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萤石

螢石(英語:Fluorite),又称氟石砩石,是氟化钙(CaF2)的矿物形式。它属于卤化物矿物。尽管八面体和更复杂的等距形式并不少见,但它以立方晶系结晶。

萤石
深绿色孤立萤石晶体,类似截角八面体,镶嵌在云母基质上,产自纳米比亚埃龙戈地区埃龙戈山(总尺寸:50 mm×27mm,晶体尺寸:宽19mm,30克)
基本資料
類別卤化物矿物
化学式CaF2
IMA記號Flr[1]
施特龙茨分类3.AB.25
晶体分类六面体 (m3m)
H–M记号:(4/m 3 2/m)
晶体空间群Fm3m (No. 225)
晶胞a = 5.4626 Å; Z = 4
性質
顏色无色,但样品通常由于杂质而颜色深;紫色、淡紫色、金黄色、绿色、蓝色、粉色、香槟色、棕色。
晶体惯态形状良好的粗大晶体;也呈结节状、葡萄状,很少呈柱状或纤维状;粒状,块状
晶系立方
雙晶常见{111},互渗透,扁平
解理八面体,{111}完美,{011}分离
断口亚贝壳状至参差状
韌性/脆性
莫氏硬度4(定义矿物)
光澤玻璃光泽
條痕白色
透明性透明到半透明
比重3.175–3.184;如果稀土元素含量高,则为3.56
光學性質各向同性;弱异常各向异性
折射率1.433–1.448
熔性3
溶解度微溶于水,溶于热盐酸
其他特徵可能荧光磷光热致发光和/或摩擦发光
參考文獻[2][3][4][5]

基于划痕硬度比较的莫氏硬度标度将值4定义为萤石。[6]

纯萤石在可见光和紫外光下都是无色透明的,但杂质通常使其成为彩色矿物,并且具有观赏和宝石用途。在工业上,萤石被用作熔炼的助熔剂,以及用于生产某些玻璃和搪瓷。最纯等级的萤石是制造氢氟酸的氟化物来源,它是大多数含氟精细化学品的中间来源。光学透明的萤石镜片色散低,因此由萤石制成的镜片色差较小,使它们在显微镜和望远镜中很有价值。萤石光学器件也可用于远紫外和中红外范围,在这些范围内,传统玻璃太不透明而无法使用。

發現与挖掘

 
萤石表面特写

萤石通常通过热液活动在长英质火成岩中形成为晚结晶矿物。[7]它在花岗伟晶岩中尤为常见。它可能作为通过热液活动形成的矿脉沉积物出现,特别是在石灰岩中。在这样的脉状矿床中,它可能与方铅矿闪锌矿重晶石石英方解石有关。萤石也可以作为颗粒或砂岩中的胶结材料作为沉积岩的成分。[7]

它是一种常见的矿物,主要分布在南非、中国、墨西哥、蒙古、英国、美国、加拿大、坦桑尼亚、卢旺达和阿根廷。

世界萤石储量估计为2.3亿吨,最大的储量在南非(约4100万吨)、墨西哥(3200万吨)和中国(2400万吨)。中国以每年约3吨(2010年)领先世界产量,其次是墨西哥(1.0吨)、蒙古(0.45吨)、俄罗斯(0.22吨)、南非(0.13吨)、西班牙(0.12吨)和纳米比亚(0.11吨)。[8][已过时]

颜色

萤石是异色的,这意味着它可以被元素杂质染色。萤石有多种颜色,因此被称为“世界上最丰富多彩的矿物”。各种色调的彩虹的每一种颜色都由萤石样品代表,以及白色、黑色和透明的晶体。最常见的颜色是紫色、蓝色、绿色、黄色或无色。不太常见的是粉红色、红色、白色、棕色和黑色。颜色分区或条带通常存在。萤石的颜色由杂质、辐射暴露和色心空洞等因素决定。

用途

氟和氟化物的来源

萤石是氟化氢的主要来源,氟化氢是一种用于生产多种材料的商品化学品。氟化氢在浓硫酸的作用下从矿物中释放出来:

CaF2(s) + H2SO4 → CaSO4(s) + 2 HF(g)

生成的HF被转化为氟、碳氟化合物和各种氟化物材料。截至1990年代后期,每年开采50亿千克。[9]

天然萤石有三种主要的工业用途。冶金级萤石(60-85%CaF2)是三个等级中最低的,传统上用作助熔剂以降低钢铁生产中原材料的熔点以帮助去除杂质,后来用于生产铝。陶瓷级萤石(85-95%CaF2)用于制造蛋白色玻璃搪瓷和炊具。最高级的“酸级萤石”(97%以上的CaF2),约占美国萤石消费量的95%,用于通过萤石与硫酸反应来制造氟化氢氢氟酸[10]

