مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
منبع:راسخون
فلوریت (که همچنین به آن فلورسپار نامیده می شود)، یک ترکیب معدنی است که در واقع، از جنس کلسیم فلوریت (CaF_2) می باشد. نام این ماده، از واژه ی لاتین fluere به معنای "جریان یافته" (to flow)، گرفته شده است. علت این نامگذاری، این است که این ماده به سهولت ذوب می شود و جریان می یابد. در حقیقت، نام عنصر فلئور، به دلیل همین مسئله، قرار داده شده است. فلورین در ترکیب های مختلف یافت می شود اما در حالت آزاد مشاهده نمی شود. علت این مسئله، فعالیت شیمیایی بالای این ماده می باشد. این تخمین زده شده است که میزان این ماده در پوسته ی زمین، 597 ppm بوده است و همچنین آب دریا، حاوی 1.3 mg /litre می باشد. مواد معدنی مهم حاوی فلورین، عبارتند از:
فوریت (CaF_2)
فلور- آپاتیت (3Ca_3 (PO_4 )_2.Ca(Cl,F
کریولیت (Na_3 AlF_6)
از بین این مواد، فلوریت، از لحاظ تجاری، مهم ترین ماده ی معدنی، محسوب می شود.
فلوریت یک ماده ی معدنی متداول در ذخایر با منشأ هیدروترمال می باشد. این نوع از منابع در گرانیت ها و سایر سنگ های آتشفشانی یافت می شود و میزان آن در دولومیت و سنگ آهک، اندک است. این ماده ی معدنی، در ذخایر رگه ای یافت می شود، مخصوصاً به همراه مینرال های فلزی. در واقع این ماده، یک بخشی از مواد زائد این معادن، محسوب می شود. این ماده ی معدنی، به همراه سرب معدنی، سالریت (sphalerite)، باریت ها، کوارتز و تالک، وجود دارند. فلوریت، یک مینرال معدنی با توزیع گسترده می باشد. ذخایر قابل توجهی از این ماده در آلمان، استرالیا، سوئیس، کلورادو و آمریکا، یافت می شود. در واقع فلوریت ها، یک جزء اصلی از ذخایر آبشار گرم می باشد. این ماده برخی اوقات در سنگ خارای زبر نیز یافت می شود.
تا جنگ جهانی دوم، هیچ تولید تجاری از این عنصر، وجود نداشت. در طی جنگ جهانی دوم، فشار برای غنی سازی هسته ای موجب شد تا این محلول وارد چرخه ی صنعتی شود. در سال 2001، تولید جهای این ماده، به 4.3 میلیون تن رسید که نیمی از آن در چین تولید شده است. سایر تولیدکننده های اصلی این ماده، مکزیک، آفریقای جنوبی، مغولستان و روسیه می باشند.
در هند، هیچ تولید به ثبت رسیده ای از این ماده تا سال 1960 مشاهده نشده است. در این زمان، برخی از تولیدکننده های خرده پا، شروع به تولید این ماده کردند. تولید محلول های غلیظ نیز در سال 1970 شروع شده است. رشد تولید این ماده به صورت زیر بوده است:
گرید اسیدی یا شیمیایی: این گرید از فلوریت، باید به طور ایده آل، حاوی حداقل 97 % CaF_2 ، حداکثر 2.5 % سیلیس و حداکثر1.5 % کلسیم کربنات باشد. این ترکیب، ترکیب ایده آل در ایالات متحده ی آمریکا، محسوب می شود.
گرید سرامیکی: برای تولید محصولات سرامیکی با کیفیت بالا، فلوریت حاوی حداقل 95 % CaF_2، حداکثر 2.5 % سیلیس و حداکثر1.5 % کلسیم کربنات مورد استفاده قرار می گیرد. این ترکیب، ترکیب ایده آل در ایالات متحده ی آمریکا، محسوب می شود. اما اگر کلی صحبت کنیم، هیچ گرید استانداردی وجود ندارد و استفاده از گریدهای خالص تر، برای محصولات سرامیکی گران قیمت و گریدهای با ناخالصی برای محصولات سرامیکی ارزان تر می باشد.
