تويت
الفوسفات … استخراجه واستخداماته
فلز الفوسفات هو أي من مجموعة أملاح حمض الفوسفوريك اللاعضوية (H3(PO4 طبيعية المنشأ. يمكن التعرف على أكثر من 200 نوعٍ من فلزات الفوسفات، لكن تمتلك ـ من الناحية الهيكلية ـ كلها وحدات PO4 رباعية السطوح منعزلة، ويمكن تصنيف فلزات الفوسفات وفق التصنيف التالي:
صناعة الفوسفات واستخداماته
إن صناعة الفوسفات محدودةٌ إلى حدٍّ ما؛ إلا أن لها أهميةً كبرى بالنسبة للسوق العالمي للفوسفات، يعد السماد والعلف المنفذان الأهم لتوريد الفوسفات. الفوسفات الصناعية تستخدم في طيفٍ واسعٍ من الصناعات منها صناعة الأغذية، والمنظفات، والمنظفات الشخصية، والإعمار، وهذه الصناعات بمجموعها تشكل 6 إلى 8 بالمئة فقط من الاستهلاك العالمي للفوسفات.
خلال الألفية الحالية، زاد الطلب على منتجات الفوسفات مع ازدياد أعداد السكان وارتفاع مستوى المعيشة في البلدان المتقدمة، إلا أن تأثير بعضها على البيئة، وخصوصًا المنظفات المنزلية، أدى إلى انحدارٍ في معدلات الطلب يحاول المصدرون مواجهته بتطوير أسواق استخدامه ضمن التطبيقات الغذائية والزراعية.
تمكنت صناعة الفوسفات من النجاة خلال الأزمة الاقتصادية العالمية نتيجة حسن الإدارة وإعادة تنظيم الأولويات من قبل المنتجين والمستوردين (أميركا وأوروبا). تعد الصين هي المستهلك الأكبر للفوسفات على المستوى الصناعي في العالم، وخصوصًا في مجال معالجة الأسيد الحراري، وشهدت البلاد ازديادًا في معدل تصدير حمض الفوسفوريك بين سنتي 2000 و2015 بنسبةٍ وسطيةٍ 10.8%، إلا أن هذا المعدل كان من المتوقع انخفاضه خلال الخمس سنوات اللاحقة، الأمر الذي حثّ الصين على البحث عن مصادرَ أخرى للتصدير بهدف تعويض النقص.
مع ارتفاع معدل الوعي البيئي، أخذت بعض الدول بالابتعاد عن استخدام المنظفات المحتوية على الفوسفات، إلا أن هذا لا ينطبق على دولٍ أخرى تعد القدرة التنظيفية ورخص الكلفة هو الأهم عندها. مع مرور الوقت، يتم اكتشاف وتعريف استخدامات جديدة للفوسفات ضمن الصناعات الغذائية والزراعية ومعالجة المياه.
في البلدان النامية، يرتفع معدل استهلاك الفوسفات لأغراضٍ غذائيةٍ (كالطعام والمشروبات الجاهزة، وخلائط الخبز، واللحوم المعلبة، ومنتجات السمك) مع نمو الاقتصاد وتمدد الطبقة الوسطى. عالميًّا؛ وبالإضافة إلى ازدياد معدل استخدام فوسفات الكالسيوم والبوتاسيوم في تدعيم الطعام، فإن صناعة بطاريات الليثيوم (التي تحتوي على الفوسفات) قد أخذت بالازدياد مع تمدد صناعة السيارات الكهربائية، وباختصار؛ إنّ نمو اقتصادات الدول يترافق بشكلٍ عام مع نمو صحي لاستهلاك الفوسفات. .
استخراج الفوسفات
تاريخ استخراج الفوسفات
أول عملية إنتاج تجارية لصخر الفوسفات بدأت في إنجلترا عام 1847، حين استخدمت الأدوات التقليدية في الحفر، وفي الولايات المتحدة، وبالتحديد كارولينا الجنوبية، بدأ استخراج الفوسفات عام 1867. تم في البداية التنقيب عن طبقات صخر الفوسفات باليد، ولاحقًا تم اعتماد الجرف (أو التكريك) وفرز الصخور كان في الغالب يتم يدويًّا.
اكتُشفت مخازن طبيعية للفوسفات في كلٍّ من شرقي وغربي أفريقيا منذ نهاية القرن التاسع عشر، وبدأ استغلال مصادر الفوسفات في كلٍّ من الجزائر وتونس قبل بداية القرن العشرين، والذي مع حلول منتصفه كانت العديد من المناجم تعمل على استخراجه على امتداد المناطق الغربية والشمالية لأفريقيا. حاليًّا، يُستثمر أكثر من 1635 منجمًا وموقعًا للفوسفات حول العالم. .
