فلوریت

فلوریت چیست؟

فلوریت، یک کانی با اهمیت صنعتی است که از کلسیم و فلوئور(fluorine) تشکیل یافته است. این کانی در گستره وسیعی از فرآیندهای شیمیایی، متالورژی و سرامیک سازی بکار گرفته می شود. نمونه هایی با شفافیت و رنگ منحصر به فرد، به شکل سنگ جواهر برش خورده تا در ساختن اشیاء زینتی مورد استفاده قرار گیرند.

فلوریت بواسطه فرآیندهای هیدروترمالی، در رگه ها نهشته می گردد. در این سنگ ها، فلوریت اغلب به عنوان یک کانی گانگ (gangue) همراه با کانه های فلزی ایجاد می گردد. فلوریت همچنین در شکستگی ها و حفرات برخی از سنگ های آهک و دولومیت ها یافت می گردد. این کانی یک کانی بسیار معمول سنگ ساز (rock-forming mineral) می باشد که در بخش های زیادی ازجهان یافت می گردد. در صنعت معدنکاری، فلوریت اغلب تحت نام "فلوراسپار" نامیده می شود.

خصوصیات فیزیکی فلوریت

با در نظر گرفتن رخ، وزن مخصوص و سختی، فلوریت به سادگی قابل شناسایی است. فلوریت تنها کانی متعارف  
(common mineral)  است که در چهار جهت، رخ کامل داشته و اغلب به قطعاتی با شکل هشت وجهی (octahedron) شکسته می شود. همچنین در مقیاس سختی موس از این کانی به عنوان کانی شاخص با سختی 4 استفاده می گردد. نهایتاً اینکه این کانی وزن مخصوصی برابر با 3.2 دارد که به طور محسوسی بیشتر از اغلب کانی های دیگر است.

گرچه رنگ یک ویژگی قابل اطمینان در شناسایی کانی ها نمی باشد اما ظاهر ارغوانی، سبز و زرد شفاف تا نیمه شفاف خاص فلوریت، سرنخی بصری سریع برای شناسایی این کانی می باشد.

 

فلوریت تنها کانی متعارف با 4 مسیر رخ کامل می باشد. این رخ کامل با ساختار بلورین ایزومتریک ترکیب شده و سبب می گردد که این کانی متناوباً سبب می گردد که این کانی به فرم هشت ظلعی (اکتائدرال) کامل، همانگونه که در این تصویر دیده می شود، شکسته شود. همچنین این نمونه ها رنگ ارغوانی و زرد که رنگ معمول فلوریت است را نیز از خود نشان می دهند.

فلوئورسانی 

در سال 1852در کانی ها "جرج گابریل استوکس" (George Gabriel Stokes) قابلیت فلوئوریت را درتولید درخششی آبی رنگ هنگامیکه که تحت تابش نور نامرئی " ماوراء مرز بنفش طیف نور" (beyond the violet end of the spectrum) قرارمی گرفت را کشف نمود. وی به خاطر کانی فلوئوریت این پدیده را "فلوئورسانی" نامید. این نام مورد اقبال گسترده در مینرالوژی، گوهرشناسی (gemology)، زیست شناسی، نورشناسی (optics)، نورپردازی تجاری (commercial lighting) و دیگر رشته ها قرار گرفت. (به جفت تصویر زیر به عنوان نمونه ای از فلوئورسانی فلوریت در سنگ های نیمه قیمتی توجه نمائید)

معمولاً فلوئوریت رنگی آبی- بنفش را تحت نوری با طول موج کوتاه و طول موج بلند می تاباند. برخی نمونه ها به تابش رنگی کرم یا سفید مشهورند. بسیاری از نمونه فلوئورسانی نمی نمایند. تصور می شود که فلوئورسانی در فلوئوریت بواسطه حضور ایتریم، یوروپیم، ساماریم یا دیگر عناصری که جانشین کلسیم در ساختار کانی فلوریت می شوند، ایجاد می گردد.

 

نمونه های نیمه قیمتی صیقل خورده (Tumble-polished) فلوریت در نور معمولی (بالا) و زیر نور با طول موج پائین ماوراء بنفش (پائین). به نظر می رسد که فلوئورسانی مرتبط  به رنگ و ساختار نواری این کانی در نور معمولی (plain light) باشد.

پیدایش فلوریت

اغلب فلوریت ها، به عنوان پر کننده های رگه ها در سنگ هایی که در معرض فعالیت های هیدروترمالی قرار می گیرند، ایجاد می شوند. این رگه ها اغلب حاوی کانی های فلزی ای مانند سولفیدهای قلع، نقره، سرب، روی، مس و دیگر مواد می باشند.

فلوریت همچنین در شکستگی ها و حفرات (vugs) برخی از سنگ های آهک و دولومیت یافت می شود. فلوریت می تواند توده ای، گرانولار یا یوهدرال (euhedral: خوش وجه یا شکل دار) به صورت بلورهای اکتائدرال (هشت وجهی) یا کوبیک (مکعبی) باشد. فلوریت کانی متداول در سنگ های کربناتی و هیدروترمالی در سراسر جهان می باشد.

