Fluorite och Fluorspar: Mineraliska användningar och egenskaper

Innehåll

• Vad är fluorit?
• Fysikaliska egenskaper hos fluorit
• Fluorescens
• Fluorit förekomst
• Användning av fluorit
• Fluoritproduktion i USA

Flusspat: Detta foto visar flera vackra blå kubiska kristaller av fluorit med tillfälliga pyritkristaller på deras ansikten. Fluorit finns ofta som kubiska kristaller, men blå kristaller är ovanliga. Den blå färgen kan orsakas av spårmängder yttrium som ersätter kalcium i fluoritkristallstrukturen. Foto av Giovanni DallOrto, används här under en Creative Commons-licens.

Fluoritklyvning: Fluorit är det enda vanliga mineralet med fyra riktningar för perfekt klyvning. Denna perfekta klyvning i kombination med mineralernas isometriska kristallstruktur får ofta att klyva sig till perfekta oktaeder som visas här. Dessa prover visar också de lila och gula färgerna som är typiska för fluorit. Foto av Hannes Grobe, används här under en Creative Commons-licens.

Vad är fluorit?

Fluorite är ett viktigt industriellt mineral som består av kalcium och fluor (CaF)₂). Det används i en mängd olika kemiska, metallurgiska och keramiska processer. Prover med exceptionell diafranitet och färg skärs till ädelstenar eller används för att tillverka prydnadsföremål.

Fluorit deponeras i vener genom hydrotermiska processer. I dessa bergarter förekommer det ofta som ett gangemineral förknippat med metallmalmer. Fluorit finns också i sprickor och håligheter i vissa kalkstenar och dolomiter. Det är ett mycket vanligt bergbildande mineral som finns i många delar av världen. I gruvindustrin kallas fluorit ofta "fluorspar."

Fysikaliska egenskaper hos fluorit

Fluorite är mycket lätt att identifiera om du tänker på klyvning, hårdhet och specifik tyngdkraft. Det är det enda vanliga mineralet som har fyra riktningar för perfekt klyvning, ofta bryter i bitar med formen av en oktaeder. Det är också det mineral som används för en hårdhet på fyra i Mohs hårdhetsskala. Slutligen har den en specifik vikt på 3,2, som är detekterbart högre än de flesta andra mineraler.

Även om färg inte är en pålitlig egenskap för mineralidentifiering, är det karakteristiska lila, gröna och gula genomskinliga till transparenta utseendet på fluorit en omedelbar visuell ledtråd för mineralet.

Fluorescerande fluorit: Tumlarpolerade exemplar av fluorit i normalt ljus (överst) och under kortvågs ultraviolett ljus (botten). Fluorescensen verkar vara relaterad till mineralernas färg och bandstruktur i vanligt ljus.

Fluorescens

1852 upptäckte George Gabriel Stokes förmågan hos fluorprover att producera en blå glöd när den upplystes med ljus, vilket i hans ord var "bortom spektrets violetta ände." Han kallade detta fenomen "fluorescens" efter mineralfluoriten. Namnet fick bred acceptans inom mineralogi, gemologi, biologi, optik, kommersiell belysning och många andra områden. (Se fotopar för ett exempel på fluoritfluorescens i tumlade stenar.)

Fluorit lyser vanligtvis en blåviolett färg under kortvågs ultraviolett och långvågigt ultraviolett ljus. Vissa prover är kända för att glöda en kräm eller vit färg. Många exemplar fluorescerar inte. Fluorescens i fluorit tros orsakas när spårmängder av yttrium, europium, samarium eller andra element ersätter kalcium i fluoritmineralstrukturen.

Fluoritkristallmassa: En imponerande grupp av fluoritkristaller från Berbes-gruvan, Ribadesella, Asturias, Spanien. Exemplar och foto av Arkenstone / www.iRocks.com.

Fluorit förekomst

De flesta fluoriter förekommer som venfyllningar i stenar som har utsatts för hydrotermisk aktivitet. Dessa vener innehåller ofta metallmalmer som kan inkludera sulfider av tenn, silver, bly, zink, koppar och andra metaller.

Fluorit finns också i sprickor och vugs i vissa kalkstenar och dolomiter. Fluorit kan vara massiv, granulär eller euhedral som oktaedriska eller kubiska kristaller. Fluorit är ett vanligt mineral i hydrotermiska och karbonatbergarter över hela världen.

Fluoritenhetscell: Illustration som visar den relativa storleken och positionen för fluor och kalciumjoner i den isometriska enhetscellen av fluorit. Public domain image av Benjah-bmm27.

Fluorprodukter: De flesta känner till fluorprodukter som används för att förebygga tandrott. Fluor tillsätts till dricksvatten som en systemisk fluorterapi och läggs till tandkrämer, munvatten och tandsköljning som en aktuell fluoridterapi. Dessa användningar av fluor har varit kontroversiella.

