a végéhez közeledik.
Az Egyesült Államok urántartalmú foszfátkövei közül Florida állam foszfátkövei érdekes lehet. Flrrida állam a foszforitbányászat fő forrása az országban. Itt évente 25-30 millió tonna foszforitot bányásznak, ebből 9 millió tonna kereskedelmi foszforitot nyernek. A foszforitércek ipari tartalékát 5 milliárd g-ra becsülik, urán-oxid-tartalma 0 01-0,15%, vagy több mint 500 ezer g urán-oxid.
Az Egyesült Államok urántartalmú foszfátkövei közül Florida állam foszfátkövei érdekes lehet. Florida a foszfátkőzet bányászatának fő forrása az országban. Itt 25-30 millió tonna foszforitot bányásznak ki évente, ebből 9 millió tonna kereskedelmi foszforitot nyernek. A foszforitércek kereskedelmi készletei becslések szerint 5 milliárd tonnára esnek, amelyek 0 01-0,15% urán-oxid-tartalmat, vagy több mint 500 ezer tonna urán-oxidot tartalmaznak.
A közeljövőben a foszforitok nagyarányú bányászatának és műtrágya-előállításának megszervezését tervezik Ausztráliában, Szaúd-Arábiában és Peruban. A jelentés a foszfátbányászat és -feldolgozás környezeti hatásaira összpontosított az Egyesült Államokban.
Florida különleges helyet foglal el. Ez az Egyesült Államok legnagyobb foszforitbányászati területe. Az ilyen típusú nyersanyag teljes készletének 34% -át teszi ki, és - termelésének 80% -át. A foszforitok kinyerése a kedvező előfordulási viszonyok miatt nyílt módon, a gyártási folyamatok teljes gépesítésével történik.
Az elmúlt években az Egyesült Államokban a foszfáttermelés visszaesése következett be a tartalékok kimerülése és annak helyettesítése révén olyan országokban, mint Kanada, Ausztrália, Kína és az afrikai országok. Hosszú távon a termelés növekedése várható a beépített és épülő bányák és a foszforsav előállítására szolgáló üzemek miatt: Kanadában, Ausztráliában és Kínában új aknákat építettek, Peruban, Szaúd-Arábiában, Srí Lankán tárnak fel tartalékokat , Egyiptom, Bissau-Guinea és más afrikai országok; új gyárakat építettek Marokkóban, Szenegálban, Kínában, Ausztráliában és Indiában; a tervek szerint gyárakat építenek Jordániában, Srí Lankán, Peruban, Szaúd-Arábiában, Algériában és Dél-Afrikában.
Az alábbiakban bemutatjuk a foszforitok termelésének dinamikáját 2000-2006-ban. és a termelés szerkezete a világ régiói szerint.
A foszfortartalmú ércek világtermelésének dinamikája 2000-2006-ban
Forrás: IFA
A foszfortartalmú ércek világtermelésének szerkezete 2000-ben és 2006-ban
Forrás: IFA
Oroszország jelentős erőforrásokkal rendelkezik a foszfátok előállításához. Az Orosz Föderáció Természeti Erőforrás Minisztériumának adatai szerint az ásványi készletek állami mérlegében 48 foszfátérc lerakódás szerepel, köztük 19 apatit és 29 foszforit.
Az orosz foszfát alapanyagok jellemzője, hogy szerkezetében élesen túlsúlyban vannak az apatitérc tartalékok. Oroszországban a foszfát nyersanyagok (apatit-nepheline ércek) fő tartalékai a Kólai-félszigetre koncentrálódnak, az átlagos P 2 O 5 -tartalom 17%. Ennek az alapnak az alapja az Apatiit-lerakódások Khibiny-csoportja. az OAO Apatit fejlesztette ki. Az „Apatit” JSC a világ hat legnagyobb khibinyi apatit-nepheline foszfát nyersanyag-lelőhelyét fejleszti, összesen 2,2 milliárd tonna érctartalékkal, és biztosítja Oroszország foszfortartalmú nyersanyagok iránti igényének több mint 80% -át.
2006-ban állami engedélyeket kapott az altalaj felhasználásának jogára az Apatite-nepheline ércek kinyerésére az Oleniy Ruchey és a Partomchorr lelőhelyeken a Murmansk régióban, az északnyugati foszforvállalat CJSC-ben, amely az Acron holding része.
