Реферат: Характеристика флюорита как нерудного полезного ископаемого
Более половины всего флюорита расходуется в химической промышленности для производства плавиковой кислоты (HF), из которой получают фторированные органические и неорганические вещества, а также искусственный криолит для нужд алюминиевой промышленности. Химический флюорит используется для получения плавиковой кислоты (HF) путем его реакции с серной кислотой: CaF2 + H2 SO4 → 2HF + CaSO4
Плавиковая кислота является исходным сырьем в химической промышленности для получения самых различных органических и неорганических фторсодержащих химических соединений (фторуглеродов, фторполимеров и др.), элементарного фтора, синтетического криолита (Na3 AlF6 ), которые, в свою очередь, широко используются для изготовления высокооктанового топлива, всевозможных растворителей, аэрозольных препаратов, хладореагентов, полимерных материалов, в ядерной технике. Синтетический криолит является незаменимым расплавным электролитом, используемым для растворения глинозема с последующим электролитическим извлечением из раствора металлического алюминия. Плавиковая кислота используется также для травления стекла.
Второй крупнейший потребитель флюорита – черная металлургия, где он используется как флюс в плавильных печах. Металлургический флюорит необходим как флюсовая добавка при производстве чугуна и стали; его присутствие в шихте не только понижает температуру плавления, но и разжижает шлаки, облегчая их отделение от расплавленного металла. Для производства 1 т мартеновской стали требуется 1,6 кг плавика, электростали - 4 кг, кислородно-конверторной стали - 6 кг.
В керамической промышленности флюорит используется при варке белых или окрашенных кварцевых стекол (ускоряется процесс варки), плавке цинка, в производстве стеклянного волокна, для получения эмалей как покрытий металлов, армирования стержней для электродуговой сварки (повышается прочность и качество сварочного шва), получения металлического магния, его соединений, элементарного кальция и для других целей.
Прозрачные бесцветные разновидности кристаллов флюорита применяются в оптике. Из оптического флюорита изготовляют всевозможные линзы, призмы, окна в микроскопах, спектрографах и др. оптико-спектральных приборах; он используется для изготовления светоделительных и светопреломляющих оптических элементов, в акустических устройствах для переработки радиосигналов и т.п. Бездефектные и бесцветные кристаллы оптического флюорита в поперечнике должны превышать 10 мм, а получаемые из них моноблоки должны иметь размеры 6x6x5 мм, либо 10x10x3 мм. Пластинки оптического флюорита должны пропускать в ультрафиолетовой области не менее 80% света. Поскольку природные кристаллы оптического флюорита исключительно редки, в ряде стран налажено выращивание их синтетических аналогов путем плавки природного крупнокристаллического флюорита. К последнему предъявляются очень жесткие требования: содержание CaF2 - не менее 97-99%, отсутствие видимых включений минералов и горных пород, пленок гидроксидов железа.
В фотографии флюорит позволяет преодолеть теоретический предел, налагаемый оптическим стеклом, и добиться практически идеальной коррекции хроматических аберраций. Флюорит обладает исключительными характеристиками, недостижимыми для оптического стекла - низким коэффициентом преломления и низкой дисперсией. Более того, дисперсионные характеристики флюорита почти совпадают с характеристиками оптического стекла при длинах волн в диапазоне от красного до зеленого света, но существенно отличаются для длин волн в диапазоне от зеленого до синего (такая характеристика называется необыкновенной парциальной дисперсией). Использование этих особых свойств позволяет значительно повысить качество изображения. Оптический флюорит в годы Второй мировой войны был стратегическим сырьем, необходимым для изготовления приборов ночного видения.
Кристаллы флюорита с примесями редкоземельных элементов, а также с железом могут быть применены в квантовых генераторах света.
Мировые запасы и добыча.
Ежегодно в мире получают около 4,5 млн т концентрата плавикового шпата (на 2004 г). Ведущая страна по его производству - Китай (свыше 2,5 млн т). Следом идут Мексика (почти 0,6 млн т), Марокко и Монголия, а также Италия, Испания, Россия, Франция и Бразилия. Суммарное производство концентрата в этих десяти странах составляет более 92% от мирового. Остальная часть приходится на Великобританию, Германию, Кению, Намибию и другие страны.
По общим запасам собственно флюоритовых руд Россия занимает четвертое место в мире (после Мексики, ЮАР и Китая), а по подтвержденным – третье (после ЮАР и Китая). Между тем, потребности нашей страны в плавиковом шпате за счет собственных сырьевых источников удовлетворяются далеко не полностью. Особо напряженное положение на протяжении многих лет сохраняется по «кусковому» металлургических сортов, дефицит которого составляет 72-75% от необходимого количества. Наряду с этим, Россия еще уступает развитым зарубежным странам по качеству плавиковошпатового сырья, что снижает конкурентоспособность его на внутреннем рынке.
Несмотря на наличие в начале прошлого века сведений о флюоритовых месторождениях России, их планомерное изучение началось в двадцатые годы. У истоков формирования плавиковошпатовой подотрасли стоял ВИМС (Всесоюзный институт минерального сырья).
Содержание CaF2 в промышленных рудах колеблется в очень широком диапазоне: среди них различают богатые (более 50%), средние (35-50%) и рядовые (до 35%); начинается освоение низкосортных руд с концентрацией CaF2 15-30%. В большинстве случаев плавикошпатовые руды обогащаются путем ручной либо автоматизированной разборки (ФК - флюоритовый концентрат кусковый), а также получением флотационного (ФФ) или гравитационного (ФГ) концентратов и их доводкой магнитными, электрическими и другими способами. Обогатимость определяется главным образом минеральным составом руд. По этому признаку выделяют флюоритовые мономинеральные, кварц-флюоритовые, сульфидно-флюоритовые, кальцит-флюоритовые, барит-флюоритовые и барит-кальцит-флюоритовые руды. Последние три типа труднообогатимы.
Источники