Наиболее распространенными фосфорными удобрениями являются: простой и двойной суперфосфаты, преципитат, аммофосы, костяная и фосфоритная мука.
В течение текущей семилетки производство фосфорных удобрений будет развиваться бурными темпами. По сравнению с 1959 г. производство фосфорных удобрений возрастет в 2,6 раза.
Фосфорное сырье. Как сырье для производства фосфорных удобрений используются фосфориты.
Из апатитов наиболее распространен фторапатит — ЗСа3(Р04)2 X XCaF2, реже встречается гидроксилапатит и совсем редко — хлорапатит.
Советский Союз располагает богатейшими запасами фосфатного сырья. Апатиты, находящиеся совместно с нефелинами, сосредоточены в районе Кольского полуострова, где имеются залежи мирового значения, открытые в 1926 г. А. Е. Ферсманом и А. Н. Лабунцовым. Кроме апатита, хибинская руда содержит нефелин Na20 • (К20) • А1203 • 2SiOa, эгирин — Na20 • Fe203 • 4Si02, титаномагнетит. Благодаря значительной примеси нефелина руду называют апатитонефелиновой.
Фосфориты по своей природе являются изверженными или осадочными породами, образованными в прошедшие геологические эпохи. Они состоят из сцементированных зерен фосфата, кварца, глинистых веществ, глауконита и т. д. По характеру залегания различают пластовые и желваковые фосфориты. Последние представляют собой прочные камни фосфата, сцементированные глиной, песком, глауконитом и т. д.
Классификация фосфатных удобрений. В основу классификации фосфатных удобрений положена их растворимость в воде и органических кислотах. По этому признаку все фосфатные удобрения делятся на водорастворимые, трудно растворимые и усвояемые. Водорастворимые фосфатные удобрения, например фосфаты аммония и калия, благодаря их хорошей растворимости в воде хорошо усваиваются растениями, но их действие сказывается лишь в течение короткого срока. Трудно растворимые фосфатные удобрения, называемые также нерастворимыми, например фосфориты, усваиваются растениями главным образом на кислых почвах. Их действие сказывается в течение многих лет благодаря медленному переходу в растворимую форму. Между этими двумя группами находится группа фосфатов, нерастворимых в воде, но растворимых в растворах лимонной кислоты или ее солей. К ним относятся: преципитат, томасшлак и термофосфаты. Эти фосфаты называются «усвояемыми», так как, несмотря на нерастворимость в воде, в почве они под действием различных органических кислот постепенно дают кислые соли, переходят в раствор и становятся тем самым доступными для растений. Они делятся на фосфаты, растворимые в 2% растворе лимонной кислоты (лимоннорастворимые), и фосфаты, растворимые в растворе лимоннокислого аммония (цитратнорастворимые).
Производство фосфоритной муки. Фосфоритная мука получается путем дробления природного фосфорита, его сушки и размола.
На степень усвоения растениями фосфора из фосфоритной муки оказывают большое влияние размеры отдельных крупинок удобрения: чем выше тонина помола фосфорита, тем лучше усваивается фосфор растениями.
Крупное дробление фосфоритов осуществляется на щековых дробилках. Затем фосфорит высушивают, так как наличие влаги (ее количество доходит до 25%) мешает дальнейшему помолу сырья вследствие налипания фосфорита на внутренние части мельниц. Для высушивания применяют сушильные барабаны, работающие по принципу противотока. Сушку проводят топочными газами, имеющими температуру 500—750°.
Содержание пятиокиси фосфора в фосфоритной муке определяется ее сортом и составляет ~ 20—25%, влаги ~ 2—3%.
Производство суперфосфата. При наличии в фосфоритах пустой породы их подвергают первичному обогащению, которое проводится путем просева на грохотах или путем промывки водой; при этом происходит удаление более мелких частиц (песок, глина). Апатитонефелиновую руду для выделения апатита размалывают и подвергают флотации. Расход флотореагентов (торфяная смола, нафтеновые кислоты и т. д.) сравнительно невелик и составляет 2—3 кг на 1 т руды. Отделенный при флотации нефелин (хвосты) является ценным сырьем для производства стекла, керамики и т. д. Путем повторной флотации из нефелина можно выделить концентрат, идущий на производство окиси алюминия, соды и цемента. Из некоторых сортов нефелина выделяют фракции, содержащие соединения ценных металлов — ванадия и титана. Такая комплексная переработка сырья, при которой почти не получается отходов, является выгодной в экономическом отношении. При обогащении уделяется большое внимание удалению соединений железа и алюминия, дающих нерастворимые в воде фосфаты. В присутствии ионов этих элементов происходит снижение количества усвояемого фосфора.
Измельченный фосфорит или апатит подвергается химической переработке с целью их перевода в кислую соль С (НаР04)а • НО — однозамещенный фосфат кальция, которая в отличие от средней соли растворима в воде и хорошо усваивается растениями.