Φθορίτης και Φθοριούχος: Ορυκτές χρήσεις και ιδιότητες

Περιεχόμενο

• Τι είναι Φθορίτης;
• Φυσικές ιδιότητες του φθορίτη
• Φθορισμός
• Εκδήλωση φθορίτη
• Χρήσεις Φθορίτη
• Παραγωγή φθοριτών στις Ηνωμένες Πολιτείες

Φθορίτης: Αυτή η φωτογραφία δείχνει αρκετά όμορφα μπλε κυβικά κρύσταλλα φθορίτη με περιστασιακά πυριτικά κρύσταλλα στα πρόσωπά τους. Ο φθορίτης συνήθως βρίσκεται ως κυβικοί κρύσταλλοι, αλλά οι μπλε κρύσταλλοι είναι ασυνήθιστοι. Το μπλε χρώμα μπορεί να προκληθεί από ίχνη υττρίου που υποκαθιστούν το ασβέστιο στην κρυσταλλική δομή του φθορίτη. Φωτογραφία από τον Giovanni DallOrto, που χρησιμοποιείται εδώ με άδεια Creative Commons.

Αποκοπή φθορίτη: Ο φθορίτης είναι το μόνο κοινό ορυκτό με τέσσερις κατευθύνσεις τέλειας διάσπασης. Αυτή η τέλεια διάσπαση σε συνδυασμό με την ισομετρική κρυσταλλική δομή των ορυκτών προκαλεί συχνά τη διάσπαση σε τέλεια οκταεδρόνια όπως φαίνεται εδώ. Αυτά τα δείγματα δείχνουν επίσης τα πορφυρά και κίτρινα χρώματα που είναι χαρακτηριστικά του φθορίου. Φωτογραφία από τον Hannes Grobe, που χρησιμοποιείται εδώ με άδεια Creative Commons.

Τι είναι Φθορίτης;

Ο φθορίτης είναι ένα σημαντικό βιομηχανικό ανόργανο συστατικό που αποτελείται από ασβέστιο και φθόριο (CaF₂). Χρησιμοποιείται σε μεγάλη ποικιλία χημικών, μεταλλουργικών και κεραμικών διεργασιών. Τα δείγματα με εξαιρετική αφθονία και χρώμα κόβονται σε πολύτιμους λίθους ή χρησιμοποιούνται για την κατασκευή διακοσμητικών αντικειμένων.

Ο φθορίτης αποτίθεται σε φλέβες με υδροθερμικές διεργασίες. Σε αυτούς τους βράχους εμφανίζεται συχνά ως ορυκτό γάμμα που συνδέεται με μεταλλικά μεταλλεύματα. Ο φθορίτης βρίσκεται επίσης στα κατάγματα και τις κοιλότητες ορισμένων ασβεστόλιθων και δολομιτών. Είναι ένα πολύ συνηθισμένο ορυκτό που σχηματίζεται σε πολλά μέρη του κόσμου. Στη μεταλλευτική βιομηχανία, ο φθορίτης ονομάζεται συχνά "φθορίζον άλας".

Φυσικές ιδιότητες του φθορίτη

Ο φθορίτης είναι πολύ εύκολος στην ανίχνευση εάν θεωρείτε διάσπαση, σκληρότητα και ειδικό βάρος. Είναι το μόνο κοινό ορυκτό που έχει τέσσερις κατευθύνσεις τέλειας διάσπασης, συχνά σπάζοντας σε κομμάτια με το σχήμα ενός οκταεδρόν. Είναι επίσης το ορυκτό που χρησιμοποιείται για σκληρότητα τεσσάρων στην κλίμακα σκληρότητας Mohs. Τέλος, έχει ένα ειδικό βάρος 3,2, το οποίο είναι ανιχνεύσιμα υψηλότερο από τα περισσότερα άλλα ορυκτά.

Αν και το χρώμα δεν είναι αξιόπιστη ιδιότητα για ανίχνευση ορυκτών, η χαρακτηριστική μωβ, πράσινη και κίτρινη διαφανής-διαφανής εμφάνιση του φθορίου είναι μια άμεση οπτική ένδειξη για το ορυκτό.

