В мире нет и не предвидится дефицита фосфатной руды, что подтверждает опыт Норвегии с открытием фосфатов в магматических породах.
Основную долю мирового производства фосфорных удобрений занимает небольшая группа стран. Китай является ведущим производителем, за ним следуют Марокко, США и Россия. На сегодня эти удобрения производятся из запасов фосфатов в осадочных породах.
В 2023 году норвежская компания Norge Mining объявила об открытии крупного месторождения фосфатной руды, утверждая, что там находится 70 миллиардов тонн фосфатов. Для сравнения, Геологическая служба США (USGS) оценила мировые запасы фосфатных пород в 74 миллиарда тонн. До открытия действующего рудника в Норвегии еще далеко, но суть в том, что норвежское открытие было сделано в магматических породах, следовательно, значительные запасы фосфатов могут находиться и в других местах на планете.
По данным Геологической службы США, более 95 процентов мировых доказанных запасов фосфатов находятся в осадочных породах, а остальная часть — в магматических породах. Как сообщила служба, «значительные запасы магматических пород» обнаружены в Бразилии, Канаде, Финляндии, России и Южной Африке.
«Изверженные фосфатные породы, как правило, имеют более высокое содержание P2O5 (фосфата) и обрабатываются несколько иначе, чем осадочные породы. Но стоимость обработки сопоставима со стоимостью обработки осадочных пород», — сказал Стивен Ясински, специалист по фосфатным породам и калию из Геологической службы США.
В контексте производства фосфатных удобрений (фосфатов) минеральное сырье делят на два принципиально разных типа: магматические породы (апатиты) и осадочные породы (фосфориты).
Апатиты образовались при застывании магмы. Основной минерал — фторапатит. Это высококонцентрированное сырье с кристаллической структурой. Оно практически не содержит органических примесей, а содержание полезного компонента в обогащенном концентрате очень высокое — обычно 39%-40%.
Осадочные породы образовались на дне древних морей из остатков организмов и химического осадка. Имеют скрытокристаллическую или аморфную структуру. Содержат огромное количество примесей: карбонаты (кальцит, доломит), кремнезем, кварц, а также органическое вещество (гумус, битумы). Содержание полезного компонента в руде ниже, а в концентрате редко превышает 28-32%.
При производстве удобрений сырье обрабатывают серной или азотной кислотой. Здесь тип породы определяет экономику завода. Так, осадочные породы (фосфориты) из-за наличия карбонатов и органики сильно пенятся при взаимодействии с кислотой. Это требует добавления дорогих пеногасителей и снижает полезный объем реакторов. Магматический апатит практически не пенится.
Карбонатные примеси в осадочных породах бесполезно расходуют серную кислоту, увеличивая себестоимость готового продукта. «Бесполезно расходуют» в данном контексте означает, что дорогая серная кислота тратится на химическую реакцию с «пустой породой» (грязью и примесями), а не на получение целевого продукта (фосфорной кислоты).
При переработке магматических апатитов образуются крупные, легко фильтрующиеся кристаллы сульфата кальция (фосфогипса). Аморфная структура осадочных пород часто приводит к образованию мелкого «илистого» осадка, который забивает фильтры и замедляет производство.
Магматические апатиты экологически более чистые по отношению к тяжелым металлам. Однако они могут содержать повышенное количество фтора и редкоземельных элементов. Фтор требует улавливания на производстве, но является ценным побочным продуктом. У осадочных фосфоритов главная проблема тяжелые металлы (особенно кадмий, мышьяк, свинец и уран), которые накапливались в морских осадках. В связи со строгими эко-нормами удобрения из осадочных фосфоритов требуют дорогостоящей процедуры очистки от кадмия (декадмизации).
Однако апатиты из-за жесткой кристаллической решетки химически инертны. Их нельзя использовать напрямую в качестве удобрения без глубокой химической переработки кислотами. А вот фосфориты обладают высокой естественной реакционной способностью за счет аморфной структуры. Мягкие осадочные фосфориты можно просто мелко размалывать и применять напрямую на кислых почвах в качестве фосфоритной муки — почвенные кислоты сами постепенно растворяют минерал.
В глобальном масштабе потенциальные источники фосфатов (неподтвержденные месторождения) должны удовлетворять спрос на удобрения и другие товары в течение многих лет. «Мировые запасы фосфатной руды превышают 300 миллиардов тонн. В обозримой перспективе дефицита фосфатной руды не ожидается», отметили в Геологической службе США.