گرید متالورژیکی: این گرید باید حداقل، حاوی 60 % CaF_2 و حداکثر، 8 % سیلیس باشد.
خواص گرمایی: این ماده در دماهای بالاتر از 1360 درجه ی سانتیگراد، ذوب می شود و یک مذاب با ویسکوزیته ی بسیار پایین تشکیل می دهد. این مذاب شبیه یک مایع است. اسم این ماده ی معدنی، به دلیل وجود این خاصیت، فلوریت نامیده شده است.
خواص فیزیکی: سختی این ماده برابر با 4 است و ماده ای ترد می باشد. وزن مخصوص این ماده، برابر با 3.18 می باشد.
خواص نوری: ضریب شکست فلوریت پایین است و برابر با 1.433 می باشد. فلوریت یک ماده ی شفاف یا نیمه ترانسلوسنت است و دارای درخشش شیشه ای مانند است. این ماده پراکندگی نور اندکی دارد زیرا تفرق نور آن بسیار کمتر از شیشه های معمولی است.
رنگ: این ماده در رنگ ها و شیدهای مختلف رنگی، وجود دارد به نحوی که برخی افراد، این ماده را به عنوان متنوع ترین ماده ی معدنی از لحاظ رنگ، می نامند. گستره ی رنگ متداول برای فلوریت از رنگ بنفش شروع می شود و به نارنجی متمایل به قرمز می رسد. رنگ در فلوریت، معمولاً حالت نواری دارد و معمولا به دلیل حضور هیدروکربن ها در این ماده ایجاد می شود اما یک مطالعه بر روی رسوبات فلوریت در هند، نشان داد که این رنگ ها، به دلیل کلسیم کلوئیدی است که بوسیله ی بمباران هسته ای، فعال سازی شده اند. رنگ ممکن است به سمت سفید برود اگر ماده تا 150 درجه ی سانتیگراد، حرارت دهی شود. اما در هنگام سرد کردن، این رنگ دوباره باز می گردد. این مورد یک نمایش رنگین کمانی ایجاد می کند. رنگ های نادرتر عبارتند از صورتی و نارنجی مایل به قرمز. حتی مشکی هم رنگی است که بسیار جذاب می باشد. بیشتر نمونه های فلوریت، دارای رنگ منفرد هستند اما برخی از آنها، دارای رنگ های چندگانه ای هستند که با توجه به شکل کریستال در آنها ایجاد می شود. یک کریستال فلوریت، می تواند نواخی خارجی تمیزی داشته باشد که رنگ بنفش از خود ساطع می کند. البته برخی اوقات، کریستال های بی رنگ اکتاهدرال نیز مشاهده می شود. یک کریستال فلوریت، ممکن است به طور بالقوه، دارای 4 تا 5 ناحیه ی رنگ مختلف، دارند.
فلئوروسنس: بسیاری از مواد به سهولت، انرژی دریافت می کند و نور از خود ساتع می کنند، بدون آنکه حرارت زیادی داشته باشند. این فرایند لومینسانس، نامیده می شود. اتم برخی از مواد لومینسانس، ممکن است برای یک مدت زمان، در حالت تهیج باقی بمانند. از این رو، در این بازه ی زمانی، این مواد در تاریکی، می درخشند. این مواد فسفرسانس، نامیده می شوند. آنهایی که تنها در طی برخورد انرژی، نور از خود ساتع می کنند، فلئورسانس نامیده می شوند. فلوریت، نور آبی با طول موج نزدیک به نور فرابنفش، از خود ساتع می کنند. در حقیقت، این پدیده، که ما آن را فلئورسانس می نامیم، بوسیله ی George Stokes نامگذاری شده است. این فرد این خاصیت را در فلوریت کشف کرد و واژه ی فلئورسانس از فلوریت مشتق شده است.
فلئورسانس بودن در واقع افزایش سطوح انرژی الکترون ها بوسیله ی کوانتم های نور فرابنفش می باشد. با جابجایی الکترون ها در میان سطوح انرژی، نور ساتع می شود. فلئورسانس آبی، به دلیل وجود یون های اروپیم ایجاد می شود. ایتریم موجب ایجاد فلئورسانس زرد و وجود یون عناصر خاک های نادر، منگنز، اورانیوم و ... ، موجب ایجاد فلئورسانس قرمز می شود.