Φθορίζον φθορίτης: Δακτυλιωμένα δείγματα φθορίτη σε κανονικό φως (πάνω) και κάτω από υπεριώδη ακτινοβολία μικρού μήκους (κάτω). Ο φθορισμός φαίνεται να σχετίζεται με τη δομή χρώματος και ζωνών των ορυκτών με απλό φως.

Φθορισμός

Το 1852, ο Γιώργος Γαβριήλ Στόκες ανακάλυψε την ικανότητα των δειγμάτων φθορίτη να παράγουν μια κυανή λάμψη όταν φωτίζεται με το φως, το οποίο κατά τα λεγόμενα του ήταν "πέρα από το βιολετί άκρο του φάσματος". Κάλεσε αυτό το φαινόμενο "φθορισμό" μετά τον ορυκτό φθορίτη. Το όνομα κέρδισε ευρεία αποδοχή στην ορυκτολογία, τη γερμολογία, τη βιολογία, την οπτική, τον εμπορικό φωτισμό και πολλούς άλλους τομείς. (Δείτε το ζευγάρι φωτογραφιών για ένα παράδειγμα φθορισμού φθορίου σε πέτρινες πέτρες.)

Ο φθορίτης τυπικά ανάβει ένα μπλε-ιώδες χρώμα υπό υπεριώδες υπεριώδες και μακροχρόνιο υπεριώδες φως μικρού μήκους κύματος. Ορισμένα δείγματα είναι γνωστό ότι ανάβουν με κρέμα ή λευκό χρώμα. Πολλά δείγματα δεν φθορίζουν. Ο φθορισμός σε φθορίτη θεωρείται ότι προκαλείται όταν ίχνη ιθρίου, ευρωπίου, σαμάριου ή άλλων στοιχείων υποκαθιστούν το ασβέστιο στην ορυκτή δομή φθορίτη.

Μάζα κρυσταλλικού φθορίτη: Ένα εντυπωσιακό σύμπλεγμα κρυστάλλων φθορίτη από το ορυχείο Berbes, Ribadesella, Asturias, Ισπανία. Δείγμα και φωτογραφία από Arkenstone / www.iRocks.com.

Εκδήλωση φθορίτη

Ο περισσότερος φθορίτης εμφανίζεται ως γεμίσεις φλεβών σε βράχους που έχουν υποβληθεί σε υδροθερμική δραστηριότητα. Αυτές οι φλέβες περιέχουν συχνά μεταλλικά μεταλλεύματα τα οποία μπορούν να περιλαμβάνουν σουλφίδια κασσιτέρου, αργύρου, μολύβδου, ψευδαργύρου, χαλκού και άλλων μετάλλων.

Ο φθορίτης ευρίσκεται επίσης στα κατάγματα και τις κηλίδες ορισμένων ασβεστόλιθων και δολομιτών. Ο φθορίτης μπορεί να είναι μαζικός, κοκκώδης ή ελαστικός ως οκταεδρικοί ή κυβικοί κρύσταλλοι. Ο φθορίτης είναι ένα κοινό ορυκτό σε υδροθερμικά και ανθρακικά πετρώματα παγκοσμίως.

Μονάδα μονάδας φθορίτη: Εικόνα που δείχνει το σχετικό μέγεθος και τη θέση των ιόντων φθορίου και ασβεστίου στο κελί ισομετρικής μονάδας φθορίτη. Εικόνα δημόσιου τομέα από τον Benjah-bmm27.

Προϊόντα φθορίου: Οι περισσότεροι άνθρωποι είναι εξοικειωμένοι με τα προϊόντα φθορίου που χρησιμοποιούνται στην πρόληψη της φθοράς των δοντιών. Το φθόριο προστίθεται στο πόσιμο νερό ως συστηματική θεραπεία με φθόριο και προστίθεται στις οδοντόκρεμες, τα στοματικά διαλύματα και το οδοντικό ξέπλυμα ως τοπική θεραπεία με φθόριο. Αυτές οι χρήσεις του φθορίου ήταν αμφιλεγόμενες.

