螢石粉礦檢視原始碼討論檢視歷史
| 螢石粉礦 | |
|---|---|
螢石粉礦，是工業上氟元素的主要來源，廣泛應用於航天、製冷、醫藥、防腐和新能源等領域。我國螢石資源豐富，礦床繁多，資源儲量、生產量和出口量均居世界首位。
2018年11月，江西發現省內最大螢石礦，儲量超500萬噸。[1]
礦石介紹
= 螢石，又稱氟石，是工業上氟元素的主要來源，是世界上20幾種重要的非金屬礦物原料之一。純淨無色透明的螢石可作為光學材料，色澤艷麗的螢石亦可作為寶玉石和工藝美術雕刻原料。螢石又是氟化學工業的基本原料，其產品廣泛用於航天、航空、製冷、醫藥、農藥、防腐、滅火、電子、電力、機械和原子能等領域。隨着科技和國民經濟的不斷發展，螢石已成為現代工業中重要的礦物原料，許多發達國家把它作為一種重要的戰略物資進行儲備。中國螢石資源豐富，分布廣泛，礦床類型繁多，資源儲量、生產量和出口量均居世界首位。古代印度人發現，有個小山崗上的眼鏡蛇特別多，它們老是在一塊大石頭周圍轉悠。其一的自然現象引起人們探索奧秘的興趣。原來，每當夜幕降臨，這裡的大石頭會閃爍微藍色的亮光，許多具有趨光性的昆蟲便紛紛到亮石頭上空飛舞，青蛙跳出來競相捕食昆蟲，躲在不遠處的眼鏡蛇也紛紛趕來捕食青蛙。於是，人們把這種石頭叫作"蛇眼石"。後來才知道蛇眼石就是螢石。[2] 螢石的成分是氟化鈣，又稱氟石、砩石等，因含各種稀有元素而常呈紫紅、翠綠、淺藍色，無色透明的螢石稀少而珍貴。晶形有立方體、八面體或菱形十二面體。如果把螢石放到紫外線熒光燈下照一照，它會發出美麗的熒光。
螢石及其加工品的用途已涉足30多個工業部門。煉鋼鐵加入螢石，能提高熔液的流動性，除去有害雜質硫和磷。
世界螢石產量的一半用以製造氫氟酸，進而發展製造冰晶石，用於煉鋁工業等。電冰箱裡的冷卻劑(氟利昂)要用螢石；1986年，中國第一代人造血液也要用螢石。科學家正在研製氟化物玻璃，有可能製成新型光導纖維通訊材料，能傳過2萬公里寬的太平洋而不設重發站。
世界各地均有產出。螢石螢石又稱為氟石，化學成分為CaF2，晶體屬等軸晶系的鹵化物礦物。在紫外線、陰極射線照射下或加熱時發出藍色或紫色螢光，並因此而得名。晶體常呈立方體、八面體或立方體的穿插雙晶，集合體呈粒狀或塊狀。淺綠、淺紫或無色透明，有時為玫瑰紅色，條痕白色，玻璃光澤，透明至不透明。八面體解理完全。摩氏硬度4，比重3.18。螢石主要產於熱液礦脈中。無色透明的螢石晶體產於花崗偉晶岩或螢石脈的晶洞中。世界螢石總儲量約10億噸，中國是世界上螢石礦產最多的國家之一，並且占世界儲量的35%.據考古發掘得知，七千年前的浙江餘姚河姆渡人，已選用螢石作裝飾品。河姆渡之南確有螢石礦存在。主要產於浙江、湖南、福建等地。世界其他主要產地有南非、墨西哥、蒙古、俄羅斯、美國、泰國、西班牙等地。螢石在冶金工業上可用作助熔劑，在化學工業上是製造氫氟酸的原料。
原料特點
氟是自然界廣泛存在的元素，它的化合物有螢石(CaF2)、氟磷灰石〔Ca5(PO4)F〕、冰晶石(Na3AlF6)、氟鎂石(MgF2)、氟化鈉(NaF)、氟碳鈰礦〔(Ce、La)(CO3)F〕等150多種。其中最重要的礦物是螢石。
