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萤石矿概述

2010-05-07 09:36 来源: 我的钢铁


    萤石,又称氟石,是工业上氟元素的主要来源,是世界上20几种重要的非金属矿物原料之一。它广泛应用于冶金、炼铝、玻璃、陶瓷、水泥、化学工业。纯净无色透明的萤石可作为光学材料,色泽艳丽的萤石亦可作为宝玉石和工艺美术雕刻原料。萤石又是氟化学工业的基本原料,其产品广泛用于航天、航空、制冷、医药、农药、防腐、灭火、电子、电力、机械和原子能等领域。

    萤石矿-概述
    
    萤石矿
    萤石又称氟石,是一种天然的矿石,萤石和光学玻璃相比,萤石有低折射率,低色散等优点,但在实际的运用上因为有其困难度跟经济因素存在,所以不可能使用。然而在光学上所使用的所谓光学玻璃都是以二氧化硅(Silica)为主要原料并且加入氧化钡(Barium)或镧(Lanthanum)之类的添加物,于熔炉中以高于1300度的高温溶解后,再以极慢的降温方式使其由液体凝固为固体。

    古代印度人发现,有个小山岗上的眼镜蛇特别多,它们老是在一块大石头周围转悠。其一的自然现象引起人们探索奥秘的兴趣。原来,每当夜幕降临,这里的大石头会闪烁微蓝色的亮光,许多具有趋光性的昆虫便纷纷到亮石头上空飞舞,青蛙跳出来竞相捕食昆虫,躲在不远处的眼镜蛇也纷纷赶来捕食青蛙。于是,人们把这种石头叫作“蛇眼石”。后来才知道蛇眼石就是萤石。

    萤石的成分是氟化钙,又称氟石、砩石等,因含各种稀有元素而常呈紫红、翠绿、浅蓝色,无色透明的萤石稀少而珍贵。晶形有立方体、八面体或菱形十二面体。如果把萤石放到紫外线荧光灯下照一照,它会发出美丽的荧光。
萤石及其加工品的用途已涉足30多个工业部门。炼钢铁加入萤石,能提高熔液的流动性,除去有害杂质硫和磷。

    世界萤石产量的一半用以制造氢氟酸,进而发展制造冰晶石,用于炼铝工业等。电冰箱里的冷却剂(氟利昂)要用萤石;1986年,中国第一代人造血液也要用萤石。科学家正在研制氟化物玻璃,有可能制成新型光导纤维通讯材料,能传过2万公里宽的太平洋而不设重发站。

    世界各地均有产出。萤石萤石又称为氟石,化学成分为CaF2,晶体属等轴晶系的卤化物矿物。在紫外线、阴极射线照射下或加热时发出蓝色或紫色萤光,并因此而得名。晶体常呈立方体、八面体或立方体的穿插双晶,集合体呈粒状或块状。浅绿、浅紫或无色透明,有时为玫瑰红色,条痕白色,玻璃光泽,透明至不透明。八面体解理完全。摩氏硬度4,比重3.18。萤石主要产于热液矿脉中。无色透明的萤石晶体产于花岗伟晶岩或萤石脉的晶洞中。世界萤石总储量约10亿吨,中国是世界上萤石矿产最多的国家之一,并且占世界储量的35%.据考古发掘得知,七千年前的浙江余姚河姆渡人,已选用萤石作装饰品。河姆渡之南确有萤石矿存在。主要产于浙江、湖南、福建等地。世界其他主要产地有南非、墨西哥、蒙古、俄罗斯、美国、泰国、西班牙等地。萤石在冶金工业上可用作助熔剂,在化学工业上是制造氢氟酸的原料。


    萤石矿-种类
    
    萤石发光有荧光和磷光两种,荧光是指在光源照射后扯去光源仍然能短暂发光(所有萤石都可以),而发磷光属于稀土离子引起的内能量发光,无需外光源补充就能持续发光。能发磷光的夜明珠很稀少珍贵,因此才具有收藏价值(这种含磷萤石自然界却非常稀少),只有用这种萤石经过细致打磨加工后才能制成夜明珠。萤石发荧光很正常,并不代表这就算是真正的夜明珠,因此导致市场上是个萤石球就做个鉴定当夜明珠卖。夜明珠发光(指磷光)机理同稀土元素的掺入有关,即“三价稀土元素进入晶格,形成发光中心和电子捕获中心”,电子受热或光激发,晚间电子回到原位释放出光能,即矿物学中所说的“磷光”。

    萤石矿-用途
    
     萤石的用途十分广泛,随着科学技术的进步,应用前景越来越广阔。主要用于冶金、化工和建材三大行业,其次用于轻工、光学、雕刻和国防工业。因此,根据用途要求,中国萤石矿产品主要有四大系列品种,即萤石块矿、萤(氟)石精矿、萤石粉矿和光学、雕刻萤石。