 

یک خوشه شگفت انگیز از بلورهای فلوریت که از معدن بِربِس ریبادِسیا آستوریاس اسپانیا (Berbes Mine, Ribadesella, Asturias) بدست آمده است. تصویر از Rob Lavinsky

کاربردهای فلوریت

گستره کاربردهای فلوریت بسیار وسیع می باشد. گرچه کاربرد اصلی آن در صنایع متالورژی، سرامیک سازی و شیمیایی است اما کاربردهای نوری (optical)، گوهرتراشی و سایر کاربردها نیز بسیار با اهمیت می باشند.

فلوئوراسپار( نام بکار رفته برای فلوریت هنگامی که به صورت فله ای (bulk) یا به شکل فرآوری شده، به فروش می رسد)  در 3 درجه متفاوت فروخته می شود (درجه اسیدی، سرامیکی و متالوژی).

فلوئوراسپار درجه اسیدی

فلوئوراسپار درجه اسیدی، ماده ای با خلوص بالاست که در صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده حاوی بیش از 97 درصد فلوئورید کلسیم (CaF₂) می باشد. اغلب فلوئوراسپار بکار گرفته شده در ایالات متحده، فلوئوراسپار با درجه اسیدی است حتی اگر در کاربردهای درجه پائینتربکارگرفته شود. این کانی عمدتاً در صنایع شیمیایی و برای تولید اسید هیدرو فلوریک (HF) مورد استفاده قرار می گیرد. سپس از این اسید برای تولید گستره ای از مصنوعات از قبیل: مواد شیمیایی فلوئورکربنی ( fluorocarbon chemicals)، عامل حباب ساز (foam blowing agent)، سرماسازها (refrigerants) و مواد شیمیایی فلورایدی (fluoride chemicals) گوناگون استفاده می شود.

فلوئوراسپار درجه سرامیکی

فلوئوراسپار درجه سرامیکی، بین 85 تا 96 فلوئورید کلسیم (CaF₂) در خود دارد. عمده این ماده جهت ساختن شیشه های ویژه (specialty glass)، سرامیک ها و ظروف لعابی مورد استفاده قرار می گیرد.  فلوئوراسپار برای ساختن لعاب و پردازش های سطحی که سطوح سخت صیقلی، سطوح عقیق مانند و بسیاری دیگر از رویه ها (appearances) که اجناس شیشه ای مصرفی را جذاب تر و با دوام تر می سازد، بکار می رود. ظروف آشپزی نچسب که تحت عنوان "تفلون" شناخته می شوند از فلوئوری که از کانی فلوریت مشتق می شود، ساخته می شوند.

 فلوئوراسپار درجه متالورژی

فلوئوراسپار درجه متالورژی حاوی 60 تا 85 درصد فلوئورید کلسیم (CaF₂) می باشد. اغلب این ماده برای تولید آهن، فولاد و سایر فلزات مورد استفاده قرار می گیرد. فلوئوراسپار می تواند به عنوان یک گدازآور(flux) عمل نماید که با زدودن ناخالصی هایی مانند سولفور و فسفر از فلز ذوب شده، سیالیت سرباره را بهبود بخشد. بین 9 تا 27 کیلوگرم فلوئوراسپار برای هر تن از فلز تولید شده بکار می رود. در ایالات متحده بسیاری از تولیدکنندگان فلزات، از فلوئوراسپار استفاده می نمایند که همین قضیه سبب  افزایش مصرف فلوئوراسپاردرجه متالورژی می گردد.

فلوئوریت درجه نوری (اپتیکال)

نمونه هایی از فلوئوریت با شفافیت نوری عالی به عنوان عدسی ها مورد استفاده قرار گرفته اند. شاخص انکسار (refractive index) و پراکنش (dispersion) فلوریت، بسیار پائین می باشد. این دو ویژگی، لنزها را قادر می سازد که تصویرهای بسیار واضحی ای را ایجاد نمایند. امروزه به جای استفاده از بلورهای طبیعی فلوریت جهت تولید چنین عدسی هایی، فلوریت با خلوص بالا را ذوب و با دیگر مواد برای تولید عدسی هایی از فلوریت مصنوعی حتی با کیفیتی بالاتر، ترکیب می نمایند. این عدسی ها در تجهیزات نوری ای مانند میکروسکوپ، تلسکوپ و دوربین ها مورد استفاده قرار می گیرند.

فلوئوریت  درجه گوهر تراشی

نمونه هایی از فلوریت با رنگ و شفافیت هایی استثنایی، اغلب بوسیله گوهرتراشان برای بُرش سنگ های جواهر و ساختن اشیاء زینتی بکار گرفته می شوند. با این که فلوریت، یک کانی نرم است و به راحتی شکسته می شود اما نمونه های با کیفیت بالای آن، سنگ های پَخ تراش شده زیبا را ایجاد می نماید که هم به عنوان سنگ های مورد علاقه کلکسیونر ها و هم در جواهراتی در که در معرض ضربه یا سایش قرار ندارند، به فروش می رسند. همچنین فلوریت به شکل اشیاء زینتی ای مانند مجسمه های کوچک و گلدان ها برش خورده و حکاکی می شود. برای افزایش مقاومت آنها و حفاظت از آنان در برابر خراشیدگی، این اشیاء اغلب با پوششی، پرداخته یا اشباع می گردند.

 

این تصویر، اندازه ها و موقعیت های نسبی یون های فلوئور و کلسیم را در واحد ایزومتریک سلول فلوریت نمایش می دهد. (تصویر از Benjah-bmm27 )