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萤石的应用领域分析


来源:中国粉体网

标签萤石
中国粉体网5月8日讯  从世界范围看,近几年萤石产品的需求呈相对平衡、适度增长之势。据美国地勘局的资料:全球萤石需求年增长率为2.2%,对氢氟酸需求年增长率达到10%。从使用领域看,欧美主要将萤石用在氟化工业上。中国主要消费结构大致为:化学工业,29.4%、冶金工业,20.6%、水泥和玻璃工业,40.0%、其他,10%。
  
  化工行业
  
  天然萤石主要用于生产无水氟化氢,人造氟化钙可有效成为天然萤石的替代品。目前中国HF的生产还是以萤石-硫酸路线为主,该方法主要源于生产实践经验和国外引进技术。主要反应式:CaF2+H2SO4→2HF+CaSO4ΔrHm(298.15 K)=-56.1 J/mol该方法首先将氟化钙干燥、储藏,按规定计量通入预反应器,硫酸铵规定计量加入预反应器中,在反应器中发生化学反应,生成氟化氢气体。随后固体进入间接加热的回转窑内继续反应,以使未反应完的氟化钙与硫酸充分反应。反应产出的氟化氢气体中含有大量的灰尘、水分等杂质,需通入洗涤塔用硫酸洗涤,经冷却转化为氟化氢液体,该液体通入精馏塔和脱气塔,进一步除去液体中含有的少量杂质,如SO42-、SiF4-、H2SO4、H2O和惰性气体等,净化后的液体即为氟化氢液体,经分析合格可作为产品出售。
  
  无水氟化氢可用于制铝工业,用来生产氟化铝、氟化钠等,同时也是有机化工的基础原料。它通过与氯化物反应,制备毒性小、化学稳定性高的氟氯代烃和碳氟化合物,可用作制冷剂、发泡剂灭火剂、含氟染料、含氟液晶等的中间体。
  
  化学工业对氟化钙的质量要求很高,一般要求氟化钙的纯度为93%~98%,对于二氧化硅和碳酸钙等有害杂质要严格限制。
  
  冶金行业
  
  氟化钙在冶金工业中可用作金属冶炼工业中的助溶剂,其主要作用是降低矿渣熔点,增加熔融物的流动性,使矿渣易于和金属分离,排除冶炼炉中硫、磷、硅等有害杂质,进而增强钢铁产品的可锻性和抗拉强度,广泛用于碱性平炉炼钢、碱性氧气顶炉和电路炼钢。此外,在冶炼某些铁合金、精制铜、铅、锌、镁和铸铁等过程中也需加入氟化钙。
  
  冶金工业中用的萤石矿石一般为块状,粒度为5~60 mm,要求氟化钙的纯度大于65%,对二氧化硅、硫和磷等杂质都有严格要求,一般要求硫和磷的质量分数分别不得高于0.3%和0.08%。近年来,炼钢工业对萤石中氟化钙含量的要求也相应提高,并加工成球形。不同国家、不同炉型和不同的造渣方法中硅氟化钙原料的单耗也不一样。
  
  建材行业
  
  氟化钙在建材行业的用量占第二位,主要用于玻璃、陶瓷和水泥的生产中。在玻璃制造工业中,为了促进玻璃原料的熔化,常常加入一定量的氟化钙作为助溶剂,不同玻璃所需加入量不相同,一般要求氟化钙的质量分数大于80%,氧化铁质量分数小于0.2%。在陶瓷制造工业中,氟化钙主要用作瓷釉,可起到助色和助溶的作用,例如在有颜色的瓷釉中加入氟化钙可以使生产出的陶瓷色泽鲜艳,其用量为10%~20%(质量分数)。在水泥生产工业中,也常常加入氟化钙来降低炉料的烧结温度,减少燃料消耗,增强烧结时熟料的液体黏度,促进硅酸钙的形成,氟化钙作为矿化剂加入水泥生产中的用量较少,一般用量为0.8%~5%(质量分数),质量要求低,对杂质没有特殊限制,质量分数大于40%即可。在建材工业中,由于用途不同,对氟化钙的加入量和质量要求也各有差别。
  
  光学领域
  
  光学级氟化钙有时来自天然结晶,但更多是人工培养的晶体。氟化钙晶体作为一种优异的光学材料早已为业内人士所认可,其在紫外、近红外以及可见消色差设计方面应用广泛。
  
  氟化钙晶体因在深紫外准分子激光光刻方面具有潜在的应用前景而倍受人们的关注。由于氟化钙单晶体紫外透光性能好、抗激光损伤阈值高、应力双折射低及折射率高度均匀,成为当前研究深紫外准分子激光光刻技术的最佳可选材料。另外氟化钙晶体是很多早期固体激光器的基质材料,这是由于氟化钙晶体熔点低,易于生长成尺寸较大的晶体,具有高的透过率。随着研究工作的不断深入和拓展,以及晶体生长技术的提高,CaF2基质激光晶体仍然在很多领域发挥着自身的优势。
  
  在光学领域的应用中,对氟化钙的质量要求非常高,一般要求质量分数在97%以上,对于有些更高精度的精密光学仪器,氟化钙质量分数一般要求在99%以上。
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