Fluoriitti ja fluorilasi: Mineraalien käyttö ja ominaisuudet

Sisältö

• Mikä on fluoriitti?
• Fluorin fysikaaliset ominaisuudet
• fluoresenssi
• Fluoriitin esiintyminen
• Fluoriitin käyttö
• Fluoriitin tuotanto Yhdysvalloissa

Fluoriitti: Tässä valokuvassa on useita kauniita sinisiä kuutiometriä fluoriittikiteitä, joissa on satunnaisia ​​pyritekiteitä. Fluoriitti on yleisesti kuutiometri, mutta siniset kiteet ovat epätavallisia. Sininen väri voi johtua pienistä määristä yttriumia, joka korvaa kalsiumin fluoriittikiteiden rakenteessa. Kuva: Giovanni DallOrto, käytetty täällä Creative Commons -lisenssillä.

Fluorin pilkkominen: Fluoriitti on ainoa yleinen mineraali, jolla on neljä täydellisen pilkkomisen suuntaa. Tämä täydellinen pilkkoutuminen yhdistettynä mineraalien isometriseen kiderakenteeseen aiheuttaa usein sen pilkkoutumisen täydellisiksi oktaedreiksi, kuten tässä on esitetty. Nämä näytteet osoittavat myös violetin ja keltaisia ​​värejä, jotka ovat tyypillisiä fluoriitille. Kuva Hannes Grobe, jota käytetään täällä Creative Commons -lisenssillä.

Mikä on fluoriitti?

Fluoriitti on tärkeä teollisuusmineraali, joka koostuu kalsiumista ja fluorista (CaF₂). Sitä käytetään monenlaisissa kemiallisissa, metallurgisissa ja keraamisissa prosesseissa. Näytteet, joilla on poikkeuksellinen diafaanisuus ja väri, leikataan helmiin tai niitä käytetään koriste-esineiden valmistukseen.

Fluoriitti kerääntyy laskimoihin hydrotermisillä prosesseilla. Näissä kiveissä sitä esiintyy usein metallisiin malmeihin liittyvällä epäorgaanisella mineraalilla. Fluoriittia on myös joidenkin kalkkikivien ja dolomiittien murtumissa ja onteloissa. Se on hyvin yleinen kiviaineksia muodostava mineraali, jota löytyy monista osista maailmaa. Kaivosteollisuudessa fluoriittia kutsutaan usein "fluoripariksi".

Fluorin fysikaaliset ominaisuudet

Fluoriitti on erittäin helppo tunnistaa, jos otetaan huomioon halkaisu, kovuus ja ominaispaino. Se on ainoa yleinen mineraali, jolla on neljä täydellisen pilkkomisen suuntaa, jaoteltuina usein oktaedron muotoisiksi paloiksi. Se on myös mineraali, jota käytetään Mohsin kovuusasteikon neljän kovuuden lukemiseen. Lopuksi sen ominaispaino on 3,2, joka on havaittavissa korkeampi kuin useimmat muut mineraalit.

Vaikka väri ei ole luotettava ominaisuus mineraalien tunnistamisessa, fluoriitin ominainen violetti, vihreä ja keltainen läpikuultava - läpinäkyvä ulkonäkö on mineraalin välitön visuaalinen vihje.

Fluoresoiva fluoriitti: Rumpukykyiset fluoriittinäytteet normaalissa valossa (ylhäällä) ja lyhytaalto ultraviolettivalossa (alhaalla). Fluoresenssi näyttää liittyvän mineraalien väriin ja vyöhykerakenteeseen tavallisessa valossa.

fluoresenssi

Vuonna 1852 George Gabriel Stokes löysi fluoriittiesineiden kyvyn tuottaa sinisen hehkua valaistettaessa valolla, mikä hänen mukaansa oli "spektrin violetin pään ulkopuolella". Hän kutsui tätä ilmiötä "fluoresenssiksi" mineraalifluoriitin jälkeen. Nimi sai laajan hyväksynnän mineralogiassa, gemologiassa, biologiassa, optiikassa, kaupallisessa valaistuksessa ja monilla muilla aloilla. (Katso kuvaparista esimerkki romaantuneiden kivien fluori- fluoresenssista.)