مشابه با رنگ های نور طبیعی فلوریت، رنگ های فلئورسنس بسیار متغیر است. به طور نمونه وار، این ماده فلئورسانس آبی دارد اما سایر رنگ ها مانند زرد، سبز، قرمز، سفید و بنفش نیز جزء رنگ هایی است که بوسیله ی این ماده ساتع می شود. برخی از نمونه های این ماده، دارای اثرات اضافه شده ای هستند و تحت نور فرابنفش با طول موج کوتاه و بلند، خاصیت فسفرسانس نیز از خود نشان می دهند.
یک سری از فلوریت های کمیاب، کلروفان (chlorophane) نامیده می شود. این ماده دارای خاصیت دیگری به نام ترمو- لومینسانس است. این خاصیت بدین معناست که وقتی به این ماده حرارت اعمال می شود، می درخشد. ترمو-لومینسانس مربوط به کلروفان، به رنگ سبز تا سبز مایل به آبی است.
ویژگی های شیمیایی: فلوریت یک مینرال هالیدی است که دارای ترکیب CaF_2 می باشد. این ماده حاوی 51.1 % Ca و 48.9 % F است. ایتریم و سزیم ممکن است در این ماده، جایگزین کلسیم شوند. فلوریت بوسیله ی اسید سولفوریک تجزیه می شود و موجب تشکیل اسیده هیدروفلئوریک آزاد می شود.
فلورین: فلورین یا عنصر فلئور زرد کم رنگ است. این ماده به شدت سمی است و با گازهای واکنش پذیر، به صورت شدید واکنش می دهد. این ماده با تمام مواد آلی و غیر آلی، واکنش می دهد. ذرات فلزی، شیشه، سرامیک، کربن و حتی آب در داخل این گاز می سوزند. واکنش این ماده با هیدروژن، انفجاری است. اما وقتی این ماده با سایر عناصر، ترکیب می شود، تشکیل ترکیبات مفیدی می دهد که مقاومت خوبی در برابر حملات فیزیکی و شیمیایی دارند.
استفاده ها و ویژگی ها
فلوریت، دارای چندین استفاه می باشد. یکی از آنها تولدی هیدروفلئوریک اسید می باشد. این اسید و مشتقات آن، کاربردهای ویژه ای دارند. استفاده های اساسی این ماده بر اساس فلوریت معدنی اولیه، مشتقات اسید فلئوریک و مشتقات گاز فلئور، طبقه بندی شده است. این استفاده ها، به صورت زیر می باشد:
استفاده های بر اساس فلوریت:
فلاکس در متالورژی
سرامیک ها
لعاب های فلزی
اپتیک
سیمان
سنگ های زینتی
تولید اسید فلئوریدریک
استفاده ها بر اساس اسید فلئوریدریک
مواد شیمیایی از جمله: کریولیت مصنوعی، اسید فلئورو سیلیسیت، آلومینیوم فلئورید، کلرو- فلئورو کربن ها، پتاسیم فلئورید، گاز فلئور،
فرایندهای صنعتی: متالورژی آلومینیوم، متالورژی نیوبیوم و تانتالیوم، مواد نفتی اکتان بالا،
مواد شیمیایی و فرایندهای بر پایه ی فلئورین یا گاز فلئور:
پتاسیم پرکلرات
آنیدرید هیدروژن فلئورید
سدیم سیلیکو- فلئورید
اورانیوم هگزافلئورید
فلئورو سیلیکات های آمونیومی، منیزیمی و روی
فلئورو- کربن ها
فلئورو- پلیمرها
سدیم فلئورید
قلع (II) فلئورید
سدیم مونو- فلئورو فسفات
متالورژی اورانیوم
استفاده ها بر اساس مخلوطی از این مواد:
شیشه
این مواد در ادامه مورد بررسی قرار خواهد گرفت
کاربردهای فلوریت
فلاکس: در ذوب آهن و فولادسازی، این ماده به سرباره اضافه می شود تا بدین صورت، میزان سیالیت سرباره افزایش یابد و بدین صورت، بتوان سرباره را به راحتی به جریان انداخت. به همین دلایل ذکر شده، این ماده در صنعت ریخته گری فولد و پوشش های میله های جوشکاری، استفاده می شود. یک سرباره ی مذاب، می تواند به طور بهتری عناصر نامطلوب مانند فسفر و گوگرد را خارج سازی کند.
