世界萤石产量的一半用于生产氢氟酸,氟化工的资源基础是萤石,与稀土类似的世界级稀缺资源,它是24种战略矿产资源之一,可用尽且不可再生的宝贵资源。
萤石(Fluorite)又称氟石,主要成分是氟化钙(CaF₂)。自然界中较常见的一种矿物,可以与其他多种矿物共生,世界多地均产。结晶为八面体和立方体。晶体呈玻璃光泽,颜色鲜艳多变,质脆,莫氏硬度为4,熔点1360℃,具有完全解理的性质。部分样本在受摩擦、加热、紫外线照射等情况下可以发光。
该矿物来自火山岩浆,在岩浆冷却过程中,被岩浆分离出来的气水溶液内含氟,在溶液沿裂隙上升的过程里,气水溶液中的氟离子与周围岩石中的钙离子结合,形成氟化钙,冷却结晶后即形成萤石。存在于花岗岩、伟晶岩、正长岩等岩石内。
萤石的应用十分广泛,既有新能源、新材料等新兴行业、也有制冷、建材、冶炼、光学、陶瓷、玻璃等传统行业,同时还有国防、电子、军工等具有重大战略意义的领域。
生活中萤石的身影
萤石是锂电池的动力来源。新能源汽车、电动车锂电池电解液的核心组成部分叫六氟磷酸锂,而萤石就是提取氟元素生产六氟磷酸锂的重要资源。
电子产品
电子级氢氟酸主要用于去除表面氧化物,广泛应用于集成电路、光伏电池、 LED显示等领域进行玻璃、芯片、硅片的清洗与刻蚀。
另外在半导体材料中,含氟电子气体中也有应用。
一代制冷剂氟利昂虽制冷效果好、稳定性好、不燃、不爆、不分解、无毒、价廉等优势,但因破坏臭氧层严重,已经被禁止。生活中常见的所谓的无氟冰箱,都是含氟的,只是为了响应区分氟利昂,破坏臭氧层的罪魁祸首是氯而不是氟。
中国是全球最大的三代制冷剂生产国、消费国,含氟制冷剂主要应用于房间空调、冰箱冷柜、工商制冷、 汽车空调、消防器材生产、发泡剂生产、气雾剂生产、灭火剂生产等八大类,其中家用空调是制冷剂下游最大需求。
玻璃
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,在白色、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。
水泥
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。
陶瓷
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;此外,萤石还应用于搪瓷工业和铸石生产中。
望远镜、相机
在光学领域对于萤石的需求量较大。其人工合成晶体长大后可以制成多种透镜。在某些高性能望远镜和相机镜头元件中,萤石代替了玻璃。萤石的色散水平非常低,因此它对光的衍射远小于普通玻璃,所以由其打磨成的镜片比选用普通玻璃的镜头具有更少的色差。因此,在望远镜中使用时,即使在高功率下,它也能清晰显示天文物体的图像。
含氟牙膏、牙齿涂氟
牙膏中常添加氟化钠,来有效地预防龋齿。
装饰品
萤石的颜色鲜艳丰富,晶体光滑无瑕,被称之为“世界上最鲜艳的宝石”。但因其硬度低,所以通常情况下不能被用作珠宝。但正因萤石质地柔软,所以当出现足够大的晶体时,便可以相对容易的用它来雕刻装饰物。该矿物在矿石收藏家中十分流行。尤其是一些品相良好的标本可以出现很高的价格。
口罩、防护服、塑料制品
有着“塑料之王”美誉的聚四氟乙烯更是用途广泛,不粘锅涂层、PTEF管道、阀门、泵及管件接头等。
日用及医用防护服、口罩都有它的身影,还是国家游泳中心“水立方”外墙的主要材料。坚固、轻薄、耐用、防水、防风、透气等特性让它在当今社会独领风骚。
医学应用
除了含氟吸入式麻醉剂,医学上的人造血管、人造内脏,医药产品中也都含有氟,如安定药氟非那嗪、抗生素曲氟沙星等等。
目前全世界的氟化工产品很多,已达千种以上,相信随着科学的不断进步,氟化工新的产品还会逐步地被研发出来,在生活中的应用会愈来愈多,前景广阔!
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