Fluorit og Fluorspar: Mineraliske anvendelser og egenskaber

Indhold

• Hvad er fluorit?
• Fysiske egenskaber ved fluorit
• Fluorescens
• Fluoritforekomst
• Anvendelser af fluorit
• Fluoritproduktion i USA

Fluorite: Dette foto viser flere smukke blå kubiske krystaller af fluorit med lejlighedsvis pyritkrystaller på deres ansigter. Fluorit findes ofte som kubiske krystaller, men blå krystaller er usædvanlige. Den blå farve kan være forårsaget af spormængder af yttrium i stedet for calcium i fluoritkrystallstrukturen. Foto af Giovanni DallOrto, brugt her under en Creative Commons-licens.

Fluorit spaltning: Fluorit er det eneste almindelige mineral med fire retninger for perfekt spaltning. Denne perfekte spaltning kombineret med mineralerne er isometrisk krystalstruktur får den ofte til at kløbes til perfekte oktaeder som vist her. Disse prøver viser også de lilla og gule farver, der er typiske for fluorit. Foto af Hannes Grobe, brugt her under en Creative Commons-licens.

Hvad er fluorit?

Fluorit er et vigtigt industrimineral sammensat af calcium og fluor (CaF)₂). Det bruges i en lang række kemiske, metallurgiske og keramiske processer. Prøver med enestående diaphaneitet og farve skæres i perler eller bruges til at fremstille dekorative genstande.

Fluorit aflejres i vener ved hydrotermale processer. I disse klipper forekommer det ofte som et gangue-mineral forbundet med metalmalme. Fluorit findes også i brud og hulrum i nogle kalksten og dolomitter. Det er et meget almindeligt stendannende mineral, der findes i mange dele af verden. I minesektoren kaldes fluorit ofte "fluorspar."

Fysiske egenskaber ved fluorit

Fluorit er meget let at identificere, hvis du overvejer spaltning, hårdhed og specifik tyngdekraft. Det er det eneste almindelige mineral, der har fire retninger for perfekt spaltning, der ofte bryder i stykker med formen af ​​en oktaeder. Det er også det mineral, der bruges til en hårdhed på fire i Mohs-hårdhedsskalaen. Endelig har den en specifik tyngdekraft på 3,2, som er detekterbart højere end de fleste andre mineraler.

Selvom farve ikke er en pålidelig egenskab til mineralidentifikation, er det karakteristiske lilla, grønne og gule gennemskinnelig til gennemsigtigt udseende af fluorit en øjeblikkelig visuel ledetråd for mineralet.

Fluorescerende fluorit: Tumblepolerede prøver af fluorit i normalt lys (øverst) og under kortbølget ultraviolet lys (bund). Fluorescensen ser ud til at være relateret til mineralernes farve og båndstruktur i almindeligt lys.

Fluorescens

I 1852 opdagede George Gabriel Stokes prøver af fluorit til at producere en blå glød, når de blev oplyst med lys, hvilket med hans ord var "uden for den violette ende af spektret." Han kaldte dette fænomen "fluorescens" efter mineralet fluorit. Navnet fik bred accept inden for mineralogi, gemologi, biologi, optik, kommerciel belysning og mange andre områder. (Se fotopar for et eksempel på fluoritfluorescens i tumlede sten).

Fluorit lyser typisk en blå-violet farve under kortbølget ultraviolet og langbølget ultraviolet lys. Nogle eksemplarer er kendt for at gløde en creme eller hvid farve. Mange prøver fluorescerer ikke. Fluorescens i fluorit menes at være forårsaget, når spormængder af yttrium, europium, samarium eller andre elementer erstatter calcium i fluoritmineralstrukturen.

Fluoritkrystallmasse: En imponerende klynge af fluoritkrystaller fra Berbes-minen, Ribadesella, Asturias, Spanien. Eksempel og foto af Arkenstone / www.iRocks.com.

Fluoritforekomst

De fleste fluorit forekommer som blodårsfyldninger i klipper, der er blevet udsat for hydrotermisk aktivitet. Disse vener indeholder ofte metalmalme, der kan omfatte sulfider af tin, sølv, bly, zink, kobber og andre metaller.

Fluorit findes også i brud og vugs i nogle kalksten og dolomitter. Fluorit kan være massiv, kornet eller euhedral som oktaedral eller kubiske krystaller. Fluorit er et almindeligt mineral i hydrotermiske og carbonater i hele verden.

Fluorit-enhedscelle: Illustration, der viser den relative størrelse og placering af fluor- og calciumioner i den isometriske enhedscelle af fluorit. Public domain image af Benjah-bmm27.

Fluor produkter: De fleste mennesker er bekendt med fluorprodukter, der bruges til forebyggelse af tandbrydning. Fluor tilsættes til drikkevand som en systemisk fluoriderapi og tilsættes til tandpastaer, mundskyl og tandskylning som en aktuell fluoridbehandling. Disse anvendelser af fluor har været kontroversielle.

