磷灰石（Apatite）又稱磷鈣土、磷鈣石、磷塊巖、磷灰巖、磷質巖，是一種自然形成的磷酸鹽礦物，也是含鈣的磷酸鹽礦物的統稱，化學成分為Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)。顏色多變，常見無色、黃色、綠色、藍色、紫色、紅色等，具有玻璃光澤，斷口具有油脂光澤，性脆，加熱后常可見磷光。
磷灰石在巖漿作用、沉積作用、變質作用中形成，在各種巖漿巖、花崗偉晶巖和變質巖中以晶質磷灰石形式出現。在堿性火成巖中可以形成有工業價值的礦床，如俄羅斯科拉半島的希比內磷灰石-霞石礦。按成分不同可分為氟磷灰石、氯磷灰石、羥基磷灰石（又稱氫氧基磷灰石）及碳磷灰石（又稱碳酸磷灰石）等，主要產于巴西、墨西哥、捷克、德國、印度、莫桑比克、南非、西班牙、斯里蘭卡、巴基斯坦、美國、中國等地。
磷灰石是制造農業磷肥和提取磷的重要礦物原料，還可以用來制造白磷、磷酸、磷化物及磷酸鹽等物質，用于醫藥、食品、火柴、顏料、陶瓷、國防等領域。
主要特性
礦物組成
磷灰石按成分不同可區分為氟磷灰石、氯磷灰石、羥基磷灰石及碳磷灰石(Ca5(PO4)3CO3)等，在自然界以磷灰石[Ca5(PO4)3F]最為常見，常有Ca、Mg、Na、C、Cl、U、H等元素混入。Cl、OH代替F多的分別稱為氯磷灰石、羥基磷灰石。當F、CI、OH比例相等時，磷灰石的化學組成是55.38%CaO，42.06%P2O5，1.25%F，2.33%CI，0.56%H2O。
物理特性
磷灰石顏色多變，根據所含雜質不同呈多種顏色，其中無雜質者為無色，若含有碳、氟、氯、錳、等其他礦物元素時，會呈黃色、淺綠色、黃綠色、藍色、紫色、褐紅等，沉積成因的磷灰石因含有機質被染成深灰至黑色；透明至半透明，具有玻璃光澤，斷口具有油脂光澤，無解理，莫氏硬度為5，相對密度在3.13-3.23變化，變化值與其成分中的類質同象離子有關，加熱后常可見磷光，性脆。此外，大多數磷灰石具有熒光特性，其特性因寶石顏色的不同而有差異。
結構特征
磷灰石晶體結構為六方晶系，常呈柱狀、短柱狀、厚板狀或板狀晶形，集合體呈粒狀、致密塊狀或結核病狀，典型形狀為帶錐面的六方柱形。自然界中氟磷灰石最常見，即一般所指的磷灰石，其結構基本特點為Ca-O多面體呈三方柱狀，以棱和角頂相連呈不規則的鏈沿c軸延伸，鏈間以[PO4]連接，形成平行c軸的孔道，附加F-陰離子充填于此孔道中亦排列成鏈。而碳磷灰石中有[CO3]2-代替[PO4]3-，出現了剩余的負電荷，為此，[CO3]2-與(OH)-或F-結合在一起，以離子團形式進入晶格，然而當1個[CO3]2-代替1個[PO4]3-時，只有0.4的[CO3]2-與(OH)-或F-結合，故Ca2+可被K+，Na+等代替，以達到電價平衡。
形成原因