Ο καλύτερος τρόπος να μάθετε για τα ορυκτά είναι να μελετήσετε με μια συλλογή μικρών δειγμάτων που μπορείτε να χειριστείτε, να εξετάσετε και να παρατηρήσετε τις ιδιότητές τους. Οι ανέξοδες συλλογές ορυκτών διατίθενται στο Κατάστημα.

Φτιαγμένο από πολύτιμο λίθο φθορίτη: Ο φθορίτης μπορεί να είναι μια όμορφη πολύτιμος λίθος όταν είναι πολύπλευρη. Είναι κυρίως ένας πολύτιμος λίθος για τους συλλέκτες επειδή έχει σκληρότητα 4 στην κλίμακα Mohs και επειδή διασπάται εύκολα σε τέσσερις κατευθύνσεις.

Χρήσεις Φθορίτη

Ο φθορίτης έχει μια ευρεία ποικιλία χρήσεων. Οι βασικές χρήσεις είναι στις μεταλλουργικές, κεραμικές και χημικές βιομηχανίες. Ωστόσο, οι οπτικές, ακανόνιστες και άλλες χρήσεις είναι επίσης σημαντικές.

Το φθορίζον άλας, το όνομα που χρησιμοποιείται για φθορίτη όταν πωλείται ως χύμα υλικό ή σε επεξεργασμένη μορφή, πωλείται σε τρεις διαφορετικές ποιότητες (οξύ, κεραμικό και μεταλλουργικό).

Φθοριούχο Αλάτι Βαθμού Οξέος

Το ακάθαρτο άλας ποιότητας οξέος είναι ένα υλικό υψηλής καθαρότητας που χρησιμοποιείται από τη χημική βιομηχανία. Περιέχει πάνω από 97% CaF₂. Το μεγαλύτερο μέρος του αργυραδάμαντα που καταναλώνεται στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι ο βαθμός οξύτητας ακόμη και αν χρησιμοποιείται σε εφαρμογές χαμηλότερου βαθμού. Χρησιμοποιείται κυρίως στη χημική βιομηχανία για την παραγωγή υδροφθορικού οξέος (HF). Το HF στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την κατασκευή μιας ποικιλίας προϊόντων που περιλαμβάνουν: χημικές ουσίες φθοράνθρακα, παράγοντες εμφύσησης αφρού, ψυκτικά μέσα και μια ποικιλία χημικών ουσιών φθορίου.

Φθοριούχο κεραμικό βαθμό

Το κεραμικό φθοριούχο άλας περιέχει μεταξύ 85% και 96% CaF₂. Μεγάλο μέρος αυτού του υλικού χρησιμοποιείται στην κατασκευή ειδικών υάλων, κεραμικών και σμάλτων. Το φθοριούχο ατσάλι χρησιμοποιείται για την κατασκευή στιλβωμένων επιφανειών και επεξεργασιών επιφανειών που παράγουν σκληρές γυαλιστερές επιφάνειες, οπαλικές επιφάνειες και πολλές άλλες εμφανίσεις που καθιστούν τα γυάλινα αντικείμενα κατανάλωσης πιο ελκυστικά ή πιο ανθεκτικά. Η μη κολλητική επιφάνεια μαγειρέματος που είναι γνωστή ως τεφλόν παρασκευάζεται χρησιμοποιώντας φθόριο που προέρχεται από φθορίτη.

Μεταλλουργικό κλάσμα φθορίου

Το αργυραδάμαντα μεταλλουργικής κατηγορίας περιέχει μεταξύ 60 και 85% CaF₂. Μεγάλο μέρος αυτού του υλικού χρησιμοποιείται στην παραγωγή σιδήρου, χάλυβα και άλλων μετάλλων. Το φθοριούχο αέριο μπορεί να χρησιμεύσει ως ροή που αφαιρεί ακαθαρσίες όπως θείο και φωσφόρο από τηγμένο μέταλλο και βελτιώνει τη ρευστότητα της σκωρίας. Μεταξύ 20 και 60 λιβρών αργυραδάμαντα χρησιμοποιείται για κάθε τόνο μετάλλου που παράγεται. Στις Ηνωμένες Πολιτείες πολλοί παραγωγοί μετάλλων χρησιμοποιούν αργυραδάμαντα που υπερβαίνει τη μεταλλουργική ποιότητα.

