萤石 编辑

矿物

萤石萤石

萤石(Fluorite)又称氟石。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,有5个有效变种。等轴晶系,主要成分是氟化钙(CaF₂)。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。因质脆软而不常被用作宝石。在工业方面,萤石是氟的主要来,能够提取制备氟元素及其各种化合物。而颜色艳丽,结晶形态美观的萤石标本可用于收藏、装饰和雕刻工艺品。(概述图来源:)

基本信息

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中文名:萤石

外文名:Fluorite

大类:卤化物

族:萤石族

种:萤石

变种:蓝块萤石、呕吐石等

矿物历史

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萤石

石器时代,中国的河姆渡人就曾选用萤石作装饰。萤石的开采及挖掘起源于古埃及时期,当时的人们广泛的用萤石制作塑像及圣甲虫形状的雕刻。古罗马时期,萤石作为名贵石料广泛地用于酒杯和花瓶的制作,古罗马人甚至相信萤石酒杯会使人千杯不醉。

1529年德国矿物学家格奥尔格·阿格里科拉(G. Agricola)在他的著作中最早提到了萤石,1556年他在研究萤石的过程中,发现了萤石是低熔点的矿物,在钢铁冶炼中加入一定量的萤石,不仅可以提高炉温,除去硫、磷等有害杂质,而且还能同炉渣形成共熔体混合物,增强活动性、流动性,使渣和金属分离。1670年德国玻璃工人契瓦哈特(Selewanhardt)偶然将萤石与硫酸混在一起,发生化学反应,产生了一种具有刺激性气味的烟雾,从而引起人们对萤石化学特性的重视。1771年瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒(Scheele)将萤石和硫酸作用制成了由氢元素和一个不知名元素化合而成的酸,同时还发现这种酸能蚀刻玻璃。

萤石的开采大约是1775年始于英国,到1800年至1840年间美国的许多地方也相继开采,但大量开采乃是在发展和推广平炉炼钢以后。

彩色萤石彩色萤石

在1797年,意大利工程师Carlos Antônio Napion将该矿物正式命名为“Fluorite”,此词源于拉丁语“Fluere”,意为“流动”。因其常被用作熔炼金属中的助溶剂。

1813年法国物理学家安德烈·玛丽·安培(Ampère)把杜勒曾经制备的这种不知名的元素定名为氟元素,取其第一个字母“F”为元素符号,列入元素周期表第二周期第七族,属于卤族元素。

1825年“Fluorescence”一词诞生,意为荧光,源于萤石在紫外线照射下可以散发荧光的属性。

1886年法国化学家亨利·莫瓦桑(Moissan)首次从萤石中分离出气态的氟元素,揭示出萤石是由钙元素和氟元素化合组成的矿物,定名为氟化钙(CaF₂)。

形成过程

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萤石来自火山岩浆的残余物中,在岩浆冷却过程中,被岩浆分离出来的气水溶液中含有许多物质,以氟为主,在溶液沿裂隙上升过程中,温度降低,压力减小,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,经过冷却结晶后就得到了萤石。

蓝色萤石蓝色萤石

生长环境

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萤石矿为花岗岩、伟晶岩、正长岩中的副矿物。在碳酸岩、碱性侵入岩中和火山周边的喷气孔旁均能够发现萤石。该种亦沉积于热液矿脉及层控矿床内。在砂岩的自然衔接处萤石会产生粘合剂的作用。

与萤石共生的矿物有:白钨矿、磷灰石、黄玉、锡石、黑钨矿 、黄铁矿、方解石、闪锌矿、天青石、白云母、石英、方铅矿、白云石、黄铜矿 、钠长石、尖晶石、菱锰矿、重晶石。