سرامیک ها: فلوریت به عنوان عامل اپک کننده در محصولات سرامیکی مانند کوزه های لعاب دار، وسایل آشپزی و ... مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل ضریب شکست پایین این ماده، این ماده مستعد استفاده به عنوان اپک کننده است. ضریب شکست بیشتر لعاب ها، در حدود 1.5 است. ضریب شکست این ماده نیز 1.433 می باشد و این تفاوت، مهم ترین عامل اپک کننده بودن این ماده می باشد. برای این هدف، فلوریت هایی مورد استفاده قرار می گیرد که حاوی 60 تا 80 % فلئورید کلسیم است.
لعاب های فلزی
پوشش های لعاب فلزی، از زمان های گذشته متداول بوده اند اما امروزه، انواع مختلفی از آلیاژهای پیشرفته مانند فولادهای ضد زنگ، موجب شده اند تا این لعاب ها، منسوخ شوند. از لحاظ شیمیایی، لعاب های فلزی، مخلوطی از سیلیکات ها، بورات ها و فلئوریدهای برخی از عناصر، مانند سدیم، پتاسیم و ... هستند. این پوشش ها در واقع لعاب های ایجاد شده بر روی سطح فلزی هستند که موجب محافظت این سطوح در برابر دماهای بالا و خوردگی می شوند. برای آماده سازی این لعاب ها، بوراکس (Na_2 B_4 O_7.10H_2 O)، کوارتز، فلوریت، کربنات سدیم، سدیم نیترات، اکسیدهای کبالت، منیزیم و نیکل و یک ماده ی اپک کننده (مانند اکسید قلع، سیلیکات تیتانیم و آنتیموآن تری اکسید) با هم مخلوط می شوند. در این مخلوط، بوراکس (23-34 %)، کوارتز (5-20 %) و فلدسپار (28-52 %) از جمله مواد اصلی هستند. این مخلوط آسیاب کاری می شود، ذوب شده و در آب کوئنچ می شود تا توده ی شیشه ای تشکیل شود. این توده ی شیشه ای، با رس و پودر کوارتز، مخلوط می شود و به صورت دوغاب، مورد استفاده قرار می گیرد. این دوغاب بر روی اشیای فلزی پوشش داده می شود و سپس در دمای 900 درجه ی سانتیگراد، عملیات پخت بر روی نمونه ها انجام می شود. معمولاً دو یا سه لایه از این پوشش ها، بر روی فلز اعمال می شود. اثرات رنگی نیز می تواند با استفاده از اکسیدهای فلزی (مانند اکسید آهن، کروم، کبالت، اورانیوم و ...) بر روی بدنه های ایجاد شود.
نقش فلورید در اینجا، افزایش میزان سیالیت مخلوط مذاب و افزایش خاصیت اپک کنندگی سطح لعاب دار می باشد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد. منبع مقاله :
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee
فوریت (CaF_2)
فلور- آپاتیت (3Ca_3 (PO_4 )_2.Ca(Cl,F
کریولیت (Na_3 AlF_6)
از بین این مواد، فلوریت، از لحاظ تجاری، مهم ترین ماده ی معدنی، محسوب می شود.
فلوریت یک ماده ی معدنی متداول در ذخایر با منشأ هیدروترمال می باشد. این نوع از منابع در گرانیت ها و سایر سنگ های آتشفشانی یافت می شود و میزان آن در دولومیت و سنگ آهک، اندک است. این ماده ی معدنی، در ذخایر رگه ای یافت می شود، مخصوصاً به همراه مینرال های فلزی. در واقع این ماده، یک بخشی از مواد زائد این معادن، محسوب می شود. این ماده ی معدنی، به همراه سرب معدنی، سالریت (sphalerite)، باریت ها، کوارتز و تالک، وجود دارند. فلوریت، یک مینرال معدنی با توزیع گسترده می باشد. ذخایر قابل توجهی از این ماده در آلمان، استرالیا، سوئیس، کلورادو و آمریکا، یافت می شود. در واقع فلوریت ها، یک جزء اصلی از ذخایر آبشار گرم می باشد. این ماده برخی اوقات در سنگ خارای زبر نیز یافت می شود.