    (一)冶金工业

    萤石具有能降低难熔物质的熔点,促进炉渣流动,使渣和金属很好分离,在冶炼过程中脱硫、脱磷,增强金属的可煅性和抗张强度等特点。因此,它作为助熔剂被广泛应用于钢铁冶炼及铁合金生产、化铁工艺和有色金属冶炼。冶炼用萤石矿石一般要求氟化钙含量大于65%,并对主要杂质二氧化硅也有一定的要求,对硫和磷有严格的限制。硫和磷的含量分别不得高于0.3%和0.08%。其产品质量按照中华人民共和国国家标准CB8216-87《萤石块矿》执行。
   
    (二)化学工业
 
    萤石另一重要用途是生产氢氟酸。氢氟酸是通过酸级萤石(氟石精矿)同硫酸在加热炉或罐中反应而产生出来的,分无水氢氟酸和有水氢氟酸,它们都是一种无色液体,易挥发,有强烈的刺激气味和强烈的腐蚀性。它是生产各种有机和无机氟化物和氟元素的关键原料。

    在制铝工业中,氢氟酸用来生产氟化铝、人造冰晶石、氟化钠和氟化镁。在航空、航天工业中,氢氟酸主要用来生产喷气机液体推进剂,导弹喷气燃料推进剂。在原子能工业中,氢氟酸主要用来制造UF4,再经氟化生成UF6,通过气体扩散法或气体离心法分235U。
 
    氢氟酸是有机氟化工的基础原料,它通过与氯仿和四氯化碳相互作用,生产毒性小、化学稳定性高的氟化的含氯烃和碳氟化合物,作冷冻剂,空气溶胶促进剂,溶剂聚合物的中间体和碳氟化合物树脂和弹性体。

    氢氟酸与四氯化碳反应制成氟利昂(通常以F表示)。氟利昂除作为冷冻剂外,还广泛用于喷雾剂、灭火剂、氟塑料等。
在医药方面,氟有机化合物还可以制造含氟抗癌药物,含氟可的松,含氟碳人造血液。
    在无机氟化工业中,可以生产杀虫剂、防腐剂、防护剂、添加剂、助熔剂和抗氧化剂等。
   
    化学工业对萤石产品的质量要求很高,一般要求CaF2含量在93%~98/%,二氧化硅和碳酸钙是有害杂质,要严格限制。中国萤(氟)石精矿的质量要求按中华人民共和国GB5690-85《氟石精矿》标准执行。
   
    (三)建材工业

    萤石也广泛应用于玻璃、陶瓷、水泥等建材工业中,其用量在中国占第2位。
在玻璃工业中,萤石作为助熔剂、遮光剂加入,它能促进玻璃原料的熔化。不同玻璃,萤石加入量不同。普通玻璃板材,萤石加入量为炉料的1%;碱性玻璃球,萤石的加入量为1%~2%;氧化玻璃,萤石加入量则为3%;白色、乳色、彩色玻璃的生产过程中,萤石除作为助溶剂外,还作遮光剂,加入量为炉料的10%~20%。玻璃工业对萤石的质量要求较严格,要求CaF2>80%;Fe2O3<0.2%。

    在水泥生产中,萤石作为矿化剂加入。萤石能降低炉料的烧结温度,减少燃料消耗,同时还能增强烧结时熟料液相粘度,促进硅酸三钙的形成。在水泥生产中,萤石加入量在一般情况下为4%~5%至0.8%~1%。水泥工业对萤石质量要求不严,一般CaF2含量在40%以上即可,对杂质含量要求也不作具体规定。
在陶瓷工业中,萤石主要用作瓷釉,它能在瓷釉生产过程中起到助色和助熔作用。如在红色瓷釉中加入萤石后能色泽光亮鲜艳,在陶瓷生产瓷釉中的萤石加入量一般约10%~20%。
   
    萤石还应用于搪瓷工业和铸石生产中,其加入量分别为3%~10%和3%。
在建材工业中,由于用途不同,对萤石质量要求也不相同。中国用于建材工业的萤石质量要求在中华人民共和国国家标准GB19321-88《萤石粉矿》中作了规定。
因萤石在光学上具有低色散、低折射率和对紫外线、红外线滤光性高等特性,而被用来制作棱镜和高质量的光学元件。对光学萤石的技术要求十分严格,需质纯(或带均匀的浅色)、透明、红(紫)外线透射性强,无裂隙、无包裹体、机械性能良好。厚度为1.5mm的萤石薄片必须能透过波长为4.5pm的红外线80%以上,同时对晶体规格也有严格规定。
 
    随着人们生活水准的提高,对饰品、工艺品的需求不断增加。萤石具有结构致密,色彩鲜艳而多样,作为工艺雕刻的原料被人们所重视。

    


   


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