في الوقت الحالي
يُستخرج أغلب الصخر الفوسفاتي باستخدام أساليب التنقيب السطحية واسعة النطاق. عادةً ما تغذي عمليات ومنشآت التنقيب مجمعات معالجة وتصنيع منتجات السماد المركز القريبة منها. حاليًّا، ولاستخراج حجر الفوسفات، فإنّ معظمه يتم التنقيب عنه في مناجمَ مفتوحةٍ باستخدام حفارات السحب أو بالأساليب المعتمدة على الرفوش أو المجارف، وإنّ هذه الطرق تنتشر بشكلٍ واسع في أجزاءٍ من الولايات المتحدة، والمغرب أو روسيا.
أثناء عملية التنقيب السطحي، يتم حفر الطبقة العلوية التي تغطي عرق أو طبقة الفوسفات، وتفجيرها ومن ثم إزالتها باستخدام حفارات السحب نحو جانب المنجم لتجهيزها لإعادة أو طمرها أو توظيفها. حفارات سحب صغيرة، أو مجارف كهربائية أو بلدوزرات تستلم الجسم العلوي لطبقة الفلز، ومن ثم يتم تفجير طبقات الكلس المخالطة لعرق الفلز حتى تتم إعادة كشف العرق للسطح، ويتم تحميل المنتج المنقب بشاحناتٍ.
التنقيب بالجرف يتم باستخدام الحفارات ذات العجلة، وحفارات السحب، والسكريبرات، والرفوش أو الكراكات. بعدها ينقل الفوسفات بالشاحنات، والسيور أو المضخات.
فلز الفوسفات هو أي من مجموعة أملاح حمض الفوسفوريك اللاعضوية (H3(PO4 طبيعية المنشأ. يمكن التعرف على أكثر من 200 نوعٍ من فلزات الفوسفات، لكن تمتلك ـ من الناحية الهيكلية ـ كلها وحدات PO4 رباعية السطوح منعزلة، ويمكن تصنيف فلزات الفوسفات وفق التصنيف التالي:
- الفوسفات الأساسية:
- عادةً ما تتبلور من غمر سوائل مائية مستمَدة من المراحل الأخيرة لعملية التبلور.
- من أكثر فلزات الفوسفات الأولية توفرًا في البيغماتيت الغرانيتية الأباتيت الفوسفاتية Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3، والترايفيليت LiFePO4، والليثيوفيليت LiMnPO4، والمونازيت النادر (LaCe)(PO4)، والأكزينوميت YPO4.
- عادةً ما تتواجد في الصخور فوق مافية الفقيرة بالسيليكا، بما في ذلك الكاربوناتيت والنيفيلين سيانيت.
- الأباتيت الاستحالية تتواجد ضمن صخور سيليكات الكالسيوم والكلس المشوب.
- الفوسفات الثانوية (أو عديدة أو متعددة الفوسفات):
- تشكلت من تعديل الأوليّة، وهي متنوعةٌ بشكلٍ كبيرٍ.
- فوسفات حجري بشكل تربة ناعمة:
- تتشكل في درجات حرارة منخفضة بوجود الماء وضمن ظروف أكسدة متعددة.
- تحتوي عادةً هذه الفلزات على أكاسيد الحديد ثنائي وثلاثي التكافؤ والمنغنيز، مما ينتج عنه ألوان براقة. صنفان منتشران منها هما السترنغيت Fe(PO4)(H2O)2 والفيفيانيت Fe3(PO4)2(H2O)8..
صناعة الفوسفات واستخداماته
إن صناعة الفوسفات محدودةٌ إلى حدٍّ ما؛ إلا أن لها أهميةً كبرى بالنسبة للسوق العالمي للفوسفات، يعد السماد والعلف المنفذان الأهم لتوريد الفوسفات. الفوسفات الصناعية تستخدم في طيفٍ واسعٍ من الصناعات منها صناعة الأغذية، والمنظفات، والمنظفات الشخصية، والإعمار، وهذه الصناعات بمجموعها تشكل 6 إلى 8 بالمئة فقط من الاستهلاك العالمي للفوسفات.
خلال الألفية الحالية، زاد الطلب على منتجات الفوسفات مع ازدياد أعداد السكان وارتفاع مستوى المعيشة في البلدان المتقدمة، إلا أن تأثير بعضها على البيئة، وخصوصًا المنظفات المنزلية، أدى إلى انحدارٍ في معدلات الطلب يحاول المصدرون مواجهته بتطوير أسواق استخدامه ضمن التطبيقات الغذائية والزراعية.