在国际上,酸级萤石也用于生产AlF3冰晶石(Na3AlF6),它们是铝冶炼中使用的主要氟化合物。氧化铝溶解在主要由熔融Na3AlF6和萤石 (CaF2) 组成的电解液中,以允许电解回收铝。通过添加AlF3完全替代了氟损失,其中大部分与氧化铝中的过量钠反应形成Na3AlF6[10]

宝石

 
大英博物馆收藏的克劳福德杯(罗马,公元50-100年)。[11]由萤石制成。

天然萤石矿物具有观赏和宝石用途。萤石可以钻成珠子并用于珠宝,尽管由于其相对柔软,它没有被广泛用作半宝石。它也用于装饰性雕刻。

光学

在实验室中,氟化钙通常用作红外紫外波长的窗口材料,因为它在这些区域(约0.15µm至9µm)是透明的,并且折射率随波长的变化极小。此外,该材料受到少量试剂的侵蚀。波长短至157nm,这是用于集成电路光刻半导体步进制造的常用波长,氟化钙的折射率在高功率密度下表现出一些非线性,这抑制了其用于此目的。21世纪初,氟化钙的步进市场崩溃,许多大型制造设施已经关闭。佳能和其他制造商已在镜头中使用合成生长的氟化钙晶体来辅助复消色差设计,并减少光色散。这种用途在很大程度上已被较新的透镜和计算机辅助设计所取代。作为一种红外光学材料,氟化钙被广泛使用。

画廊

参考资料

  1. ^ Warr, L.N. . Mineralogical Magazine. 2021, 85 (3): 291–320 [2022-07-02]. Bibcode:2021MinM...85..291W. S2CID 235729616. doi:10.1180/mgm.2021.43. (原始内容存档于2021-11-19). 
  2. ^ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (编). Fluorite. (PDF). III (Halides, Hydroxides, Oxides). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. [December 5, 2011]. ISBN 0962209724. (原始内容 (PDF)存档于2012-02-13). 
  3. ^ Fluorite (页面存档备份,存于互联网档案馆). Mindat.org
  4. ^ Fluorite (页面存档备份,存于互联网档案馆). Webmineral.com
  5. ^ Hurlbut, Cornelius S.; Klein, Cornelis, 1985, Manual of Mineralogy, pp. 324–325, 20th ed., ISBN 0-471-80580-7
  6. ^ Tabor, D. Mohs's Hardness Scale - A Physical Interpretation. Proc. Phys. Soc. B. 1954, 67 (3): 249 [19 January 2022]. Bibcode:1954PPSB...67..249T. doi:10.1088/0370-1301/67/3/310. 
  7. ^ 7.0 7.1 Deer, W. A. An introduction to the rock-forming minerals. London: The Mineralogical Society. 2013. ISBN 978-0-903056-27-4. OCLC 858884283. 
  8. ^ Fluorspar (页面存档备份,存于互联网档案馆). USGS.gov (2011)
  9. ^ Aigueperse, Jean; Paul Mollard; Didier Devilliers; Marius Chemla; Robert Faron; Renée Romano; Jean Pierre Cuer. Fluorine Compounds, Inorganic. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. 2005. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a11_307. 
  10. ^ 10.0 10.1 Miller, M. Michael. Fluorspar (页面存档备份,存于互联网档案馆), USGS 2009 Minerals Yearbook
  11. ^ . British Museum. [20 December 2014]. (原始内容存档于2015-10-25). 