تاریخچه
فلوریت ها به دلیل رنگ زیبای خود و همچنین سایر ویژگی های نوری، انسان ها را به خود جذب می کنند. اما اولین استفاده عملی از این ماده، در سال 1670 گزارش شده است. در این سال، شیشه ها با کمک یک ماده ی معدنی اچ می شد. بعدها، این فهمیده شد که ماده ی مورد استفاده در اچ، در واقع ترکیبی از کلسیم است که بعدها، فلوریت نامیده شد. این نامگذازی بوسیله ی Scheele در سال 1771 انجام شد. علت این نامگذاری، قابلیت ذوب آزاد این ماده بود. در سال 1811، Andre Marie Ampere یک اسید مشابه با HCl تهیه کرد که بعدها، آن را فلوریت نامید. از میان سایر ترکیباتی که از این ماده تولید شد، عنصر فلورین را نتوانستند جداسازی کنند. علت این مسئله، فعالیت شیمیایی بالای این ماده می باشد. در سال 1869، George Gore قادر شد تا این گاز را با استفاده از الکترولیز اسید HF تولید کند اما فلور آزاد یا فلورین عنصری آزاد و هیدروژن سریعاً با هم واکنش می دهند و انفجار ایجاد می کنند. یک روش عملی در ایزولاسیون عنصر فلئور، اولین بار در سال 1886 و در زمانی توسعه یافت که شیمیدان فرانسویNobel Laureate موفق به الکترولیز یک مخلوط از پتاسیم فلورید (KF) و اسید HF در سلول پلاتینی شد.تا جنگ جهانی دوم، هیچ تولید تجاری از این عنصر، وجود نداشت. در طی جنگ جهانی دوم، فشار برای غنی سازی هسته ای موجب شد تا این محلول وارد چرخه ی صنعتی شود. در سال 2001، تولید جهای این ماده، به 4.3 میلیون تن رسید که نیمی از آن در چین تولید شده است. سایر تولیدکننده های اصلی این ماده، مکزیک، آفریقای جنوبی، مغولستان و روسیه می باشند.
در هند، هیچ تولید به ثبت رسیده ای از این ماده تا سال 1960 مشاهده نشده است. در این زمان، برخی از تولیدکننده های خرده پا، شروع به تولید این ماده کردند. تولید محلول های غلیظ نیز در سال 1970 شروع شده است. رشد تولید این ماده به صورت زیر بوده است:
فرآوری
فلوریت خام هم به صورت دستی و هم به صورت دستی، جداسازی می شود. برای جداسازی دستی، مواد معدنی سایش می یابند و اندازه ی ذرات آنها به حدود 10 میلی متر می رسد. در این حالت، نیروی کار می توانند این فلوریت ها را با چشم، جداسازی کنند. اما این روش، در زمانی مؤثر است که میزان عیار معدن بالا باشد تا کارگران قادر به جداسازی چشمی مینرال های نامناسب، شوند. در صورت پایین بودن عیار معدن، استفاده از روش فلوتاسیون، مناسب می باشد. همچنین با استفاده از روش فلوتاسیون، امکان جداسازی روی و قلع نیز ممکن می باشد. فرایند شیمیایی مورد استفاده شامل اسیدشویی برای فلوریت های بازیابی شده از سنگ های فسفاتی می باشد. بعد از عمل آوری های مختلف بر روی این فلوریت ها، گریدهای مختلف ایجاد می شود. این گریدها، به صورت زیر می باشند:گرید اسیدی یا شیمیایی: این گرید از فلوریت، باید به طور ایده آل، حاوی حداقل 97 % CaF_2 ، حداکثر 2.5 % سیلیس و حداکثر1.5 % کلسیم کربنات باشد. این ترکیب، ترکیب ایده آل در ایالات متحده ی آمریکا، محسوب می شود.