Fluoriitti hehkuttaa tyypillisesti siniviolettiväriä lyhytaalto ultravioletti- ja pitkäaallon ultraviolettivalossa. Joidenkin näytteiden tiedetään hehkuvan kerman tai valkoisena. Monet näytteet eivät fluoresoi. Fluoresenssin fluoresenssin uskotaan aiheutuvan, kun pienet määrät yttriumia, europiumia, samariumia tai muita alkuaineita korvaavat kalsiumin fluoriitti mineraalirakenteessa.

Fluorikiteiden massa: Vaikuttava ryhmä fluori-kiteitä Berbesin kaivoksesta, Ribadesella, Asturias, Espanja. Näyte ja valokuva Arkenstone / www.iRocks.com.

Fluoriitin esiintyminen

Suurin osa fluoriitista esiintyy laskimotäytteinä kallioissa, joille on suoritettu hydroterminen aktiivisuus. Nämä suonet sisältävät usein metallimalmeja, jotka voivat sisältää tina-, hopea-, lyijy-, sinkki-, kupari- ja muita metalleja.

Fluoriittia löytyy myös joidenkin kalkkikivien ja dolomiittien murtumista ja muodoista. Fluoriitti voi olla massiivinen, rakeinen tai euedrinen oktaedrisinä tai kuutioisina kiteinä. Fluoriitti on yleinen mineraali hydrotermisissä ja karbonaattikiveissä ympäri maailmaa.

Fluoriittiyksikkökenno: Kuva, joka osoittaa fluori- ja kalsiumionien suhteellisen koon ja sijainnin fluoriitin isometrisissä yksikkökennoissa. Julkisen kuvan kuva: Benjah-bmm27.

Fluorituotteet: Suurin osa ihmisistä tuntee fluorituotteet, joita käytetään hampaiden rappeutumisen estämisessä. Fluori lisätään juomaveteen systeemisenä fluorihoitona ja lisätään hammastahnoihin, suuvesiin ja hammashuuhteisiin ajankohtaisena fluorihoidona. Nämä fluoridin käytöt ovat olleet kiistanalaisia.

Paras tapa oppia mineraaleista on opiskella pienten näytteiden kokoelmalla, jota voit käsitellä, tutkia ja tarkkailla niiden ominaisuuksia. Halvat mineraalikokoelmat ovat saatavilla kaupasta.

Fluori jalokivi: Fluoriitti voi olla kaunis jalokivi, kun se on viistetty. Se on pääasiassa jalokivi keräilijöille, koska sen kovuus on 4 Mohsin asteikolla ja koska se lohkeaa helposti neljään suuntaan.

Fluoriitin käyttö

Fluoriitilla on laaja valikoima käyttötarkoituksia. Pääasialliset käyttökohteet ovat metallurgia-, keramiikka- ja kemianteollisuudessa; kuitenkin myös optinen käyttö, kangasjulkaisut ja muut käytöt ovat tärkeitä.

Fluorisälpä, nimike, jota käytetään fluoriittia myytäessä irtotavarana tai jalostetussa muodossa, myydään kolmessa eri luokassa (hapan, keraaminen ja metallurginen).

Happolaatuinen fluorilasi

Happolaatuinen fluorilasi on erittäin puhdas materiaali, jota käytetään kemianteollisuudessa. Se sisältää yli 97% CaF₂. Suurin osa Yhdysvalloissa kulutetusta fluorisälpästä on happolaatuista, vaikka sitä käytettäisiin alemman luokan sovelluksissa. Sitä käytetään pääasiassa kemianteollisuudessa fluorivetyhapon (HF) valmistukseen. HF: tä käytetään sitten useiden tuotteiden valmistukseen, jotka sisältävät: hiilivetykemikaalit, vaahtoa vaahtoavat aineet, kylmäaineet ja erilaisia ​​fluori-kemikaaleja.

