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磷礦

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[[File:磷礦(磷酸岩礦).jpg|230px|thumb|有框|右|磷礦(磷酸鹽岩)。[http://www.hbcrusher.com/solshow1_5.html 原圖鏈接]]]

'''磷礦'''（英語：Phosphate rock），又稱磷酸鹽岩，是一種含有大量磷酸鹽 [[ 礦物 ]] 的非碎屑沉積岩。它們通常從[[脊椎動物]]的[[骨骼]]和[[牙齒]]中溶解，而氟磷灰石可以來自熱液脈。其他來源還包括來自[[火成岩]]和[[變質岩]]的[[化學]]溶解的磷酸鹽礦物。磷礦礦床通常分佈在廣泛的層中，這些層累計覆蓋了數万平方公里的地殼。<ref>[https://books.google.com/books?id=vlG-BGZhZrAC 沉積地質]地球百科全書</ref>

==概述==

===含磷酸鹽常見的岩石===

'''磷礦'''所含藏的岩石中，石灰石和泥岩是常見的含 [[ 磷酸鹽 ]] 的岩石。富含磷酸鹽的沉積岩可以出現在深褐色至黑色的層中，範圍從厘米大小的薄片到幾米厚的層。儘管可以存在這些厚層，但它們很少僅由磷質沉積岩組成。磷質沉積岩通常伴有或夾有頁岩，[[石灰岩]]，[[白雲巖]]，有時還夾有砂岩。這些層包含與細粒石灰石相同的質地和結構，並且可能代表磷酸鹽對碳酸鹽礦物的成岩作用替代。它們也可以由由[[磷灰石]]組成的膠體，卵石，[[化石]]和岩屑組成。有些磷礦非常小，沒有明顯的顆粒狀紋理。這意味著它們的質地類似於collophane或細微的類似[[隕石]]的質地。磷顆粒可能伴有有機質，粘土[[礦物]] ，淤泥大小的碎屑顆粒和黃鐵礦。粒狀或粒狀亞磷酸鹽通常發生；橄欖岩中的磷礦並不常見。

===磷酸鹽岩的品位===

亞磷酸鹽的磷酸鹽含量（或磷酸鹽岩的品位）變化很大，從4％到20％五氧化二磷（P2O5 ）。市場上出售的磷礦石富含（“精選”）到至少28％，通常超過30％P2O5 。這是通過洗滌，篩選，脫灰，磁選或浮選實現的。相比之下，沉積岩的平均磷含量小於0.2％。磷酸鹽以氟磷灰石 Ca5（PO4 ）3F的形式存在，通常以隱晶塊狀（粒度<1μm）存在，這被稱為來源不確定的膠體沉積的磷灰石沉積物。它也以羥基磷灰石 Ca5 （PO 4）3OH或Ca10 （PO4）6（OH）2的形式存在。

==磷循環，形成和積累==

磷的最大積累主要在海床。磷的積累來自大氣降水，塵埃，冰川徑流，宇宙活動，地下熱液火山活動和有機物質的沉積。溶解磷的主要流入來自大陸的 [[ 風化 ]] 作用，由河流帶到海洋。<ref>Delaney，ML（1998）。 “海洋沉積物中的磷積累和海洋磷循環”。生物地球化學循環。12（4）：563–572</ref>然後由微生物和宏觀生物進行處理。 [[ 矽藻 ]] 類浮游生物，浮游植物和浮游動物會在水中溶解磷。某些 [[ 魚 ]] 類（例如鳳尾魚）的骨頭和牙齒吸收磷，然後沉積並掩埋在海洋沉積物中。<ref>Baturin，GN，海床上的磷礦：成因，組成和分佈。愛思唯爾 1981年，紐約，第24-50頁</ref>

取決於海水的pH值和鹽度水平，有機物會腐爛並從淺盆地的沉積物中釋放磷。[[細菌]]和[[酶]]會溶解水底界面上的有機物，從而使磷返回其生物發生週期的開始。有機物的礦化也會導致磷釋放回到海水中。

===河口環境===

河口環境或河口位於流入公海的河流下部。由於它們位於淹沒的山谷系統的海域，因此它們會從海洋和河流來源接收沉積物。這些包含受潮汐和波流作用過程影響的相。河口被認為從潮汐相的陸上界限延伸到沿海相的海面界限。磷礦經常沉積在河口環境中的峽灣中。這些是河床底坎狹窄的河口。在全新世海平面上升期間，淹沒了冰川侵蝕的U形山谷而形成了峽灣河口。

最常見的磷礦發生與沈積物在海洋上的強烈上升有關。上升流是由深水流引起的，這些深水流被帶到沿海表面，在那裡可能發生大量的磷礦沉積。此類環境是磷礦通常與二氧化矽和矽t 矽石結合的主要原因。河口也被稱為磷的“陷阱”。這是因為沿海河口含有高產的沼澤草和底棲藻類中的磷，這使得生物與死亡生物之間能夠進行平衡交換。<ref>Pevear，DR（1966）“ [[ 美國 ]][[ 大西洋 ]] 沿海平原磷礦的河口形成” 。經濟地質學</ref>

==磷礦的沉積類型==

===磷酸化===

磷酸化是一種罕見的成岩過程。當從鳥糞中浸出富含磷酸鹽的液體時，就會發生這種情況。然後將它們濃縮並重新沉澱在石灰石中。磷化石或原始磷殼的碎片是其中一些沉積物的重要組成部分。

