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萤石矿应用及背景
 

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。目前主要用于冶金行业制生产炼铝熔剂冰晶石的原料,化工行业制氢氟酸、各利氟盐及制冷剂氟利昂的原料,建材行业行业作装饰材料,其次用于轻工、光学、雕刻和国防工业。因此,根据用途要求,目前我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。

(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。

(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,其用量在我国占第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CaF280%Fe2O30.2%

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%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%3%

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。

7萤石应用

应用领域

主要用途

冶金工业

炼铁、炼钢和铁合金的助溶剂、排渣剂,生产人造冰晶石的原料;冰晶石在电解铝生产中做助溶剂、搪瓷的增白剂、玻璃的遮光剂

化学工业

生产无水氢氟酸的主要原料,氟化工(氟利昂、氟聚合物、含氟精细化学品)的基础原料

水泥工业

生产水泥熟料的矿化剂,可降低烧结温度,易煅烧,烧结时间短,节省能源

玻璃工业

生产乳化玻璃、不透明玻璃和着色玻璃的原料;可降低玻璃熔炼时的温度,改进熔融体,加速熔融,从而可缩减燃料的消耗比率

陶瓷工业

制造陶瓷、搪瓷过程的溶剂和乳浊剂,又是配制涂釉不可缺少的成分之一

光学工业

制造无球面像差的光学物镜、光谱仪棱镜,辐射紫外线及红外线的窗口材料

其他

在火箭推进燃料中作为氧化剂;无色透明的大块萤石晶体作为工艺萤石

8萤石的不同消费类别的CaF2含量

消费类型

制酸级

冶金级

陶瓷级

CaF2含量/%

>97

60-85

85-95