螢石分子式為CaF2，純淨螢石含鈣(Ca)占51.3%，氟(F)占48.7%。但螢石礦物中常混入氯、稀土、鈾、鐵、鉛、鋅、瀝青等。螢石礦物屬等軸晶系，晶形多呈立方體，少數為菱形十二面體及八面體。多形成穿插雙晶。集合體為緻密塊狀，偶成土狀塊體。硬度為4，性脆、解理完全，比重為3.18，熔點1360℃。螢石一般不溶於水，與鹽酸、硝酸作用微弱，在熱的濃硫酸中可完全溶解而生成氟化氫氣體和硫酸鈣。結晶的螢石有多種顏色，在X射線、熱紫外線和壓力的作用下色澤會發生變化，有些螢石在紫外線或陰級射線作用下會發出螢藍色或紫羅藍色光，有些在受熱和陽光或紫外線照射下發磷光，還有些會發出摩擦螢光。結晶狀態完好的螢石還具有很低的折射率(n=1.4339)和低的色散率，同時也是異向同性的物質，具有不尋常的紫外線透過能力。螢石常與石英、方解石、重晶石、高嶺石、金屬硫化物礦共生。根據礦物的共生組合，構造條件，圍岩特徵，並結合加工性能，螢石礦床可分為單一型螢石礦床和"伴生"型螢石礦床。單一型螢石礦床礦石組成以螢石、石英為主，並有少量的方解石、重晶石、高嶺石、黃鐵礦、冰長石、鉀長石、微量的金屬硫化物和含磷礦物。此類礦石主要是作為冶金螢石塊礦、浮選化工級(酸級)螢石精礦、陶瓷(建材)級螢石粉礦和光學螢石、寶玉石螢石等。另一類就是"伴生"型螢石礦床，在這類螢石礦床中礦石主要礦物以鉛鋅硫化物、鎢錫多金屬硫化物和稀土磁鐵礦為主，螢石作為脈石礦物分布於硫化礦物或磁鐵礦之中，隨主礦開採而被綜合回收利用。它只能生產化工級(酸級)螢石精礦和陶瓷級(建材)螢石粉礦。
礦石特性
螢石也叫氟化鈣，是一種常見的鹵化物礦物，它是一種化合物，它的成分為氟化鈣，是提取氟的重要礦物。螢石有很多種顏色，也可以是透明無色的。透明無色的螢石可以用來製作特殊的光學透鏡。螢石還有很多用途，如作為煉鋼、鋁生產用的熔劑，用來製造乳白玻璃、搪瓷製品、高辛烷值燃油生產中的催化劑等等。螢石一般呈粒狀或塊狀，具有玻璃光澤，綠色或紫色為多。螢石在紫外線或陰極射線照射下常發出藍綠色熒光，它的名字也就是根據這個特點而來。化學成分：CaF2
晶體結構：晶胞為面心立方結構，每個晶胞含有4個鈣離子和8個氟離子。
結晶狀態：晶質體
晶系：等軸晶系
晶體習性：常呈立方體、八面體、菱形十二面體及聚形，也可呈條帶狀緻密塊狀集合體。
常見顏色：綠、藍、棕、黃、粉、紫、無色等。
光澤：玻璃光澤至亞玻璃光澤。
解理：四組完全解理。
摩氏硬度：4。
密度：3.18(+0.07，-0.18)g/cm3。
光性特徵：均質體。
多色性：無。
折射率：1.434(±0.001)。
雙折射率：無。
紫外熒光：隨不同品種而異，一般具很強熒光，可具磷光。
吸收光譜：不特徵，變化大，一般強吸收。
放大檢查：色帶，兩相或三相包體，可見解理呈三角形發育。
特殊光學效應：變色效應。
優化處理：
熱處理：常將黑色、深藍色熱處理藍色，穩定，避免300℃以上的受熱，不易檢測。
充填處理：用塑料或樹脂充填表面裂隙，以保證加工時不裂開。
輻照處理：無色的螢石輻照成紫色，但見光很快褪色，很不穩定。
礦床類型
中國螢石礦床分為螢石礦床和伴生螢石礦床兩大類，見表1。
資源現狀
螢石基礎儲量1.1億t，占全球24%，居世界第三位，次於南非和墨西哥；我國螢石礦品位一般在35%一40%；其中品位大於65%的富礦只有300萬t，約占保有儲量的23.8%；而大於80%的高品位富礦不到1000萬t。