外部链接

萤石, 螢石, 英語, fluorite, 又称氟石, 砩石, 是氟化钙, caf2, 的矿物形式, 它属于卤化物矿物, 尽管八面体和更复杂的等距形式并不少见, 但它以立方晶系结晶, 深绿色孤立晶体, 类似截角八面体, 镶嵌在云母基质上, 产自纳米比亚埃龙戈地区埃龙戈山, 总尺寸, 27mm, 晶体尺寸, 宽19mm, 30克, 基本資料類別卤化物矿物化学式caf2ima記號flr, 施特龙茨分类3, 25晶体分类六面体, m记号, 晶体空间群fm3m, 晶胞a, 4626, 4性質顏色无色, 但样品通常由于杂质而. 螢石 英語 Fluorite 又称氟石 砩石 是氟化钙 CaF2 的矿物形式 它属于卤化物矿物 尽管八面体和更复杂的等距形式并不少见 但它以立方晶系结晶 萤石深绿色孤立萤石晶体 类似截角八面体 镶嵌在云母基质上 产自纳米比亚埃龙戈地区埃龙戈山 总尺寸 50 mm 27mm 晶体尺寸 宽19mm 30克 基本資料類別卤化物矿物化学式CaF2IMA記號Flr 1 施特龙茨分类3 AB 25晶体分类六面体 m3m H M记号 4 m 3 2 m 晶体空间群Fm3m No 225 晶胞a 5 4626 A Z 4性質顏色无色 但样品通常由于杂质而颜色深 紫色 淡紫色 金黄色 绿色 蓝色 粉色 香槟色 棕色 晶体惯态形状良好的粗大晶体 也呈结节状 葡萄状 很少呈柱状或纤维状 粒状 块状晶系立方雙晶常见 111 互渗透 扁平解理八面体 111 完美 011 分离断口亚贝壳状至参差状韌性 脆性脆莫氏硬度4 定义矿物 光澤玻璃光泽條痕白色透明性透明到半透明比重3 175 3 184 如果稀土元素含量高 则为3 56光學性質各向同性 弱异常各向异性折射率1 433 1 448熔性3溶解度微溶于水 溶于热盐酸其他特徵可能荧光 磷光 热致发光和 或摩擦发光參考文獻 2 3 4 5 基于划痕硬度比较的莫氏硬度标度将值4定义为萤石 6 纯萤石在可见光和紫外光下都是无色透明的 但杂质通常使其成为彩色矿物 并且具有观赏和宝石用途 在工业上 萤石被用作熔炼的助熔剂 以及用于生产某些玻璃和搪瓷 最纯等级的萤石是制造氢氟酸的氟化物来源 它是大多数含氟精细化学品的中间来源 光学透明的萤石镜片色散低 因此由萤石制成的镜片色差较小 使它们在显微镜和望远镜中很有价值 萤石光学器件也可用于远紫外和中红外范围 在这些范围内 传统玻璃太不透明而无法使用 目录 1 發現与挖掘 2 颜色 3 用途 3 1 氟和氟化物的来源 3 2 宝石 3 3 光学 4 画廊 5 参考资料 6 外部链接發現与挖掘 编辑 萤石表面特写 萤石通常通过热液活动在长英质火成岩中形成为晚结晶矿物 7 它在花岗伟晶岩中尤为常见 它可能作为通过热液活动形成的矿脉沉积物出现 特别是在石灰岩中 在这样的脉状矿床中 它可能与方铅矿 闪锌矿 重晶石 石英和方解石有关 萤石也可以作为颗粒或砂岩中的胶结材料作为沉积岩的成分 7 它是一种常见的矿物 主要分布在南非 中国 墨西哥 蒙古 英国 美国 加拿大 坦桑尼亚 卢旺达和阿根廷 世界萤石储量估计为2 3亿吨 最大的储量在南非 约4100万吨 墨西哥 3200万吨 和中国 2400万吨 中国以每年约3吨 2010年 领先世界产量 其次是墨西哥 1 0吨 蒙古 0 45吨 俄罗斯 0 22吨 南非 0 13吨 西班牙 0 12吨 和纳米比亚 0 11吨 8 已过时 颜色 编辑萤石是异色的 这意味着它可以被元素杂质染色 萤石有多种颜色 因此被称为 世界上最丰富多彩的矿物 各种色调的彩虹的每一种颜色都由萤石样品代表 以及白色 黑色和透明的晶体 最常见的颜色是紫色 蓝色 绿色 黄色或无色 不太常见的是粉红色 红色 白色 棕色和黑色 颜色分区或条带通常存在 萤石的颜色由杂质 辐射暴露和色心空洞等因素决定 方铅矿上的淡绿色萤石晶体 金黄色 略带紫色的萤石 两个石英之间的独立紫色萤石簇 浅至深酒红色萤石 带紫色亮点的透明蓝绿色萤石 草绿色萤石八面体聚集在富含石英的基质上用途 编辑氟和氟化物的来源 编辑 萤石是氟化氢的主要来源 氟化氢是一种用于生产多种材料的商品化学品 氟化氢在浓硫酸的作用下从矿物中释放出来 CaF2 s H2SO4 CaSO4 s 2 HF g 生成的HF被转化为氟 碳氟化合物和各种氟化物材料 截至1990年代后期 每年开采50亿千克 9 天然萤石有三种主要的工业用途 冶金级萤石 60 85 CaF2 是三个等级中最低的 传统上用作助熔剂以降低钢铁生产中原材料的熔点以帮助去除杂质 后来用于生产铝 陶瓷级萤石 85 95 CaF2 用于制造蛋白色玻璃 搪瓷和炊具 最高级的 酸级萤石 97 以上的CaF2 约占美国萤石消费量的95 用于通过萤石与硫酸反应来制造氟化氢和氢氟酸 10 在国际上 酸级萤石也用于生产AlF3和冰晶石 Na3AlF6 它们是铝冶炼中使用的主要氟化合物 氧化铝溶解在主要由熔融Na3AlF6和萤石 CaF2 组成的电解液中 以允许电解回收铝 通过添加AlF3完全替代了氟损失 其中大部分与氧化铝中的过量钠反应形成Na3AlF6 10 宝石 编辑 大英博物馆收藏的克劳福德杯 罗马 公元50 100年 11 由萤石制成 天然萤石矿物具有观赏和宝石用途 萤石可以钻成珠子并用于珠宝 尽管由于其相对柔软 它没有被广泛用作半宝石 它也用于装饰性雕刻 光学 编辑 在实验室中 氟化钙通常用作红外和紫外波长的窗口材料 因为它在这些区域 约0 