گرید سرامیکی: برای تولید محصولات سرامیکی با کیفیت بالا، فلوریت حاوی حداقل 95 % CaF_2، حداکثر 2.5 % سیلیس و حداکثر1.5 % کلسیم کربنات مورد استفاده قرار می گیرد. این ترکیب، ترکیب ایده آل در ایالات متحده ی آمریکا، محسوب می شود. اما اگر کلی صحبت کنیم، هیچ گرید استانداردی وجود ندارد و استفاده از گریدهای خالص تر، برای محصولات سرامیکی گران قیمت و گریدهای با ناخالصی برای محصولات سرامیکی ارزان تر می باشد.
گرید متالورژیکی: این گرید باید حداقل، حاوی 60 % CaF_2 و حداکثر، 8 % سیلیس باشد.
معیار استفاده
شکل کریستالی: فلوریت، یک ماده ی معدنی ایزومتری با رفتار مکعبی است که اشکال ایزومورف آن به صورت اکتاهدرا و اشکال پیچیده تری، ایجاد می شوند. کریستال های کیوبیک تا اندازه ی 20 سانتیمتری نیز در روسیه یافت شده است.خواص گرمایی: این ماده در دماهای بالاتر از 1360 درجه ی سانتیگراد، ذوب می شود و یک مذاب با ویسکوزیته ی بسیار پایین تشکیل می دهد. این مذاب شبیه یک مایع است. اسم این ماده ی معدنی، به دلیل وجود این خاصیت، فلوریت نامیده شده است.
خواص فیزیکی: سختی این ماده برابر با 4 است و ماده ای ترد می باشد. وزن مخصوص این ماده، برابر با 3.18 می باشد.
خواص نوری: ضریب شکست فلوریت پایین است و برابر با 1.433 می باشد. فلوریت یک ماده ی شفاف یا نیمه ترانسلوسنت است و دارای درخشش شیشه ای مانند است. این ماده پراکندگی نور اندکی دارد زیرا تفرق نور آن بسیار کمتر از شیشه های معمولی است.
رنگ: این ماده در رنگ ها و شیدهای مختلف رنگی، وجود دارد به نحوی که برخی افراد، این ماده را به عنوان متنوع ترین ماده ی معدنی از لحاظ رنگ، می نامند. گستره ی رنگ متداول برای فلوریت از رنگ بنفش شروع می شود و به نارنجی متمایل به قرمز می رسد. رنگ در فلوریت، معمولاً حالت نواری دارد و معمولا به دلیل حضور هیدروکربن ها در این ماده ایجاد می شود اما یک مطالعه بر روی رسوبات فلوریت در هند، نشان داد که این رنگ ها، به دلیل کلسیم کلوئیدی است که بوسیله ی بمباران هسته ای، فعال سازی شده اند. رنگ ممکن است به سمت سفید برود اگر ماده تا 150 درجه ی سانتیگراد، حرارت دهی شود. اما در هنگام سرد کردن، این رنگ دوباره باز می گردد. این مورد یک نمایش رنگین کمانی ایجاد می کند. رنگ های نادرتر عبارتند از صورتی و نارنجی مایل به قرمز. حتی مشکی هم رنگی است که بسیار جذاب می باشد. بیشتر نمونه های فلوریت، دارای رنگ منفرد هستند اما برخی از آنها، دارای رنگ های چندگانه ای هستند که با توجه به شکل کریستال در آنها ایجاد می شود. یک کریستال فلوریت، می تواند نواخی خارجی تمیزی داشته باشد که رنگ بنفش از خود ساطع می کند. البته برخی اوقات، کریستال های بی رنگ اکتاهدرال نیز مشاهده می شود. یک کریستال فلوریت، ممکن است به طور بالقوه، دارای 4 تا 5 ناحیه ی رنگ مختلف، دارند.