螢石資源在我國27省、市、區內均探明，礦區約有874處，其中以湖南省、浙江省、內蒙古自治區、福建省和江西省螢石資源儲量合計占全國的70%多，以湖南省螢石資源最多，占到近39%，主要分布在湖南省的郴縣、衡南縣和衡東縣；內蒙古自治區和浙江省次之，內蒙古自治區的螢石資源主要分布於四子王旗、額濟納旗、喀喇沁旗、阿拉善左旗和林西縣；浙江省43個縣均有螢石資源，主要分布在江山、武義、金華、永康、臨安、遂昌和東陽，並且全部為脈狀礦體單一型螢石礦床，品位較高，兩省(自治區)的螢石資源分別占16.7%和16.6%；福建省的螢石礦主要分布在西北部地區，以光澤、邵武、建陽、將樂等2個市、縣為主，儲量可達130萬t。表1列出了我國典型的螢石礦區及其特點。
2018年11月，江西一項伴生有地熱水的螢石礦勘查項目通過江西省自然資源廳組織的評審備案，該礦螢石資源儲量刷新省內同類礦床規模，成為目前江西第一大螢石礦。由江西省地礦局贛南地質調查大隊負責勘查的《江西省石城縣楂山里螢石礦詳查、地熱水可行性勘查》項目，目前已查明備案的螢石礦資源儲量超500萬噸。該礦床不僅規模大，且試驗研究表明礦石可選性較好，屬易選礦石。[1]
礦石種類
螢石發光有熒光和磷光兩種，熒光是指在光源照射後扯去光源仍然能短暫發光(所有螢石都可以)，而發磷光屬於稀土離子引起的內能量發光，無需外光源補充就能持續發光。能發磷光的夜明珠很稀少珍貴，因此才具有收藏價值(這種含磷螢石自然界卻非常稀少)，只有用這種螢石經過細緻打磨加工後才能製成夜明珠。螢石發熒光很正常，並不代表這就算是真正的夜明珠，因此導致市場上是個螢石球就做個鑑定當夜明珠賣。夜明珠發光(指磷光)機理同稀土元素的摻入有關，即"三價稀土元素進入晶格，形成發光中心和電子捕獲中心"，電子受熱或光激發，晚間電子回到原位釋放出光能，即礦物學中所說的"磷光"。
主要用途
螢石的用途十分廣泛，隨着科學技術的進步，應用前景越來越廣闊。目前主要用於冶金行業制生產煉鋁熔劑冰晶石的原料，化工行業制氫氟酸、各利氟鹽及製冷劑氟利昂的原料，建材行業作裝飾材料，其次用於輕工、光學、雕刻和國防工業。因此，根據用途要求，目前我國螢石礦產品主要有四大系列品種，即螢石塊礦、螢(氟)石精礦、螢石粉礦和光學、雕刻螢石。
冶金工業
螢石具有能降低難熔物質的熔點，促進爐渣流動，使渣和金屬很好分離，在冶煉過程中脫硫、脫磷，增強金屬的可煅性和抗張強度等特點。因此，它作為助熔劑被廣泛應用於鋼鐵冶煉及鐵合金生產、化鐵工藝和有色金屬冶煉。冶煉用螢石礦石一般要求氟化鈣含量大於65%，並對主要雜質二氧化硅也有一定的要求，對硫和磷有嚴格的限制。硫和磷的含量分別不得高於0.3%和0.08%。其產品質量按照中華人民共和國國家標準GB8216-87《螢石塊礦》執行。
化學工業
螢石另一重要用途是生產氫氟酸。氫氟酸是通過酸級螢石(氟石精礦)同硫酸在加熱爐或罐中反應而產生出來的，分無水氫氟酸和有水氫氟酸，它們都是一種無色液體，易揮發，有強烈的刺激氣味和強烈的腐蝕性。它是生產各種有機和無機氟化物和氟元素的關鍵原料。
在制鋁工業中，氫氟酸用來生產氟化鋁、人造冰晶石、氟化鈉和氟化鎂。
在航空、航天工業中，氫氟酸主要用來生產噴氣機液體推進劑，導彈噴氣燃料推進劑。在原子能工業中，氫氟酸主要用來製造UF4，再經氟化生成UF6，通過氣體擴散法或氣體離心法分離235U。
氫氟酸是有機氟化工的基礎原料，它通過與氯仿和四氯化碳相互作用，生產毒性小、化學穩定性高的氟化的含氯烴和碳氟化合物，作冷凍劑，空氣溶膠促進劑，溶劑聚合物的中間體和碳氟化合物樹脂和彈性體。
氫氟酸與四氯化碳反應製成氟利昂(通常以F表示)。氟利昂除作為冷凍劑外，還廣泛用於噴霧劑、滅火劑、氟塑料等。
在醫藥方面，氟有機化合物還可以製造含氟抗癌藥物，含氟可的松，含氟碳人造血液。
