Флюорит

Флюорит (от лат. fluere — течь), также известный как плавиковый шпат, — это минерал класса галогенидов, фторид кальция (CaF₂). В природе встречается в виде кубических, октаэдрических и более сложных кристаллов, а также сплошных масс. Характеризуется широкой цветовой гаммой, совершенной спайностью, невысокой твёрдостью (4 по шкале Мооса) и сильным блеском. Является основным источником фтора и используется в металлургии, химической промышленности, оптике и ювелирном деле.

Физические и химические свойства

Флюорит обладает рядом характерных свойств, определяющих его практическое применение.

Химический состав

Химическая формула флюорита — CaF₂. Теоретический состав: кальций — 51,1 %, фтор — 48,9 %. В качестве примесей часто содержит редкоземельные элементы (иттрий, церий, лантан), уран, торий, железо, хлор, стронций, барий. Примеси обуславливают окраску и люминесценцию минерала.

Кристаллографические характеристики

• Сингония: кубическая.
• Класс симметрии: гексаоктаэдрический.
• Форма кристаллов: кубы, октаэдры, кубооктаэдры, реже — додекаэдры. Характерны двойники прорастания.
• Спайность: совершенная по октаэдру (по четырём направлениям, параллельным граням октаэдра).
• Излом: ступенчатый, неровный.

Оптические свойства

• Цвет: чрезвычайно разнообразен. Встречаются бесцветные, жёлтые, зелёные, голубые, фиолетовые, розовые, красные, чёрные разновидности. Окраска часто зональная или пятнистая. Причина окраски — дефекты кристаллической решётки (F-центры) и примеси редкоземельных элементов.
• Блеск: стеклянный, до жирного на изломе.
• Прозрачность: от прозрачного до полупрозрачного.
• Люминесценция: многие образцы флюорита светятся в ультрафиолетовых лучах (фиолетовым, голубым, зелёным, розовым светом). Это свойство связано с примесями редкоземельных элементов.

Физические свойства

• Твёрдость: 4 по шкале Мооса (царапается ножом, но не царапается ногтем).
• Плотность: 3,18 г/см³.
• Температура плавления: 1418 °C.
• Растворимость: нерастворим в воде, растворяется в концентрированной серной кислоте с выделением токсичного газа фтороводорода (HF).

Разновидности

По цвету и другим особенностям выделяют несколько разновидностей флюорита:

• Антозонит — тёмно-фиолетовый, почти чёрный флюорит, содержащий включения газообразного фтора. При раскалывании издаёт характерный запах озона (отсюда название «вонючий шпат»).
• Хлорофан — зелёный флюорит, который при нагревании усиливает свою окраску.
• Раттовкит — фиолетовый флюорит с зональным распределением цвета.
• Иттрофлюорит — разновидность, обогащённая иттрием (до 20 %), часто имеет зелёную или голубую окраску.
• «Голубой Джон» — редкая декоративная разновидность с характерным полосчатым рисунком из голубых, фиолетовых и белых зон, добываемая в Англии.

Месторождения

Флюорит — широко распространённый минерал. Основные промышленные месторождения связаны с гидротермальными жилами, скарнами и карбонатитами.

Крупнейшие месторождения в мире

• Китай — крупнейший производитель и экспортёр флюорита (провинции Хунань, Чжэцзян, Цзянси). Месторождения представлены гидротермальными жилами.
• Мексика — второе место по добыче (штат Сан-Луис-Потоси).
• Монголия — крупные месторождения (Бор-Ундур).
• ЮАР — месторождения в карбонатитах.
• Великобритания — исторически важный регион (Каунти-Дарем), где добывался «Голубой Джон».
• США — месторождения в штатах Иллинойс, Кентукки, Нью-Мексико.

Месторождения в России

• Забайкальский край — Калангуйское, Абагайтуйское, Солонечное месторождения.
• Приморский край — Вознесенское, Пограничное месторождения.
• Республика Бурятия — Озерное месторождение.
• Республика Саха (Якутия) — месторождения на юге региона.
• Челябинская область — Суроямское месторождение.

Применение

Флюорит используется в нескольких ключевых отраслях промышленности.

Металлургическая промышленность

Флюорит является важнейшим флюсом (плавиковым шпатом) в производстве стали и алюминия. Он снижает температуру плавления шлака, увеличивает его текучесть и способствует удалению серы и фосфора из металла. В алюминиевой промышленности используется для получения криолита (Na₃AlF₆), необходимого для электролиза глинозёма.

Химическая промышленность

Флюорит — основной источник фтора и его соединений. Из него получают:

• Плавиковую кислоту (HF) — используется для травления стекла, производства фторсодержащих полимеров (тефлон), хладагентов (фреонов), а также в ядерной промышленности для получения гексафторида урана (UF₆).
• Фториды — применяются в производстве зубных паст, оптических материалов, полупроводников.

Оптическая промышленность

Синтетический флюорит (фторид кальция, CaF₂) используется для изготовления линз, призм и окон для оптических приборов, работающих в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах. Он обладает высокой прозрачностью в широком спектральном диапазоне (от 0,13 до 10 мкм) и низким показателем преломления. Применяется в микроскопии, фотолитографии, лазерной технике и астрономии.

Ювелирное дело и коллекционирование

Прозрачные, хорошо окрашенные кристаллы флюорита используются как поделочный и коллекционный камень. Из него изготавливают кабошоны, вставки в украшения, а также декоративные изделия (вазы, шкатулки). Из-за низкой твёрдости и хрупкости флюорит редко используется в кольцах и браслетах, чаще — в серьгах, кулонах и брошах.

Другие области применения

• Керамическая промышленность — добавка для производства эмалей и глазурей.
• Стекольная промышленность — для получения матового стекла.
• Цементная промышленность — как минерализатор при обжиге клинкера.
• Лазерная техника — легированные редкоземельными элементами кристаллы флюорита используются в качестве активных сред в твёрдотельных лазерах.

Интересные факты

• Название «флюорит» происходит от латинского слова «fluere» (течь), поскольку он использовался в качестве флюса при плавке руд.
• Свойство флюорита светиться в ультрафиолетовом свете дало название явлению флуоресценции.
• В Средние века флюорит часто путали с изумрудом и аметистом, называя его «псевдоизумрудом» или «псевдоаметистом».
• Крупнейший кристалл флюорита (размером с куб с ребром около 2,5 м) был найден в Англии.
• Флюорит является официальным минералом штата Иллинойс (США).

Источники

• Минералы: Справочник. Том 1. — М.: Наука, 1960.
• Годовиков А. А. Минералогия. — М.: Недра, 1983.
• Бетехтин А. Г. Курс минералогии. — М.: КДУ, 2007.
• Дэна Дж. Д., Дэна Э. С. Система минералогии. Том 2. — М.: Мир, 1986.
• Промышленные типы месторождений неметаллических полезных ископаемых. — М.: Недра, 1985.