磷灰石的成因是多種多樣的，主要在巖漿作用、沉積作用和變質巖中形成。巖漿作用在各種巖漿巖、花崗偉晶巖和變質巖中以晶質磷灰石形式出現，在堿性火成巖中可形成有工業價值的礦床，如俄羅斯科拉半島的希比內磷灰石-霞石礦。在淺海沉積環境中，磷灰石以膠磷石（礦床遭受變質作用后，膠磷灰石向晶質磷灰石轉化）出現，常呈細小的晶體或呈隱晶質狀態，與石英、海綠石、黃鐵礦、方解石等共生，組成磷塊巖，常構成巨大的磷礦床，是為沉積作用，例如中國湖北襄陽、云南昆陽和貴州開陽磷礦；另有在鳥糞與石灰巖相作用或動物骨骼堆積而成磷礦，人體膽石癥也含有少量的碳磷灰石和羥基磷灰石；變質巖中的磷灰石礦層即是沉積磷灰石經區域變質而成，多呈副礦物形成產出。
分類
磷灰石按成分不同可區分為氟磷灰石、氯磷灰石、羥基磷灰石、碳氟磷灰石及碳磷灰石等，最常見的為氟磷灰石、羥基磷灰石和氯磷灰石。
氟磷灰石
氟磷灰石(Ca5(PO4)3F)含P2O542.23%、CaO50.03%、F3.8%，密度為3.19g/cm3，晶體呈六方柱或六方錐，也有呈板狀、長柱狀或針狀，粒度大小自零點幾至幾十毫米不等，粗大的氟磷灰石晶體產于酸性偉晶巖脈中，顏色多樣，如無色透明或乳白色、略呈綠色、黃綠色等，有貝殼狀斷口，玻璃狀光澤。
氯磷灰石
氯磷灰石(Ca5(PO4)3F)含P2O540.91%、CaO48. 47%、Cl6.8%，密度為3.20g/cm3，結晶形態、特點與氟磷灰石相似，主要分布于巖漿作用和變質作用形成的磷礦石中，但量少。
羥基磷灰石
羥基磷灰石(Ca5(PO4)3(OH))含P2O542.4%、CaO50.23%，密度為2.96-3.10g/cm3，晶體為六方晶系，折射率為1.64~1.65。羥基磷灰石微溶于水，呈弱堿性，易溶于酸而難溶于堿，可用作生物陶瓷、生物高分子材料的增韌材料，及生物醫學領域。
碳氟磷灰石
碳氟磷灰石(Ca10(PO4,CO3OH)6(F,OH)2)，密度為3.15-3.19g/cm3，晶形肉眼難看見，在光學顯微鏡下可看到為長柱狀或針狀，粒度小于0.01mm。碳氟磷灰石為沉積磷塊巖的主要磷礦物，外貌多種多樣，其一為具有微細晶粒的集合體，顏色隨其中混入的有機質多少分別呈白色、灰白色、深灰色等；其二是碳氟磷灰石成為“膠狀”的“非晶質”集合體，俗稱“膠磷礦”，“膠磷礦”也是磷塊巖中最主要的一種產物。
碳磷灰石
碳磷灰石(Ca10(PO4)6(CO3)含P2O535.97%、CaO48.31%、CO24.46%，密度為2.96-3.10g/cm3，六方晶系，常呈纖維狀，具膠狀結構，有時成結核狀產出，其有效磷含量高，適于作磷礦粉肥。
分布區域
磷灰石的主要產地包括巴西、墨西哥、馬達加斯加、緬甸、加拿大、捷克、德國、印度、莫桑比克、南非、西班牙、斯里蘭卡、巴基斯坦和美國。其中亮麗的霓虹藍色、藍綠色磷灰石主要產自馬達加斯加、巴西、斯里蘭卡，而墨西哥、印度多產黃綠色、綠色磷灰石。中國磷灰石主要產地是內蒙古自治區、河北省、河南省、甘肅省、新疆、云南省、江西省、福建省等地，其中內蒙古磷灰石產于透輝石偉晶巖脈和花崗偉晶巖脈中，新疆的磷灰石產于富蘊縣花崗偉晶巖中。