<p>绿色片状萤石和重晶石共生

绿色片状萤石和重晶石共生

理化性质

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物理

光泽

玻璃质,晶体较大时呈阴暗色泽

韧性

质脆,易碎

透明度

透明至半透明

解理

完全解理,平行{111}晶面族,解理能高。尤其是当晶体呈八面体时,其可在毫无损伤的情况下被分解。但当样本较大时,解理易产生断裂及划痕

颜色

无色、紫色、丁香色、金黄色、绿色、蓝色、粉红色、香槟色、棕色

裂理

在{011}晶面族下裂理模糊粗糙

划痕

白色

断口

参差状或亚贝壳状断口

莫氏硬度

4

比重

3.00-3.25

熔点

1360℃

密度

3.175-3.56克/立方厘米(测量数据);3.181克/立方厘米(计算数据)。通常范围3.175-3.184,在晶体夹杂杂质时会增加密度

感光

当红、绿萤石被加热至100℃以上时会产生磷光。%20在紫外线照射下,萤石会发出荧光,呈蓝、紫色、绿、红或黄色。部分萤石光感较强,直接暴露于光线中或摩擦其表面就能使其发光。%20当萤石受到照射时,其矿物内的电子在外界能量的刺激下,会由低能状态进入高能状态,当外界能量刺激停止时,电子又由高能状态转入低能状态,在此过程中就会发光。萤石在日光灯照射后可发光数十小时,这种光相对微弱,白昼看不见,夜里看就很明亮%20

(参考资料:%20%20)

光学

类型

等方性

表面起伏

平滑适中

相对照度值

n=1.433-1.448

色散

双折射

萤石所形成的双折射极其细微,甚至为无。常在被切割或压缩的形态下产生不规则的微弱双折射,一般出现于平行片晶至{001}晶面族

(参考资料:%20)

化学

化学式

CaF2

中文名

氟化钙

常含杂质

钇、铈、硅、铝、铁、镁、铕、钐、氧、氯

溶解度

溶于硫酸,在加热后的氯化氢中可轻微溶解,微溶于水(水温为18℃时,0.000016克/立方厘米)

(参考资料:%20)

结晶构造

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结构

萤石的多数结晶为八面体和立方体,少见十二面晶体。也有八面体和立方体相交而成的组合晶体。解理痕迹在多数晶体上有呈现,从较大晶体上剥落的解理块也很常见。

在八面体结晶下,解理块较扁平、呈三角形;立方晶体的解理块为扁的长方体。萤石的晶体往往出现穿插双晶,即两个晶体相互贯穿所构成的双晶现象。也有团簇而成的共生立方晶体,或为颗粒状、葡萄状、球状或不规则大块。

萤石晶体结构为立方晶系,这种结构是以阳离子所形成的面心密堆为基础,其四面体间隙位置由阴离子填充。Ca2+离子位于立方面心的结点位置上,Ca2+配位数为8。F-离子位于立方体内8个小立方体的中心,而F-的配位数是4。

晶系

等轴晶系(立方晶系)

晶胞参数

轴长a=5.4626埃

矿物类

m3m

气液固流化床是指在C₆F₆惰性液相中,粒状萤石和硫酸反应制取HF气体,C₆F₆液相回收循环利用。为确保固相悬浮于流化床,控制5秒的气体停留;硫酸仍然保持15%的过量,C₆F₆的质量是CaSO₄质量的30%。200℃时,反应进行80分钟,即达99%的转化率,得到的HF气体去除C₆F₆后,一部分循环利用,剩余部分经硫酸脱水、浓缩、蒸馏,纯度达到99.8%;分离后的C₆F₆也可继续循环使用。该工艺具有反应的温度及能耗较低、效率高的优点。

间歇生产法:间歇生产法能够克服回转窑法生产HF工艺出现的问题,其过程为:1)首先根据化学计量比对萤石粉、H₂SO₄计量,加热萤石粉至200-400℃,送入反应器;2)再加热H₂SO₄至100-280℃,逐步加入到反应器中,搅拌、反应;3)排出的石膏渣即可冷却。该工艺中萤石的转化率可达95%以上,并且相比回转窑法具有设备工艺简单、投资低、原料计量更精确、生产效率高、无污染、正压下操作稳定等优点。

文化传说

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萤石萤石

关于萤石,有一个古老的传说。在古印度的一个小山岗上,当地人发现此处的眼镜蛇特别多,这些蛇常聚集在一块巨石周围。好奇的人们决定一探究竟。

人们摸黑登上山头,发现那块巨石竟发出幽幽的蓝光。趋光的特性让飞虫们奋不顾身地扑向石头,成为等待已久的青蛙们的美食,而青蛙兵团又引来了眼镜蛇的围捕。原来,蛇聚于此是为了守“石”待“蛙”。这种石头就是萤石。

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