فلئوروسنس: بسیاری از مواد به سهولت، انرژی دریافت می کند و نور از خود ساتع می کنند، بدون آنکه حرارت زیادی داشته باشند. این فرایند لومینسانس، نامیده می شود. اتم برخی از مواد لومینسانس، ممکن است برای یک مدت زمان، در حالت تهیج باقی بمانند. از این رو، در این بازه ی زمانی، این مواد در تاریکی، می درخشند. این مواد فسفرسانس، نامیده می شوند. آنهایی که تنها در طی برخورد انرژی، نور از خود ساتع می کنند، فلئورسانس نامیده می شوند. فلوریت، نور آبی با طول موج نزدیک به نور فرابنفش، از خود ساتع می کنند. در حقیقت، این پدیده، که ما آن را فلئورسانس می نامیم، بوسیله ی George Stokes نامگذاری شده است. این فرد این خاصیت را در فلوریت کشف کرد و واژه ی فلئورسانس از فلوریت مشتق شده است.
فلئورسانس بودن در واقع افزایش سطوح انرژی الکترون ها بوسیله ی کوانتم های نور فرابنفش می باشد. با جابجایی الکترون ها در میان سطوح انرژی، نور ساتع می شود. فلئورسانس آبی، به دلیل وجود یون های اروپیم ایجاد می شود. ایتریم موجب ایجاد فلئورسانس زرد و وجود یون عناصر خاک های نادر، منگنز، اورانیوم و ... ، موجب ایجاد فلئورسانس قرمز می شود.
مشابه با رنگ های نور طبیعی فلوریت، رنگ های فلئورسنس بسیار متغیر است. به طور نمونه وار، این ماده فلئورسانس آبی دارد اما سایر رنگ ها مانند زرد، سبز، قرمز، سفید و بنفش نیز جزء رنگ هایی است که بوسیله ی این ماده ساتع می شود. برخی از نمونه های این ماده، دارای اثرات اضافه شده ای هستند و تحت نور فرابنفش با طول موج کوتاه و بلند، خاصیت فسفرسانس نیز از خود نشان می دهند.
یک سری از فلوریت های کمیاب، کلروفان (chlorophane) نامیده می شود. این ماده دارای خاصیت دیگری به نام ترمو- لومینسانس است. این خاصیت بدین معناست که وقتی به این ماده حرارت اعمال می شود، می درخشد. ترمو-لومینسانس مربوط به کلروفان، به رنگ سبز تا سبز مایل به آبی است.
ویژگی های شیمیایی: فلوریت یک مینرال هالیدی است که دارای ترکیب CaF_2 می باشد. این ماده حاوی 51.1 % Ca و 48.9 % F است. ایتریم و سزیم ممکن است در این ماده، جایگزین کلسیم شوند. فلوریت بوسیله ی اسید سولفوریک تجزیه می شود و موجب تشکیل اسیده هیدروفلئوریک آزاد می شود.
فلورین: فلورین یا عنصر فلئور زرد کم رنگ است. این ماده به شدت سمی است و با گازهای واکنش پذیر، به صورت شدید واکنش می دهد. این ماده با تمام مواد آلی و غیر آلی، واکنش می دهد. ذرات فلزی، شیشه، سرامیک، کربن و حتی آب در داخل این گاز می سوزند. واکنش این ماده با هیدروژن، انفجاری است. اما وقتی این ماده با سایر عناصر، ترکیب می شود، تشکیل ترکیبات مفیدی می دهد که مقاومت خوبی در برابر حملات فیزیکی و شیمیایی دارند.