此外，寶石級磷灰石通常產于沉積巖礫石層、變質巖漿和偉晶巖中，出產寶石級磷灰石的國家有緬甸、斯里蘭卡、印度、美國、墨西哥、西班牙、葡萄牙、意大利、挪威、加拿大、巴西、坦桑尼亞、馬達加斯加、肯尼亞以及中國的內蒙古、甘肅、河北、新疆、云南、江西和福建等地。
應用領域
磷灰石是制造農業磷肥和提取磷的重要礦物原料，也可以用來制造白磷、磷酸、磷化物及其他磷酸鹽類，用于醫藥、食品、火柴、顏料、陶瓷、國防等領域。顏色好、結晶好的磷灰石可作為寶石或裝飾材料。
制取磷肥
磷灰石是制造農業磷肥的重要礦物原料，通過天然的磷酸鹽（磷灰土或磷灰石）與堿金屬鹽（碳酸鈉、碳酸鉀、天然硅酸鹽或者與冶金礦渣及生石灰）在一起熔合或燒過后所得到磷肥叫做熱制磷肥等方式來制造磷肥。磷肥的種類按其溶解度可分為水溶性磷肥、弱酸溶性磷肥、難溶性磷肥三類。磷肥對植物體內糖類的代謝有明顯影響，可以加速同化產物的運轉，促進根瘤固氮效能的提高。
制作陶瓷材料
磷灰石可部分代替骨灰生產骨質瓷，坯體的透明度很好。將磷灰石少量引入長石釉中，能提高釉的光澤度，使釉具有柔和感。此外，在利用工業廢渣生產陶瓷制品的技術中，磷礦渣在陶瓷工業中也得到了具體應用。
制作寶石材料
磷灰石具備制作寶石所需的清徹、晶瑩、通透等特點，磷灰石寶石的顏色包括綠、藍、褐、黃、紫、紫羅蘭雨花石、紅石竹色、紅色、白色、無色等，以及其間的過渡顏色，最受歡迎的是藍色石、藍綠色石、紫羅蘭色石、黃色石、綠色石，其中又以具貓眼石閃光者最珍貴。此外在西班牙，由于寶石呈綠黃色，磷灰石寶石也被稱為“蘆筍石”。
其它應用
醫用納米材料中，羥基磷灰石被用于制備各種骨組織或牙組織再生與修復的填充材料，如納米磷灰石晶體。此外，通過磷灰石退火行為等方面的研究使得裂變徑跡熱年代學得到迅猛發展，該技術也被廣泛應用于盆地熱史、沉積物源、大地構造演化、造山帶、斷裂、地形和氣候演變及成礦作用等方面的研究。
礦物開采
選礦
開采磷灰石選礦的方法有按外觀將礦石用人工選取出來的手選法，將礦石經過不同系統的篩子進行篩分的初選法，和加入一定種類的物質（浮選劑）使主要物質和雜質分開的浮選法等方法。
開采方式
開采方式主要有地下開采法和露天開采法。地下開采法采掘、裝載和運輸巖石（除地面運輸外）全在地下進行，所有巷道都開掘在地下；露天開采法一般先將表層剝去而開采其下的磷酸鹽礦層，露天采礦是在長壕溝中進行的，這些壕溝稱為露天采礦場或塹溝。
歷史
磷灰石最早發現于1786年，由德國礦物學家亞伯拉罕·維爾納（Abraham Gottlob Werner）首次命名。其英文名稱來源于希臘語，因品種多樣、顏色豐富，易與綠柱石等其他礦物寶石相混淆而得名為Apatite，意為“迷惑的”，也有學者將磷灰石形象地稱為“強大的偽裝者”。1937年，美國在加利福尼亞州南部海灘發現磷灰石結核。其后，又在北美洲、非洲、澳大利亞、新西蘭岸外相繼發現海底磷灰石的存在。
20世紀70年代，阿波羅-11登月艙在月面采集的月壤中發現一種被稱之為路尼巖的特殊巖石碎塊，在該沖擊形成的細粒巖石碎塊中包含含氟的磷灰石。
參考資料 >