磷灰石
磷灰石(英语: apatite )，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。[1]
目录
基本信息
中文名: 磷灰石、 外文名: Apatite、 类别: 磷酸钙、 化学式: Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)、 颜色: 黄至浅黄、蓝色、绿色、紫色、粉红色等、 光泽: 玻璃光泽，断口油脂光泽、 透明度: 通常透明，具有猫眼效应的呈半透明、 条痕: 无色、 晶系: 六方晶系、 解理: 解理不发育，{0001}不完全解理、 断口: 不平坦，可见贝壳状断口、 硬度: 5、 脆性: 性脆、 晶体惯态: 玻璃状晶体、块体或结核、 矿物密度: 3.13-3.23、 比重: 3.20、 应用: 是提炼磷的重要矿物、 分布: 作为副矿物见于各种火成岩中、 光性特征: 非均质体，一轴晶，负光性、 学科: 结晶学及矿物学。
简介
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。
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。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。[2]
灵性作用
- .磷灰石是一种非常和平的宝石，能使经常意见不合的人和平共事。
- .佩戴磷灰石可以使比较以自我为中心，想法偏激顽固的人变得较为温和。
- .在心理上，磷灰石能够激发积极性，加强能量储备，消除性格中冷漠与孤僻的一面，鼓励人们在待人接物时，更为自然坦诚，使得人们与他人交流时更为和谐，表达自我史为便利流畅。由于它能够吸纳自身及他人的负性能量，因此，对于患有多动症或自闭症的孩子来说，也是非常有好处的。
- .此外，磷灰石还能够激发创造性，提高智力，有助于消除疑惑，获取信息;拓展知识与真理，缓解悲伤、冷漠与愤怒的情绪，克服情感衰竭。通过释放海
底轮的能量，磷灰石可以消除挫折感，并有助于人们认同正当的欲望。
保健功效
- 1.磷灰石有助于骨骼生长，促进新细胞的形成;有利于人体对钙的吸收，并对软骨、骨头、牙与运动神经有益。能够改善关节炎、关节病和佝偻病的病情;
- 2.能够抑制饥饿感，提高代谢频率，鼓励健康饮食，有益于腺状组织、经络与器官;
- 3.能够抑制高血压;
- 4.除此之外，磷灰石也能抑制过度活跃，可以改善活力不足，从而使生理、情感、精神、炅性与轮穴都处于和谐状态。磷灰石与其他水晶共用时，还能加强效果。[3]
矿物特点
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在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。
物理性质
无杂质者为无色透明，但常呈浅绿、黄绿、褐红、浅紫色。沉积成因的磷灰石因含有机质被染成深灰至黑色。玻璃光泽，断口油脂光泽。解理及不完全。性脆。断口不平坦。硬度5。相对密度3.18~3.21。磷灰石图片偏光镜下: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。[4]
工业作用
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。[5]
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。
晶体化学
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。[6]
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。
机械加工
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。
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。
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。[7]
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。
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。
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