Φθορίτης Οπτικής Βαθμολογίας

Δείγματα φθορίτη με εξαιρετική οπτική διαύγεια έχουν χρησιμοποιηθεί ως φακοί. Ο φθορίτης έχει πολύ χαμηλό δείκτη διάθλασης και πολύ χαμηλή διασπορά. Αυτά τα δύο χαρακτηριστικά επιτρέπουν στον φακό να παράγει εξαιρετικά ευκρινείς εικόνες. Σήμερα, αντί να χρησιμοποιούν φυσικούς φθορίτες κρυστάλλους για την κατασκευή αυτών των φακών, ο φθορίτης υψηλής καθαρότητας λιώνει και συνδυάζεται με άλλα υλικά για να παράγει συνθετικούς φακούς φθορίου ακόμη υψηλότερης ποιότητας. Αυτοί οι φακοί χρησιμοποιούνται σε οπτικούς εξοπλισμούς όπως μικροσκόπια, τηλεσκόπια και κάμερες.

Φθορίτης βαθμού Lapidary

Δείγματα φθορίτη με εξαιρετικό χρώμα και καθαρότητα χρησιμοποιούνται συχνά από τα λακτάρια για να κόψουν πολύτιμους λίθους και να κάνουν διακοσμητικά αντικείμενα. Υψηλής ποιότητας δείγματα φθορίου κάνουν όμορφες πολύπλευρες πέτρες. Ωστόσο, το ορυκτό είναι τόσο μαλακό και διασπάται τόσο εύκολα ώστε αυτές οι πέτρες είτε πωλούνται ως δείγματα συλλεκτών είτε χρησιμοποιούνται σε κοσμήματα που δεν θα υποβληθούν σε κρούση ή τριβή. Ο φθορίτης κόβεται επίσης και λαξεύεται σε διακοσμητικά αντικείμενα όπως μικρά ειδώλια και αγγεία. Αυτά συχνά αντιμετωπίζονται με επίστρωση ή εμποτισμό για να ενισχύσουν τη σταθερότητά τους και να τα προστατεύσουν από τις γρατζουνιές.

Ταινία με φθορίτη με ταινία: Πολύχρωμα κομμάτια φθορίτη μπορούν να κοπούν σε πανέμορφους cabochons και άλλα διακοσμητικά αντικείμενα. Ωστόσο, λόγω της χαμηλής σκληρότητας και της τέλειας διάσπασης, δεν είναι κατάλληλο για πολλούς σκοπούς.

Παραγωγή φθοριτών στις Ηνωμένες Πολιτείες

Στις Ηνωμένες Πολιτείες υπάρχουν καταθέσεις από ανθρακούχο φθορίτη. Ωστόσο, σχεδόν όλο το φθορίτη που καταναλώνεται στις Ηνωμένες Πολιτείες εισάγεται. Οι πρωτογενείς χώρες που προμήθευαν φθορίτη στις Ηνωμένες Πολιτείες το 2011 ήταν η Κίνα, το Μεξικό, η Μογγολία και η Νότια Αφρική. Ολόκληρος αυτός ο φθορίτης εισάγεται επειδή το κόστος παραγωγής στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι τόσο υψηλό ώστε το υλικό μπορεί να παραχθεί σε αυτές τις άλλες χώρες και να αποσταλεί απευθείας σε πελάτες στις Ηνωμένες Πολιτείες με χαμηλότερο κόστος.

Το 2011, πολλές εταιρείες παρήγαγαν και πωλούσαν συνθετικό φθορίτη ως υποπροϊόν της παραγωγής φωσφορικού οξέος, επεξεργασίας πετρελαίου ή επεξεργασίας ουρανίου. Ένας παραγωγός ασβεστόλιθου στο Ιλλινόις ανακτούσε επίσης και πωλούσε μικρές ποσότητες φθορίου από το λατομείο τους. Η εν λόγω εταιρεία αναπτύσσει ένα υπόγειο ορυχείο για να εκμεταλλευτεί μια μεγάλη φλέβα φλέβας που ελπίζουν ότι θα είναι στην παραγωγή το 2013.