15µm至9µm 是透明的 并且折射率随波长的变化极小 此外 该材料受到少量试剂的侵蚀 波长短至157nm 这是用于集成电路光刻的半导体步进制造的常用波长 氟化钙的折射率在高功率密度下表现出一些非线性 这抑制了其用于此目的 21世纪初 氟化钙的步进市场崩溃 许多大型制造设施已经关闭 佳能和其他制造商已在镜头中使用合成生长的氟化钙晶体来辅助复消色差设计 并减少光色散 这种用途在很大程度上已被较新的透镜和计算机辅助设计所取代 作为一种红外光学材料 氟化钙被广泛使用 画廊 编辑 休斯顿自然科学博物馆卡伦宝石和矿物馆展出的萤石晶体 萤石和闪锌矿 产自美国田纳西州史密斯县埃尔姆伍德矿 葡萄状萤石半透明球在方解石晶体上 含重晶石的萤石 产自西班牙阿斯图里亚斯Ribadesella贝尔贝斯矿区贝尔贝斯矿 来自英国英格兰威尔代尔戴安娜玛丽亚矿的萤石 来自摩洛哥梅克内斯 塔菲拉勒特区梅克内斯县El Hammam矿的萤石 用萤石雕刻的蟾蜍 长8厘米 3英寸 参考资料 编辑 Warr L N IMA CNMNC approved mineral symbols Mineralogical Magazine 2021 85 3 291 320 2022 07 02 Bibcode 2021MinM 85 291W S2CID 235729616 doi 10 1180 mgm 2021 43 原始内容存档于2021 11 19 Anthony John W Bideaux Richard A Bladh Kenneth W Nichols Monte C 编 Fluorite Handbook of Mineralogy PDF III Halides Hydroxides Oxides Chantilly VA US Mineralogical Society of America December 5 2011 ISBN 0962209724 原始内容 PDF 存档于2012 02 13 Fluorite 页面存档备份 存于互联网档案馆 Mindat org Fluorite 页面存档备份 存于互联网档案馆 Webmineral com Hurlbut Cornelius S Klein Cornelis 1985 Manual of Mineralogy pp 324 325 20th ed ISBN 0 471 80580 7 Tabor D Mohs s Hardness Scale A Physical Interpretation Proc Phys Soc B 1954 67 3 249 19 January 2022 Bibcode 1954PPSB 67 249T doi 10 1088 0370 1301 67 3 310 7 0 7 1 Deer W A An introduction to the rock forming minerals London The Mineralogical Society 2013 ISBN 978 0 903056 27 4 OCLC 858884283 Fluorspar 页面存档备份 存于互联网档案馆 USGS gov 2011 Aigueperse Jean Paul Mollard Didier Devilliers Marius Chemla Robert Faron Renee Romano Jean Pierre Cuer Fluorine Compounds Inorganic Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry Weinheim Wiley VCH 2005 ISBN 3527306730 doi 10 1002 14356007 a11 307 10 0 10 1 Miller M Michael Fluorspar 页面存档备份 存于互联网档案馆 USGS 2009 Minerals Yearbook The Crawford Cup British Museum 20 December 2014 原始内容存档于2015 10 25 外部链接 编辑英文维基文库中的 1911年版大英百科全書 條目 Fluor spar维基共享资源中相关的多媒体资源 萤石Educational article about the different colors of fluorites crystals from Asturias Spain 页面存档备份 存于互联网档案馆 An educational tour of Weardale Fluorite Illinois State Geologic Survey Illinois state mineral 页面存档备份 存于互联网档案馆 Barber Cup 页面存档备份 存于互联网档案馆 and Crawford Cup 页面存档备份 存于互联网档案馆 related Roman cups at British Museum 取自 https zh wikipedia org w index php title 萤石 amp oldid 76610035, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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