Flotálás után 39,5% P 2 O 5 -tartalmú apatit-koncentrátumot kapunk, amely alkalmas foszforsavvá történő extrakciós módszerre. Az apatit koncentrátum legnagyobb orosz beszállítója az Apatit (a Phosagro holding része). Az üzem évente mintegy 8,3 millió tonna koncentrátumot állít elő, ebből körülbelül 6 millió tonnát szállítanak hosszú távú szerződések alapján. 2008-ban a Phosagro holding azt tervezte, hogy az összes szabad koncentrátummennyiséget eladja a tőzsdén, de a fogyasztókkal folytatott párbeszéd eredményeként kompromisszum született. A vállalkozás szakemberei szerint 2008 első felében mintegy 800 ezer tonna apatit koncentrátum kerül a fogyasztók elé. Ennek a térfogatnak a felét állítólag az öt fő fogyasztó igényeinek arányában kell felosztani fix áron, közvetlen szállításra (Kirovo-Chepetsk vegyi kombájn, Dorogobuzh, Voskresensky ásványi műtrágyák, Metakhim és Sredneuralsky Réz kohó), a másik felét - tőzsdei aukciókon. A fix ár 2232 rubel lesz. tonnánként, figyelembe véve az inflációt és a bányászati és geológiai munkák romlási együtthatóját a JSC "Apatit" -nál (az átlagos éves ár ebben az évben - 1850 rubel tonnánként).
2007-ben a Phosagro felajánlotta a fogyasztóknak, hogy három évre írják alá az apatit koncentrátum szállítására vonatkozó szerződéseket, de ezt csak a Rossoshansk ásványi műtrágyák és a Phosagro saját vállalkozásai tették meg. Az Acronnak ötéves szerződése van az apatit koncentrátum szállítására is, de azt nem a felek kölcsönös megállapodása alapján, hanem a bíróságok kötötték meg. A dorogobuzh holding ugyanezt a szerződést a bíróságon keresztül kívánja megkötni. Mindkét vállalat az Akron holding része, amely a Nordic Rus Holding révén kisebbségi részesedéssel rendelkezik az Apatitban. A részvénycsomag nagysága az alaptőke 7,73% -a.
Az apatit koncentrátum másik orosz gyártója a Kovdori Bányászati és Feldolgozó Üzem, amely az MHK Eurochem struktúrájának része és nyersanyagokat biztosít a vállalat vállalkozásainak. 2006-ban az apatit koncentrátum termelése az EuroChemnél 2,7% -kal növekedett 2005-höz képest, és 2 007 ezer tonna volt. Az előállított koncentrátum teljes mennyiségét a vállalat saját létesítményeibe juttatják el. 2006-ban a vállalat felhagyott a leningrádi körzetben található Kingisepp foszfát-lelőhely működésével (a PG Phosphorit LLC fejlesztette ki).
Ez az erőforrás a vállalkozás működésének évtizedei alatt gyakorlatilag kimerült, és további felhasználását céltalannak találták. 2006 folyamán a foszforit bányászati és feldolgozó üzemét bezárták, és befejeződött a vállalkozás átalakítása Kovdor apatittá. Jelenleg egy új apatit flotációs üzem üzemel, amely a fizikailag elhasználódott állóeszközök pótlására irányuló intézkedésekkel, a meglévő termelési létesítmények rekonstrukciójával és korszerűsítésével, valamint a K + F és a K + F megvalósításával lehetővé teszi az agrártermelés növelését. - ipari komplexum 2,6-2,8 millió tonnára / év, valamint az apatit-staffelite lerakódások ércének feldolgozásának biztosítására is.
Az apatit koncentrációja a vállalkozásoknál koncentrálódik 2002-2007-ben (39,4% Р 2 О 5 szempontjából)
Vállalat | Termelési mennyiség, ezer tonna | |||||
| 2002-es év | 2003 év | 2004-es év | 2005-ös év | 2006-os év | 2007-es év | |
| Apatit, JSC | 3 373,0 | 3 450,0 | 3 479,0 | 3 437,9 | 3 326,0 | 3 272,3 |
| Kovdori bányászati és feldolgozó üzem | 665,0 | 671,0 | 688,6 | 737,0 | 755,9 | 932,3 |
| Teljes | 4 038,0 | 4 121,0 | 4 167,6 | 4 175,0 | 4 081,9 | 4 204,6 |