استفاده ها و ویژگی ها
فلوریت، دارای چندین استفاه می باشد. یکی از آنها تولدی هیدروفلئوریک اسید می باشد. این اسید و مشتقات آن، کاربردهای ویژه ای دارند. استفاده های اساسی این ماده بر اساس فلوریت معدنی اولیه، مشتقات اسید فلئوریک و مشتقات گاز فلئور، طبقه بندی شده است. این استفاده ها، به صورت زیر می باشد:
استفاده های بر اساس فلوریت:
فلاکس در متالورژی
سرامیک ها
لعاب های فلزی
اپتیک
سیمان
سنگ های زینتی
تولید اسید فلئوریدریک
استفاده ها بر اساس اسید فلئوریدریک
مواد شیمیایی از جمله: کریولیت مصنوعی، اسید فلئورو سیلیسیت، آلومینیوم فلئورید، کلرو- فلئورو کربن ها، پتاسیم فلئورید، گاز فلئور،
فرایندهای صنعتی: متالورژی آلومینیوم، متالورژی نیوبیوم و تانتالیوم، مواد نفتی اکتان بالا،
مواد شیمیایی و فرایندهای بر پایه ی فلئورین یا گاز فلئور:
پتاسیم پرکلرات
آنیدرید هیدروژن فلئورید
سدیم سیلیکو- فلئورید
اورانیوم هگزافلئورید
فلئورو سیلیکات های آمونیومی، منیزیمی و روی
فلئورو- کربن ها
فلئورو- پلیمرها
سدیم فلئورید
قلع (II) فلئورید
سدیم مونو- فلئورو فسفات
متالورژی اورانیوم
استفاده ها بر اساس مخلوطی از این مواد:
شیشه
این مواد در ادامه مورد بررسی قرار خواهد گرفت
کاربردهای فلوریت
فلاکس: در ذوب آهن و فولادسازی، این ماده به سرباره اضافه می شود تا بدین صورت، میزان سیالیت سرباره افزایش یابد و بدین صورت، بتوان سرباره را به راحتی به جریان انداخت. به همین دلایل ذکر شده، این ماده در صنعت ریخته گری فولد و پوشش های میله های جوشکاری، استفاده می شود. یک سرباره ی مذاب، می تواند به طور بهتری عناصر نامطلوب مانند فسفر و گوگرد را خارج سازی کند.
سرامیک ها: فلوریت به عنوان عامل اپک کننده در محصولات سرامیکی مانند کوزه های لعاب دار، وسایل آشپزی و ... مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل ضریب شکست پایین این ماده، این ماده مستعد استفاده به عنوان اپک کننده است. ضریب شکست بیشتر لعاب ها، در حدود 1.5 است. ضریب شکست این ماده نیز 1.433 می باشد و این تفاوت، مهم ترین عامل اپک کننده بودن این ماده می باشد. برای این هدف، فلوریت هایی مورد استفاده قرار می گیرد که حاوی 60 تا 80 % فلئورید کلسیم است.
لعاب های فلزی
پوشش های لعاب فلزی، از زمان های گذشته متداول بوده اند اما امروزه، انواع مختلفی از آلیاژهای پیشرفته مانند فولادهای ضد زنگ، موجب شده اند تا این لعاب ها، منسوخ شوند. از لحاظ شیمیایی، لعاب های فلزی، مخلوطی از سیلیکات ها، بورات ها و فلئوریدهای برخی از عناصر، مانند سدیم، پتاسیم و ... هستند. این پوشش ها در واقع لعاب های ایجاد شده بر روی سطح فلزی هستند که موجب محافظت این سطوح در برابر دماهای بالا و خوردگی می شوند. برای آماده سازی این لعاب ها، بوراکس (Na_2 B_4 O_7.10H_2 O)، کوارتز، فلوریت، کربنات سدیم، سدیم نیترات، اکسیدهای کبالت، منیزیم و نیکل و یک ماده ی اپک کننده (مانند اکسید قلع، سیلیکات تیتانیم و آنتیموآن تری اکسید) با هم مخلوط می شوند. در این مخلوط، بوراکس (23-34 %)، کوارتز (5-20 %) و فلدسپار (28-52 %) از جمله مواد اصلی هستند. این مخلوط آسیاب کاری می شود، ذوب شده و در آب کوئنچ می شود تا توده ی شیشه ای تشکیل شود. این توده ی شیشه ای، با رس و پودر کوارتز، مخلوط می شود و به صورت دوغاب، مورد استفاده قرار می گیرد. این دوغاب بر روی اشیای فلزی پوشش داده می شود و سپس در دمای 900 درجه ی سانتیگراد، عملیات پخت بر روی نمونه ها انجام می شود. معمولاً دو یا سه لایه از این پوشش ها، بر روی فلز اعمال می شود. اثرات رنگی نیز می تواند با استفاده از اکسیدهای فلزی (مانند اکسید آهن، کروم، کبالت، اورانیوم و ...) بر روی بدنه های ایجاد شود.
نقش فلورید در اینجا، افزایش میزان سیالیت مخلوط مذاب و افزایش خاصیت اپک کنندگی سطح لعاب دار می باشد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد. منبع مقاله :
Uses of Industrial Minerals, Rocks and Freshwater/ Kaulir Kisor Chatterjee