Keraaminen luokan fluorilasi

Keraamisen luokan fluorilasi sisältää 85 - 96% CaF₂. Suuri osa tästä materiaalista käytetään erikoislasin, keramiikan ja emaloitujen esineiden valmistukseen. Fluorsparilla valmistetaan lasiteita ja pintakäsittelyjä, jotka tuottavat kovia kiiltäviä pintoja, opalisoivia pintoja ja monia muita esiintymiä, jotka tekevät kuluttajalasiesineistä houkuttelevampia tai kestävämpiä. Teflon-niminen tarttumaton keittopinta on valmistettu käyttämällä fluoritista johdettua fluoria.

Metallurgisen luokan fluorilasi

Metallurgisessa luokassa oleva fluorilasi sisältää 60 - 85% CaF₂. Suuri osa tästä materiaalista käytetään raudan, teräksen ja muiden metallien tuotantoon. Fluorisälpä voi toimia fluxina, joka poistaa epäpuhtaudet kuten rikki ja fosfori sulasta metallista ja parantaa kuonan juoksevuutta. Jokaista tuotettua metallitonnia kohti käytetään 20 - 60 paunaa fluorilappua. Yhdysvalloissa monet metallintuottajat käyttävät fluorilappua, joka ylittää metallurgisen luokan.

Optinen luokka fluoriitti

Linsseinä on käytetty poikkeuksellisen optisen kirkkauden omaavia fluoriittinäytteitä. Fluoriitilla on erittäin alhainen taitekerroin ja erittäin pieni dispersio. Nämä kaksi ominaisuutta mahdollistavat linssin tuottaa erittäin teräviä kuvia. Nykyään sen sijaan, että käytetään luonnollisia fluoriittikiteitä näiden linssien valmistukseen, sulatetaan erittäin puhdasta fluoriittia ja yhdistetään muiden materiaalien kanssa, jotta saadaan synteettisiä "fluoriitti" -linssejä, jotka ovat jopa korkealaatuisempia. Näitä linssejä käytetään optisissa laitteissa, kuten mikroskoopeissa, kaukoputkissa ja kameroissa.

Huono luokan fluoriitti

Lapidaries käyttävät usein fluoriittia, jonka väri ja kirkkaus ovat poikkeuksellisia, jalokivien leikkaamiseen ja koriste-esineiden valmistukseen. Korkealaatuiset fluoriittinäytteet tekevät kauniista viisteistä kiviä; mineraali on kuitenkin niin pehmeä ja halkeilee niin helposti, että näitä kiviä joko myydään keräilynäytteinä tai käytetään koruissa, joihin ei kohdistu iskuja tai hankauksia. Fluoriitti on myös leikattu ja veistetty koriste-esineiksi, kuten pieniksi hahmoiksi ja maljakoiksi. Näitä käsitellään usein pinnoitteella tai kyllästämällä niiden stabiilisuuden parantamiseksi ja suojaamiseksi naarmuilta.

Sidottu fluoribobochon: Värikkäitä fluoriittipaloja voidaan leikata kauniiksi cabochoneiksi ja muiksi koriste-esineiksi. Pienen kovuuden ja täydellisen pilkkoutumisen takia se ei kuitenkaan sovellu moniin tarkoituksiin.

Fluoriitin tuotanto Yhdysvalloissa

Pöytäfluoriitin talletuksia on Yhdysvalloissa; kuitenkin lähes kaikki Yhdysvalloissa kulunut fluoriitti tuodaan maahan. Ensisijaiset maat, jotka toimittivat fluoria Yhdysvaltoihin vuonna 2011, olivat Kiina, Meksiko, Mongolia ja Etelä-Afrikka. Kaikki tämä fluoriitti tuodaan, koska Yhdysvalloissa tuotantokustannukset ovat niin korkeat, että materiaalia voidaan tuottaa näissä muissa maissa ja lähettää suoraan Yhdysvaltojen asiakkaille alhaisemmilla kustannuksilla.

Vuonna 2011 useat yritykset tuottivat ja myivät synteettistä fluoriittia sivutuotteena fosforihapon tuotannossa, öljynjalostuksessa tai uraanissa. Illinoisin kalkkikivituottaja oli myös hyödyntämässä ja myynyt pieniä määriä fluoriittia louhoksesta. Kyseinen yritys kehittää maanalaista kaivosta hyödyntämään suurta fluoriittilaskimoa, jonka toivotaan olevan tuotannossa vuonna 2013.