«Принцы» и «нищие» в царстве минералов

Химическая переработка титановых концентратов производится по сложной технологии. Вначале из ТiO₂ путем хлорирования в присутствии восстановителя при температуре 800–1250 °C получают TiCl₄. Его очищают от примесей и получают жидкий четыреххлористый титан. В стальных реакторах при 900 °C металлическим магнием или натрием восстанавливают TiCl₄ до титановой губки. Хлориды и магний отгоняют в вакууме и получают металлический титан. Эта трудоемкая, дорогая и сложная технология постепенно совершенствуется. Считается, что XXI век распростится в значительной степени с железом и машиностроение перейдет на создание алюминий-титановой подвижной техники, легкой и нержавеющей, экономичной, с большим безремонтным ресурсом. Это будут легкие автомобили, сельхозтехника, вагоны, нержавеющие суда большой грузоподъемности.

Переход промышленности на сплавы из легких прочных металлов заметно расширит сырьевую базу. Ведь титан, алюминий, магний и другие металлы можно получать из бедных и сложных по составу руд, отходов производства, идущих ныне в отвалы. Это дает возможность применить экологически чистые технологии.

Камни плодородия

Почва живет своеобразной жизнью, где химические процессы yеживой природы так переплетаются с жизнью организмов, что отделить их друг от друга представляется совершенно невозможным.

А. Е. Ферсман

«Элемент жизни и мысли»

Так назвал фосфор академик А. Е. Ферсман. Фосфор содержится не только во всех органах зеленых растений, главным образом в плодах и семенах, по и в животных, их костях, мышцах, нервных тканях. В теле человека содержится в среднем 1,5 кг фосфора, в том числе 12 г в нервах и мозге. Успех земледелия, судьба урожая во многом зависят от количества фосфорсодержащих удобрений. Добыча фосфатных руд в мире перевалила за 100 млн т в год.

Хотя фосфор входит в состав 190 минералов, его получают в основном из двух: апатита Са₅(РО₄)₃(Е, ОН) и фосфорита Са₃(РО₄)₂.

Апатит — минерал магматического происхождения, образцы его разнообразны: от мелкокристаллических зернистых скоплений до прекрасно образованных больших кристаллов. Цвет апатита желтый, зеленый, голубой, коричневый, фиолетовый, белый. Кристаллы апатита напоминают то берилл, то кварц, иногда это радиально-лучистые шары или плотные массы, неотличимые от простого известняка. Он бывает тусклым и блестящим, прозрачным и непрозрачным. Минерал то прячется мелкими вкраплениями среди других пород, то образует целые залежи и даже горы, как в хибинских тундрах, где расположено самое крупное в мире месторождение апатита. За свое непостоянство апатит и получил название, которое в переводе с греческого означает «обманщик».

На Кольском полуострове на краю Хибин находится гора с широкой плоской вершиной. Круглый год открыта она полярным ветрам, окутана низкими облаками. Это суровое, поднявшееся на тысячеметровую высоту плато Раевумчорр. Летом 1923 г. на его склонах экспедиция академика А. Е. Ферсмана обнаружила голубовато-белые камни дотоле неизвестной фосфатной руды. Это были апатиты.

В «Занимательной минералогии» А. Е. Ферсман писал об этом месторождении: «…зеленый искристый апатит с серым нефелином образуют сплошную стену в 100 м. На 25 км протягивается этот замечательный пояс хибинских тундр, огибая их кольцом. Исследования показали, что апатитовая руда уходит в глубину даже ниже поверхности океана, и около двух миллиардов тонн этих ценнейших ископаемых накоплено здесь в Хибинах, не имея себе равных нигде в мире».

Великий геолог оказался не совсем точен. Запасы апатита оказались здесь в несколько раз больше. Уже в годы второй пятилетки здесь были построены комбинат «Апатит», город Кировск, а Кировская железная дорога от Ленинграда до Мурманска прошла через станцию «Апатиты».

Первой была освоена гора Кукисвумчорр. Вначале апатит без обогащения грузили в вагоны и отправляли на химические заводы для производства фосфорных удобрений, а также через Мурманск в Германию, Англию и Америку. Но вскоре в Кировске (тогда Хибиногорске) была построена флотационная обогатительная фабрика, по тем временам одна из самых крупных в мире, дававшая 1 млн т апатитового концентрата в год.

Апатит по природе своей очень легкофлотируемый минерал. Жирные кислоты и мыла, вступая в реакцию с ионами кальция, находящимися на поверхности, образуют гидрофобное покрытие, а флотация нефелина и других силикатов подавляется жидким стеклом в щелочной среде. В качестве жирно-кислотного собирателя применяется талловое масло, являющееся отходом целлюлозно-бумажной промышленности, предприятия которой расположены здесь же, на Кольском полуострове.

В результате флотации в концентрат из руды извлекается около 95 % фосфора, причем в виде почти чистого апатита: кондиционное содержание Р₂О₅ в концентрате — 39,4 %, а в апатите его содержание составляет 41–42 %.