萤石

萤石

矿物

萤石(Fluorite),又称氟石,是一种矿物,其主要成分是氟化钙(CaF2) ,含杂质较多,Ca常被Y和Ce等稀土元素替代,此外还含有少量的Fe2O3 ,SiO2和微量的Cl,O3,He等。自然界中的萤石常显鲜艳的颜色,硬度比小刀低。它可以用于製备氟化氢:CaF2 + H2SO4 = CaSO4+ 2HF↑;在人造萤石技术尚未成熟前,是製造镜头所用光学玻璃的材料之一。

  • 中文名称
    萤石
  • 外文名称
    Fluorite
  • 别名
    软水晶,七彩宝石,彩虹宝石,梦幻石等。
  • 本质
    是一种矿物
  • 主要成分
    氟化钙
  • 硬度
    Hm=4.硬度比小刀低
  • 晶系
    等轴
  • 比重
    3.18
  • 化学式
    CaF2
  • 相对原子质量
    78.0748064

基本介绍

萤石之所以得名,是因为它在紫外线或阴极射线照射下会发出荧光,但当萤石含有一些稀土元素时,它就会发出磷光。也就是说,在离开紫外线或阴极射线照射后,萤石依旧能持续发光较长一段时间。这种能发磷光的萤石产量所佔比例不大,但事实上,绝大多数夜明珠都是萤石材质的,由于萤石的晶体普遍较大,所以萤石 夜明珠能发现非常大体积的。萤石的硬度较低,且性脆,一般来说需要注意避免剧烈碰撞,同时避免接触化学物质。萤石晶体呈立方体和八面体,常呈双晶,它也以块状、粒和致密状集合体产出。颜色多变,有紫色、绿色、无色、白色、黄色、粉红色、蓝色和黑色等。其中粉红色和红色最为珍贵。条痕白色。透明至半透明,玻璃光泽。断开后,形成完全八面体解理,并在立方晶体的

各个角上形成三角面。

相传,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。这种奇异的自然现象引起人们探索奥秘的兴趣。原来,每当夜幕降临,这裏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。

主要产地

萤石在南非、墨西哥、蒙古、俄罗斯、美国、泰国、西班牙等地也有产出。中国是世界上萤石矿产最多的国家之一,主要产于湖南东南部的郴州一带,此外浙江、福建等地也有出产。

发光原理

矿物内的电子在外界能量的刺激下,会由低能状态进入高能状态,当外界能量刺激停止时,电子又由高能状态转入低能状态,这个过程就会发光。萤石在日光灯照射后可发光几十小时,这种光相对微弱,白天看不见,夜裏看很亮。

市场前景

虽然我国萤石资源丰富但是品级较低:据美国地质局统计的资料,2013年全球萤石基础储量4.7亿吨,可开採储量2.4亿吨,我国已探明萤石矿区有500多处,分布在27个省(直辖市、自治区),基础储量高达11000万吨,佔全球基础储量的23.4%,居全球第一位;但可开採储量只有2400万吨,佔全球比例仅为10%。

前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国氟化工行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》分析,按照目前萤石可开採储量和2013年产量进行测算,全球萤石储採比只有36.4,而在可开採储量最多的5个国家中,南非储採比高达136.7,中国的储採比已经下降到6,这意味着,在国内可开採储量不增加的情况,按照2013年每年400万吨的开採量计算,中国的萤石资源6年内就要枯竭。

发展方向

作为氟化工行业唯一的氟原料,萤石资源如此稀缺,而氟化工产业不但与军工发展密不可分,更与中国已确定发展的七大新兴产业密切相关,其中核电和动力电池的发展均离不开萤石资源。虽然从磷灰石中提取氟可以保护逐步减少的萤石矿资源,是未来获取氟资源的途径之一,但仍然是杯水车薪,未从源头上解决问题,发展高级含氟精细化工品才是国内氟化工的必然出路。

纵深发展将是不二选择

从氟化工产业链来看,随着产品加工深度的增加,产品附加值呈几何级数成长。目前,国内用于含氟医葯和农葯含氟芳香族中间体,用于电子材料的含氟液晶、三氟化氮,用于医葯和树脂的三氟化硼及相关络合物等发展较快。但整体而言,国内精细氟化工产品的开发无论在数量还是质量上都还远远不能满足市场需求。

国内传统含氟中间体如氟苯系列、氟氯苯胺系列等产品的生产能力过剩,“三废”排放量大,市场竞争激烈,经济效益差,需要进行总量控製;作为含氟表面活性剂关键原料的氟碳醇、作为烧硷工业关键配套材料的含氟离子交换树脂及膜、为锂离子电池配套的六氟磷酸锂、为医葯和农葯新品种配套的新型含氟中间体、出口潜力大的六氟化硫等则是需要重点发展的产品。

专业化特色化空间广阔

目前我国含氟精细化学品未来的市场空间依然较大。随着主要国家经济的逐步复甦及纺织品出口配额限製的减少,我国高档纺织品出口的前景比较乐观,因而高性能的含氟纤维整理剂和高效活性含氟染料的需求也将较快成长;生命工程产业的崛起,使生理活性的含氟医葯备受青睐;绿色农业的快速发展,则对高效、低残毒的含氟农葯需求越来越大。

为此,含氟精细化学品产业发展应倾向于专业化、系列化、差别化和特色化,走精细纵深发展之路。今后几年,我国含氟精细化学品仍将得到较快发展,但随着国内环保要求逐渐与国际接轨,预计含氟中间体的发展将基本持平或有所下降,而深度后续产品的开发、生产、套用将加速发展。