在無機氟化工業中，可以生產殺蟲劑、防腐劑、防護劑、添加劑、助熔劑和抗氧化劑等。
化學工業對螢石產品的質量要求很高，一般要求CaF2含量在93%~98%，二氧化硅和碳酸鈣是有害雜質，要嚴格限制。目前，我國螢(氟)石精礦的質量要求按中華人民共和國GB5690-85《氟石精礦》標準執行。
建材工業
螢石也廣泛應用於玻璃、陶瓷、水泥等建材工業中，其用量在我國占第2位。
在玻璃工業中，螢石作為助熔劑、遮光劑加入，它能促進玻璃原料的熔化。不同玻璃，螢石加入量不同。普通玻璃板材，螢石加入量為爐料的1%；鹼性玻璃球，螢石的加入量為1%~2%；氧化玻璃，螢石加入量則為3%；白色、乳色、彩色玻璃的生產過程中，螢石除作為助溶劑外，還作遮光劑，加入量為爐料的10%~20%。玻璃工業對螢石的質量要求較嚴格，要求CaF2>80%；Fe2O3<0.2%。
在水泥生產中，螢石作為礦化劑加入。螢石能降低爐料的燒結溫度，減少燃料消耗，同時還能增強燒結時熟料液相粘度，促進硅酸三鈣的形成。在水泥生產中，螢石加入量在一般情況下為4%~5%至0.8%~1%。水泥工業對螢石質量要求不嚴，一般CaF2含量在40%以上即可，對雜質含量要求也不作具體規定。
在陶瓷工業中，螢石主要用作瓷釉，它能在瓷釉生產過程中起到助色和助熔作用。如在紅色瓷釉中加入螢石後能色澤光亮鮮艷，在陶瓷生產瓷釉中的螢石加入量一般約10%~20%。
螢石還應用於搪瓷工業和鑄石生產中，其加入量分別為3%~10%和3%。
在建材工業中，由於用途不同，對螢石質量要求也不相同。目前，我國用於建材工業的螢石質量要求在中華人民共和國國家標準GB19321-88《螢石粉礦》中作了規定。
因螢石在光學上具有低色散、低折射率和對紫外線、紅外線濾光性高等特性，而被用來製作稜鏡和高質量的光學元件。對光學螢石的技術要求十分嚴格，需質純(或帶均勻的淺色)、透明、紅(紫)外線透射性強，無裂隙、無包裹體、機械性能良好。厚度為1.5mm的螢石薄片必須能透過波長為4.5pm的紅外線80%以上，同時對晶體規格也有嚴格規定
隨着人們生活水準的提高，對飾品、工藝品的需求不斷增加。螢石具有結構緻密，色彩鮮艷而多樣，作為工藝雕刻的原料被人們所重視。
選礦工藝
除鈣選礦
一種螢石除鈣選礦工藝，它是由一次粗選、多次精選作業組成，以油酸或其代用品作為捕收劑進行粗選，以硫酸與酸性水玻璃的混合物作為含鈣礦物的抑制劑，硫酸與酸性水玻璃的比例為1∶0.5~1∶2，聯合用量為0.5~1.5kg/t原礦。本發明提供的螢石除鈣選礦工藝具有除鈣效率高、工藝簡單、成本低廉的優點，可從高鈣型螢石礦中選出碳酸鈣含量很低的特級螢石精礦。
塗料工藝
一種天然螢石光塗料的加工工藝，其工藝是選礦-粉碎-配製-混合-燒結。本發明具有工藝簡單、成本低可滿足工藝美術用塗料和各種具有熒光效應要求物品的需要。
選劑製備
一種製備螢石浮選捕收劑的製備方法，以油酸生產的中間產品粗脂肪酸或混合脂肪酸為原料，向其加入重量為脂肪酸重量3%~15%的濃硫酸，使之發生硫酸化反應，再向反應生成物中加入重量為脂肪酸重量0.4%~3%的選礦起泡劑即成產品。本發明提供的方法生產成本低廉，所生產的螢石浮選用捕收劑捕收能力強，水溶性、分散性好，適於在常溫及低溫下浮選螢石。
調整劑組合物
一種浮選螢石礦的工藝方法，它是對97105202號獲批專利的改進。現有技術中浮選螢石礦採用酸加套加增效劑作調整劑。本發明則用水玻璃加酸及與該酸組成的一種或多種可溶性鹽混合而成的組合物作調整劑，並形成組合物系列，即可用硫酸、鹽酸、硝酸、草酸、醋酸中任何一種酸及相應的鹽，組合比例範圍為水玻璃·酸·鹽=1~2：1~5：0.5~1。本發明適應性強，穩定性好，精礦優質，回收率高，成本低。