Den bedste måde at lære om mineraler er at studere med en samling af små prøver, som du kan håndtere, undersøge og observere deres egenskaber. Billig mineralsk samling er tilgængelig i butikken.

Fluorit ædelsten: Fluorit kan være en smuk ædelsten, når den er facetteret. Det er hovedsageligt en ædelsten for samlere, fordi den har en hårdhed på 4 i Mohs-skalaen, og fordi den let kløves i fire retninger.

Anvendelser af fluorit

Fluorit har en lang række anvendelser. Den primære anvendelse er inden for metallurgi, keramik og kemisk industri; optiske, lapidære og andre anvendelser er dog også vigtige.

Fluorspar, det navn, der bruges til fluorit, når det sælges som et bulkmateriale eller i forarbejdet form, sælges i tre forskellige kvaliteter (syre, keramik og metallurgisk).

Syrekvalitets fluorspar

Fluorspar af syrekvalitet er et materiale med høj renhed, der bruges af den kemiske industri. Det indeholder over 97% CaF₂. De fleste af de fluorspar, der forbruges i USA, er syrekvalitet, selvom det bruges til applikationer i lavere kvalitet. Det bruges hovedsageligt i den kemiske industri til fremstilling af fluoridsyre (HF). HF bruges derefter til at fremstille en række produkter, der inkluderer: fluorcarbonkemikalier, skumblæsemidler, kølemidler og en række fluoridkemikalier.

Keramisk kvalitet fluorspar

Fluorspar af keramisk kvalitet indeholder mellem 85% og 96% CaF₂. Meget af dette materiale bruges til fremstilling af specialglas, keramik og emaljevarer. Fluorspar bruges til at fremstille glasurer og overfladebehandlinger, der producerer hårde blanke overflader, opalescent overflader og en række andre optrædener, der gør forbrugsglasgenstande mere attraktive eller mere holdbare. Den non-stick kogeoverflade, kendt som Teflon, fremstilles ved hjælp af fluor afledt af fluorit.

Metallurgisk fluorspar

Metallurgisk fluorspar indeholder mellem 60 og 85% CaF₂. Meget af dette materiale bruges til produktion af jern, stål og andre metaller. Fluorspar kan fungere som en flux, der fjerner urenheder såsom svovl og fosfor fra smeltet metal og forbedrer slagtenes fluiditet. Mellem 20 og 60 pund fluorspar bruges til hvert ton produceret metal. I USA bruger mange metalproducenter fluorspar, der overstiger metallurgisk kvalitet.

Fluorit i optisk kvalitet

Prøver af fluorit med enestående optisk klarhed er blevet brugt som linser. Fluorit har et meget lavt brydningsindeks og en meget lav spredning. Disse to egenskaber gør det muligt for linsen at producere ekstremt skarpe billeder. I stedet for at bruge naturlige fluoritkrystaller til fremstilling af disse linser smeltes fluorit med høj renhed og kombineres med andre materialer til at producere syntetiske "fluorit" -linser af endnu højere kvalitet. Disse linser bruges i optisk udstyr såsom mikroskoper, teleskoper og kameraer.

Lapidary grade fluorit

Prøver af fluorit med enestående farve og klarhed bruges ofte af lapidarer til at skære ædelsten og fremstille dekorative genstande. Eksempler af fluorit i høj kvalitet fremstiller smukke facetterede sten; mineralet er imidlertid så blødt og spalter så let, at disse sten enten sælges som samlereksemplarer eller bruges i smykker, som ikke vil blive udsat for slag eller slid. Fluorit er også skåret og udskåret i dekorative genstande som små figurer og vaser. Disse behandles ofte med en belægning eller imprægnering for at forbedre deres stabilitet og beskytte dem mod ridser.

Båndet fluorit cabochon: Farverige stykker fluorit kan skæres i smukke cabochoner og andre dekorative genstande. På grund af sin lave hårdhed og perfekte spaltning er den imidlertid ikke egnet til mange formål.

Fluoritproduktion i USA

Der findes deponeringer af minabel fluorit i USA; næsten al fluorit, der forbruges i USA, importeres imidlertid. De primære lande, der leverede fluorit til De Forenede Stater i 2011 var Kina, Mexico, Mongoliet og Sydafrika. Alt dette fluorit importeres, fordi produktionsomkostningerne i De Forenede Stater er så høje, at materialet kan produceres i disse andre lande og sendes direkte til kunder i USA til en lavere pris.

I 2011 producerede og solgte adskillige virksomheder syntetisk fluorit som et biprodukt af deres fosforsyreproduktion, petroleumsforarbejdning eller uranforarbejdningsaktiviteter. En kalkstenproducent i Illinois var også ved at udvinde og sælge små mængder fluorit fra deres stenbrud. Dette firma udvikler en underjordisk mine til at udnytte en stor blodrør, som de håber vil være i produktion i 2013.