=== 海洋磷礦的構造和海洋學背景=======海表磷礦====

海表磷礦位於海洋架子環境中。它們處於寬淺的克拉通環境中。這是發生粒狀磷礦，磷礦硬基和結節的地方。

====大陸邊緣磷礦====

會聚，被動，上升流，非上升流。這種環境以硬土，結節和顆粒床的形式聚集磷礦。在成岩初期，碳酸鹽氟磷灰石的沉澱在沉積物的幾十厘米的上部積聚。在大陸邊緣有兩種不同的環境條件，在這些條件下會生成磷礦。大陸邊緣可能由富含有機物的沉積，強烈的沿海上升流和明顯的低氧帶組成。它們還可以在富氧的底水和不良的有機沉積物等條件下形成。

====海山磷礦====

這些磷礦存在於海山，蓋蒂岩或平頂海山，海山山脊中。這些磷礦是與含鐵和鎂的硬皮一起產生的。在這種設置下，磷的生產率在鐵氧化還原磷循環中再循環。該循環還可以形成通常與現代和古代磷礦有關的青綠石。

====島狀磷礦====島狀磷礦位於碳酸鹽島，高原，[[珊瑚島]]，珊瑚島由圍繞 [[ 潟湖 ]] 或環礁潟湖，海洋湖的礁石組成。這裡的磷礦起源於鳥糞。深海沉積物的替代物沉澱物已經在海底形成。

==生產和使用==

截至2006年，美國是世界領先的磷肥生產國和出口國，約佔世界P2O5出口量的37％。至2018年12月，世界上經證實的磷酸鹽岩資源總量為70 千兆噸 <ref>[https://www.usgs.gov/centers/nmic/phosphate-rock-statistics-and-information 磷礦統計與訊息]國家礦產訊息中心</ref> ，其主要以海洋沉積磷礦形式存在。

截至2012年， [[ 中國 ]] ， [[ 美國 ]] 和 [[ 摩洛哥 ]] 是世界上最大的磷酸鹽岩礦產國，2012年分別生產77 兆噸，29.4噸和26.8噸（包括摩洛哥撒哈拉沙漠的2.5噸），而全球產量達到195噸。據認為，印度有近2.6億噸磷酸鹽岩。其他產量大國包括 [[ 巴西 ]] ， [[ 俄羅斯 ]] ， [[ 約旦 ]] 和突尼斯。從歷史上看，大量磷酸鹽是從小島（如聖誕節島和瑙魯）上的沉積物中獲得的，但現在這些資源已被大量消耗。

開採磷礦石並將其選為磷礦石。磷酸鹽礦石的選礦是一個包括洗滌，浮选和煅燒的過程。泡沫浮選法用於將開采的礦石濃縮為磷酸鹽岩。將開采的礦石壓碎並洗滌，形成漿液，然後用脂肪酸處理該礦石漿液，使磷酸鈣變得疏水。

然後將這種磷酸岩溶解或生成濕法磷酸，或將其熔融生成元素磷。磷酸與磷礦石反應生成三重過磷酸鈣肥料，或與無水氨反應生成磷酸銨肥料。元素磷是熔爐級磷酸，五硫化二磷，五氧化二磷和三氯化磷的鹼。

===使用===

磷酸鹽岩產量的大約90％用於 [[ 肥料 ]] 和 [[ 動物 ]][[ 飼料 ]] 的補充，其餘用於 [[ 工業 ]][[ 化學 ]] 品。除用於農業的磷肥外，磷礦石中的磷還用於動物飼料補充劑， [[ 食品 ]][[ 防腐劑 ]] ，發酵粉，藥物， [[ 防腐劑 ]] ，化妝品，殺真菌劑， [[ 殺蟲劑 ]] ， [[ 洗滌劑 ]] ， [[ 陶瓷 ]] ， [[ 水 ]] 處理和 [[ 冶金 ]] 。

為了在化肥行業中使用，必須將精選的磷礦石濃縮至至少28％的五氧化二磷（P 2 O 5 ）的水平，儘管大多數市售的磷礦石等級都在30％或以上。

還必須含有適量的碳酸鈣（5％），以及鐵和鋁的氧化物<4％。在世界範圍內，高品位礦石的資源正在減少，低品位礦石的使用可能會變得更具吸引力。

精選的磷酸鹽岩也已被市場銷售，並被認為是“化學”磷酸鹽肥料的“有機”替代品，因為人們認為它更“天然”，因此已從中進一步濃縮。根據糧農組織的一份報告，在某些土壤類型和國家中，將磷酸鹽岩用作肥料可能更為可持續，儘管它有很多缺點。根據該報告，與較低濃度的肥料相比，它可能具有更高的可持續性，因為降低了製造成本，並且有可能在當地採購精礦。

在磷礦中發現了稀土元素。隨著現代技術需求的增長，一種獨立於中國的尋找稀土元素的不同方法變得越來越重要。由於磷礦的產量大於 [[ 中國 ]] 礦產的產量，因此磷礦可提供位於美國境內的新資源，這可能會導致其獨立於美國以外國家的影響力<ref>Cordell，達娜；懷特·斯圖爾特（2013-01-31）。 “可持續的磷措施：實現磷安全性的策略和技術”。農學。3（1）：86–116</ref>。

==視頻==

Hui0721

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