浮選分離方法
提供了一種碳酸鹽--螢石礦經濟有效的浮選分離方法，特別適用於碳酸鹽含量高的螢石礦的浮選分離。其關鍵在於選擇有效的碳酸鹽礦物的抑制劑--酸化水玻璃和加藥措施，在常規工藝條件下，使碳酸鹽與螢石實現高純分選。
利用簡史
人類利用螢石已有悠久的歷史。1529年德國礦物學家阿格里科拉(G.Agricola)在他的著作中最早提到了螢石，1556年他在研究螢石的過程中，發現了螢石是低熔點的礦物，在鋼鐵冶煉中加入一定量的螢石，不僅可以提高爐溫，除去硫、磷等有害雜質，而且還能同爐渣形成共熔體混合物，增強活動性、流動性，使渣和金屬分離。1670年德國玻璃工人契瓦哈特(Selewanhardt)偶然將螢石與硫酸混在一起，發生化學反應，產生了一種具有刺激性氣味的煙霧，從而引起人們對螢石化學特性的重視。1771年瑞典化學家杜勒(Scheele)將螢石和硫酸作用製成了由氫元素和一個不知名元素化合而成的酸，同時還發現這種酸能蝕刻玻璃。1813年法國物理學家安培(Ampire)把這種不知名的元素定名為氟元素，取其第一個字母"F"為元素符號，列入元素周期表第二周期第七族，屬於鹵族元素。1886年法國化學家莫桑(Moissan)首次從螢石中分離出氣態的氟元素，揭示出螢石是由鈣元素和氟元素化合組成的礦物，定名為氟化鈣(CaF2)。後來化學家們又研製了氟化鋁(AlF3)、冰晶石(Na3AlF6)等助熔劑，為煉鋁工業開闢了新的時代。
螢石的開採大約是1775年始於英國，到1800年至1840年間美國的許多地方也相繼開採，但大量開採乃是在發展和推廣平爐煉鋼以後。我國是螢石資源豐富，開發利用歷史悠久的國家。1917年首先在浙江新昌-武義一帶由當地農民進行少量開採，其後開採範圍不斷擴大，至1930年，浙江省就有21個縣開採螢石，年產量達1.2萬t，其次在遼寧、內蒙古、河北等省區也有少量開採。在此其間均是民采小礦，沒有正規的螢石礦山。1938年浙江被日軍占領，到1945年被日軍掠奪的浙江螢石超過30萬t。與此同時，內蒙古的喀喇泌旗大西溝螢石礦、河北靈壽縣百信螢石礦也開始開採，采出礦石達10多萬t。解放以後，隨着經濟建設，特別是鋼鐵工業、煉鋁工業、建材工業和氟化工業的發展，各行各業對螢石的需求大幅度增長。1950年4月16日建立了浙江省氟礦辦事處，恢復浙江武義地區螢石礦山生產。生產螢石省區，由新中國成立前的3~4個，發展到如今全國近30個，建設了一大批螢石礦山，並已形成300萬~400萬t生產能力。
我國螢石礦產不僅開採歷史悠久，而且礦產地質調查工作亦早。1932年5月間浙江省礦產調查所派出地質技師燕春台調查了浙江武義一帶24處螢石礦床共38個礦體露頭，並撰寫了《武義氟礦資源調查報告》。
抗戰勝利後，地質學家李璞、劉國忠、盛莘夫、段國章等對浙江，特別是浙江武義揚家等螢石礦山做了全面的地質調查並提出了工作建議。1950年，胡克俺等人對浙江武義、新昌、嵊縣的螢石礦進行了野外調查。1956年，高振西、潘江等對浙江武義一帶螢石礦進行了系統的野外地質調查，首次對這一帶螢石礦的地質特徵做了精闢的總結。經過廣大地質工作者幾十年的艱辛工作，現已探明浙江楊家、後樹；湖南柿竹園；內蒙古四子王旗蘇莫查干敖包等螢石礦床200多處，礦物量大約1.7億t。