تمكنت صناعة الفوسفات من النجاة خلال الأزمة الاقتصادية العالمية نتيجة حسن الإدارة وإعادة تنظيم الأولويات من قبل المنتجين والمستوردين (أميركا وأوروبا). تعد الصين هي المستهلك الأكبر للفوسفات على المستوى الصناعي في العالم، وخصوصًا في مجال معالجة الأسيد الحراري، وشهدت البلاد ازديادًا في معدل تصدير حمض الفوسفوريك بين سنتي 2000 و2015 بنسبةٍ وسطيةٍ 10.8%، إلا أن هذا المعدل كان من المتوقع انخفاضه خلال الخمس سنوات اللاحقة، الأمر الذي حثّ الصين على البحث عن مصادرَ أخرى للتصدير بهدف تعويض النقص.
مع ارتفاع معدل الوعي البيئي، أخذت بعض الدول بالابتعاد عن استخدام المنظفات المحتوية على الفوسفات، إلا أن هذا لا ينطبق على دولٍ أخرى تعد القدرة التنظيفية ورخص الكلفة هو الأهم عندها. مع مرور الوقت، يتم اكتشاف وتعريف استخدامات جديدة للفوسفات ضمن الصناعات الغذائية والزراعية ومعالجة المياه.
في البلدان النامية، يرتفع معدل استهلاك الفوسفات لأغراضٍ غذائيةٍ (كالطعام والمشروبات الجاهزة، وخلائط الخبز، واللحوم المعلبة، ومنتجات السمك) مع نمو الاقتصاد وتمدد الطبقة الوسطى. عالميًّا؛ وبالإضافة إلى ازدياد معدل استخدام فوسفات الكالسيوم والبوتاسيوم في تدعيم الطعام، فإن صناعة بطاريات الليثيوم (التي تحتوي على الفوسفات) قد أخذت بالازدياد مع تمدد صناعة السيارات الكهربائية، وباختصار؛ إنّ نمو اقتصادات الدول يترافق بشكلٍ عام مع نمو صحي لاستهلاك الفوسفات. .
استخراج الفوسفات
تاريخ استخراج الفوسفات
أول عملية إنتاج تجارية لصخر الفوسفات بدأت في إنجلترا عام 1847، حين استخدمت الأدوات التقليدية في الحفر، وفي الولايات المتحدة، وبالتحديد كارولينا الجنوبية، بدأ استخراج الفوسفات عام 1867. تم في البداية التنقيب عن طبقات صخر الفوسفات باليد، ولاحقًا تم اعتماد الجرف (أو التكريك) وفرز الصخور كان في الغالب يتم يدويًّا.
اكتُشفت مخازن طبيعية للفوسفات في كلٍّ من شرقي وغربي أفريقيا منذ نهاية القرن التاسع عشر، وبدأ استغلال مصادر الفوسفات في كلٍّ من الجزائر وتونس قبل بداية القرن العشرين، والذي مع حلول منتصفه كانت العديد من المناجم تعمل على استخراجه على امتداد المناطق الغربية والشمالية لأفريقيا. حاليًّا، يُستثمر أكثر من 1635 منجمًا وموقعًا للفوسفات حول العالم. .
في الوقت الحالي
يُستخرج أغلب الصخر الفوسفاتي باستخدام أساليب التنقيب السطحية واسعة النطاق. عادةً ما تغذي عمليات ومنشآت التنقيب مجمعات معالجة وتصنيع منتجات السماد المركز القريبة منها. حاليًّا، ولاستخراج حجر الفوسفات، فإنّ معظمه يتم التنقيب عنه في مناجمَ مفتوحةٍ باستخدام حفارات السحب أو بالأساليب المعتمدة على الرفوش أو المجارف، وإنّ هذه الطرق تنتشر بشكلٍ واسع في أجزاءٍ من الولايات المتحدة، والمغرب أو روسيا.
أثناء عملية التنقيب السطحي، يتم حفر الطبقة العلوية التي تغطي عرق أو طبقة الفوسفات، وتفجيرها ومن ثم إزالتها باستخدام حفارات السحب نحو جانب المنجم لتجهيزها لإعادة أو طمرها أو توظيفها. حفارات سحب صغيرة، أو مجارف كهربائية أو بلدوزرات تستلم الجسم العلوي لطبقة الفلز، ومن ثم يتم تفجير طبقات الكلس المخالطة لعرق الفلز حتى تتم إعادة كشف العرق للسطح، ويتم تحميل المنتج المنقب بشاحناتٍ.
التنقيب بالجرف يتم باستخدام الحفارات ذات العجلة، وحفارات السحب، والسكريبرات، والرفوش أو الكراكات. بعدها ينقل الفوسفات بالشاحنات، والسيور أو المضخات.