Det bästa sättet att lära sig om mineraler är att studera med en samling små prover som du kan hantera, undersöka och observera deras egenskaper. Billiga mineralkollektioner finns i butiken.

Fluorit ädelsten: Fluorit kan vara en vacker ädelsten när den är fasetterad. Det är främst en ädelsten för samlare eftersom den har en hårdhet på 4 i Mohs-skalan och eftersom den lätt klyver i fyra riktningar.

Användning av fluorit

Fluorite har en mängd olika användningsområden. Den primära användningen är inom metallurgi, keramik och kemisk industri; optiska, lapidära och andra användningar är emellertid också viktiga.

Fluorspar, namnet som används för fluorit när det säljs som ett bulkmaterial eller i bearbetad form, säljs i tre olika kvaliteter (syra, keramik och metallurgi).

Fluorspar för syra

Fluorspar av sur kvalitet är ett material med hög renhet som används av den kemiska industrin. Den innehåller över 97% CaF₂. De flesta av fluorspar som konsumeras i USA är sura, även om de används i applikationer med lägre kvalitet. Det används främst inom den kemiska industrin för att tillverka flödessyra (HF). HF används sedan för att tillverka en mängd produkter som inkluderar: fluorkolkemikalier, skumblåsmedel, kylmedel och en mängd fluorkemikalier.

Fluorspar av keramisk kvalitet

Fluorspar av keramisk kvalitet innehåller mellan 85% och 96% CaF₂. Mycket av detta material används för tillverkning av specialglas, keramik och emaljvaror. Fluorspar används för att göra glasyr och ytbehandlingar som ger hårda glansiga ytor, opalescenta ytor och ett antal andra utseende som gör konsumentglasföremål mer attraktiva eller mer hållbara. Kokytan utan klibb, känd som Teflon, tillverkas med fluor härledd från fluorit.

Metallurgisk kvalitet Fluorspar

Metallurgisk fluorspar innehåller mellan 60 och 85% CaF₂. Mycket av detta material används för produktion av järn, stål och andra metaller. Fluorspar kan fungera som ett flöde som avlägsnar föroreningar som svavel och fosfor från smält metall och förbättrar slaggens fluiditet. Mellan 20 och 60 kilo fluorspar används för varje ton metall som produceras. I USA använder många metallproducenter fluorspar som överstiger metallurgisk kvalitet.

Optisk kvalitet fluorit

Exemplar av fluorit med exceptionell optisk klarhet har använts som linser. Fluorit har ett mycket lågt brytningsindex och en mycket låg spridning. Dessa två egenskaper gör att linsen kan producera extremt skarpa bilder. Istället för att använda naturliga fluoritkristaller för att tillverka dessa linser smälts fluorit med hög renhet och kombineras med andra material för att producera syntetiska "fluorit" -linser av ännu högre kvalitet. Dessa linser används i optisk utrustning som mikroskop, teleskop och kameror.

Lapidary Grade Fluorite

Exempel på fluorit med exceptionell färg och klarhet används ofta av lapidarer för att skära ädelstenar och göra dekorativa föremål. Exemplar av fluorit av hög kvalitet gör vackra fasetterade stenar; mineralen är emellertid så mjuk och klyver så lätt att dessa stenar antingen säljs som samlarprover eller används i smycken som inte kommer att utsättas för stötar eller nötning. Fluor skärs och huggas också till prydnadsföremål som små figurer och vaser. Dessa behandlas ofta med en beläggning eller impregnering för att förbättra deras stabilitet och skydda dem från repor.

Bandad fluoritkabon: Färgglada bitar av fluorit kan skäras i vackra cabochoner och andra prydnadsföremål. På grund av dess låga hårdhet och perfekta klyvning är den emellertid inte lämplig för många ändamål.

Fluoritproduktion i USA

Insättningar av minbar fluorit finns i USA; emellertid importeras nästan all fluorit som konsumeras i USA. De primära länderna som levererade fluorit till USA 2011 var Kina, Mexiko, Mongoliet och Sydafrika. All denna fluorit importeras eftersom produktionskostnaderna i USA är så höga att materialet kan produceras i dessa andra länder och skickas direkt till kunder i USA till en lägre kostnad.

2011 tillverkade och säljer flera företag syntetisk fluorit som en biprodukt av sin fosforsyraproduktion, petroleumbearbetning eller uranbearbetningsaktiviteter. En kalkstenproducent i Illinois återvann också och sålde små mängder fluorit från sitt stenbrott. Det företaget utvecklar en underjordisk gruva för att utnyttja en stor ven fluorit som de hoppas kommer att vara i produktion 2013.