工业用途

世界萤石产量的一半用以製造氢氟酸,进而发展製造冰晶石,用于炼铝工业等。电冰柜裏的冷却剂(氟利昂)要用萤石;1986年,中国第一代人造血液也要用萤石。近年,科学家正在研製氟化物玻璃,有可能製成新型光导纤维通讯材料,能传过2万公裏宽的太平洋而不设重发站。

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。

在製铝工业中,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,飞弹喷气燃料推进剂。在原子能工业中,氢氟酸主要用来製造UF4,再经氟化生成UF6,通过气体扩散法或气体离心法分离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製成氟利昂(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、氟塑胶等。

在医葯方面,氟有机化合物还可以製造含氟抗癌葯物,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、增加剂、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,要严格限製。目前,我国萤(氟)石精矿的质量要求按中华人民共和国GB5690-85《氟石精矿》。

建材工业

萤石也广泛套用于玻璃、陶瓷、水泥等建材工业中,其用量在我国佔第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%;硷性玻璃球,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%。

萤石还套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。目前,我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準GB19321-88《萤石粉矿》中作了规定。

装饰作用

萤石因其产品较大,色彩丰富,所以经常被製作成各种饰品,但是其硬度较低,佩戴时请勿与天然水晶一起,水晶会刮划萤石!直接从矿上採下来的萤石有一定辐射,不能摆放在卧室!

最佳化处理

加热处理:加热处理在萤石中较为常见,通过加热可使暗蓝至黑色萤石变成蓝色。一般来说,这种加热处理的萤石很难鑒定,其颜色在300℃以下的环境中是稳定的。

充填塑胶或树脂:在萤石中充填塑胶或树脂,其主要目的是愈合表面裂隙,使其在加工或佩戴时不产生裂隙。经充填处理的萤石的鑒定主要有以下几个方面:

1. 放大检查缝隙。

2. 热针测试可熔树脂和塑胶。

3. 紫外荧光观察,充填的塑胶和树脂可有特征荧光。

辐照处理:无色的萤石通过辐照可产生紫色。辐照处理的萤石极不稳定,遇光就会褪色,因此这种处理方法不具实用价值。

夜明珠的真伪识别

天然夜明珠是极稀有和罕见的,我们鑒定它的真伪,除了用宝玉石方面的检测仪器科学进行鑒别外,还可以根据它具备的许多特徵进行识别。

须经光照15分锺,能在数十小时内连续发光的浅灰色莹石。

具有磷光现象,即能产生夜明珠準效应者。

天然夜明珠颜色美丽,半透明,无须任何光照,即永久主动发光,并且发光能量较大。人造夜明珠是在自身不发光的莹石裂隙中填充莹光粉,仅局部或线条状发光,时间短瞬即逝。

一定要把莹石的莹光和磷光区分开来,磷光现象是在外加光源作用,去掉后还能保持一定的发光时间。

观察它的发光长度、均匀度,及半衰期,余辉长短。

选矿工艺

1.萤石除钙选矿工艺

一种萤石除钙选矿工艺,它是由一次粗选、多次精选作业组成,以油酸或其代用品作为捕收剂进行粗选,以硫酸与酸性水玻璃的混合物作为含钙矿物的抑製剂,硫酸与酸性水玻璃的比例为1∶0.5~1∶2,联合用量为0.5~1.5kg/t原矿。本发明提供的萤石除钙选矿工艺具有除钙效率高、工艺简单、成本低廉的优点,可从高钙型萤石矿中选出碳酸钙含量很低的特级萤石精矿。

2 天然萤石的荧光涂料

一种天然萤石荧光涂料的加工工艺,其工艺是选矿-粉碎-配製-混合-烧结。本发明具有工艺简单、成本低可满足工艺美术用涂料和各种具有荧光效应要求物品的需要。

3 一种萤石浮选剂的製备方法

一种製备萤石浮选捕收剂的製备方法,以油酸生产的中间产品粗脂肪酸或混合脂肪酸为原料,向其加入重量为脂肪酸重量3%~15%的浓硫酸,使之发生硫酸化反应,再向反应生成物中加入重量为脂肪酸重量0.4%~3%的选矿起泡剂即成产品。本发明提供的方法生产成本低廉,所生产的萤石浮选用捕收剂捕收能力强,水溶性、分散性好,适于在常温及低温下浮选萤石 。

4 萤石浮选调整剂的组合物

一种浮选 萤石矿的选矿工艺方法,它是对87105202号获批专利的改进。现有技术中浮选 萤石 矿採用酸加套加增效剂作调整剂。本发明则用水玻璃加酸及与该酸组成的一种或多种可溶性盐混合而成的组合物作调整剂,并形成组合物系列,即可用硫酸、盐酸、硝酸、草酸、醋酸中任何一种酸及相应的盐,组合比例範围为水玻璃·酸·盐=1~2∶1~5∶0.5~1。本发明适应性强,稳定性好,精矿优质,回收率高,成本低。

5 碳酸盐-萤石矿浮选分离方法

本发明提供了一种碳酸盐—— 萤石 矿经济有效的浮选分离方法,特别适用于碳酸盐含量高的 萤石 矿的浮选分离。其关键在于选择有效的碳酸盐矿物的抑製剂——酸化水玻璃和加葯措施,在常规工艺条件下,使碳酸盐与 萤石 实现高纯分选。

6 浮选萤石的方法 萤石矿选矿设备

本发明涉及用调整剂浮选萤石矿的方法。本发明採用由酸,硷和增效剂组成的混合剂作为调整剂,採用油酸或橡油酸钠作为捕收剂,工艺流程为复合回路,在近乎中性和常温条件下进行萤石矿的浮选,获得的萤石精矿回收率高,产品质量好,含杂低,葯剂消耗少,成本低,适于各类萤石选矿厂套用。

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