ПЛАВИКОВЫЙ ШПАТ: свойства и сферы использования
Основное потребление добываемого плавикового шпата в мире приходится на производство безводного фтористого водорода и плавиковой кислоты, используемых для получения более сложных химических соединений на основе фтора. Мировое потребление плавиковой кислоты уже достигло уровня 650 тыс. т в год и продолжает расти…
Плавиковый шпат или флюорит, минерал CaF2. Иногда содержит примеси Y (от 15 до 40%; иттрофлюорит), РЗЭ, Mn, Sr (до десятых долей %). Плотность 3180-3200 кг/м3. Твердость по минералогической шкале 4.
Кристаллическая структура ионного типа; катионьг Ca2+ образуют плотнейшую кубическую упаковку, все тетраэдрическую пустоты которой заняты ионами F- (см. Кальция фторид, Кристаллическая структура). Встречается в виде кубическую или октаэдрическую кристаллов, зернистых или сплошных агрегатов. Окраска разнообразная: от фиолетовой до черной, желтая, голубая, зеленая, пурпурная и др.. Бывает и бесцветным; часто полихромный. Ярко флуоресцирует в УФ-лучах (цвет зависит от примесей РЗЭ). Наблюдается также термолюминесценция. Ф.- распространенный минерал, встречается главным образом в гидротермально-метасоматических месторождениях, залегающих среди карбонатных пород (чаще всего известняков), иногда в осадочных породах.
Флюорит - исходное сырье для получения фтористоводородной кислоты (HF) и криолита Na3AlF6, используемого в алюминиевой промышленности; флюс в черной и цветной металлургии; компонент стекол, эмалей, глазурей.
Основное потребление добываемого плавикового шпата в мире приходится на производство безводного фтористого водорода и плавиковой кислоты, используемых для получения более сложных химических соединений на основе фтора (в первую очередь - криолита и фтористого алюминия), фторпроизводных углеводородов, фреонов и фторопластов (применяемых для производства специальных пластмассовых изделий - тефлона и др.). Мировое потребление плавиковой кислоты уже достигло уровня 650 тыс. т в год и продолжает расти. Для производства HF используются наиболее качественные сорта плавикошпатовых концентратов - содержащих свыше 92% CaF2, а для изготовления безводного фтористого водорода - самые высококачественные концентраты - свыше 97% CaF2.
На втором месте потребления флюорита - использование собственно плавиковошпатового продукта в качестве флюса в черной металлургии. Металлургические сорта флюоритового продукта должны содержать свыше 65% CaF2, но их технические условия применения определяют обязательную большую размерность кусков флюорита (доля кусков менее 50 мм - менее 10%). Достичь необходимую чистоту сырья при достаточно значительной кусковатости флюоритового материала - довольно трудная задача и металлургические сорта плавикового шпата являются довольно дефицитным сырьем. Большая же часть предлагаемого к реализации плавикошпатового концентрата мелкоразмерная. Для увеличения размерности кусков применяются окомкование и брикетирование плавиковошпатовых концентратов, но это приводит к увеличению себестоимости товарного продукта.
Третье по значимости направление использования плавикового шпата - в качестве компонента присадок сварочных электродов, повышающих прочность и качество сварочных швов. Для производства высококачественных сварочных материалов к плавикошпатовому сырью используется малоразмерный гравитационный и флотационный флюоритовые концентраты, но при этом предъявляются очень жесткие требования по содержанию вредных примесей: S - менее 0,1%, P - менее 0,1%. Природные разновидности флюоритовых руд с низким содержание серы довольно редки и получение качественного электродного концентрата иногда просто невозможно.
Из других областей использования фтора следует отметить:
- в атомной промышленности - для получения тетрафторида урана (UF4) - промежуточного продукта при обогащении и регенерации ядерного топлива;
- при варке стекла (для снижения температур плавления и повышения прозрачности) и эмалей (для снижения температур плавления и придания окраски);
- в цементной промышленности - для снижения температуры обжига клинкерной смеси и повышения качества цемента;
- пропитка древесины раствором NaF для предохранения деревянных изделий от гниения;
- для растворения и травления плавиковой кислотой металлов и стекла;
- кислотная обработка стволов нефтяных скважин с целью повышения извлечения нефти.
Классификация и требования к концентратам и маркам плавикового шпата
Концентрации плавикового шпата подразделяются на сорта: кислотный, металлургический и керамический. К ним существуют требования по химическому составу (см. таблицу ниже).
Требования к химическому составу различных сортов концентратов плавикового шпата
Содержание | Сорт КПШ | ||
| Кислотный | Металлургический | Керамический | |
| Флюорит, не менее, % | 97 | 60 | 85-96 |
| Кремнезем, менее, % | 1,5 | 15 | - |
| Сульфидная сера, не более, % | 0,1 | 0,3 | - |
Существует и другая классификация концентратов плавикового шпата, разделяющая последний на флюоритный (рядовой), гравитационный и кусковой.
Существует ряд ГОСТов, предъявляемых к КПШ: ГОСТ 29219-91, ГОСТ 29220-91 и ГОСТ 4421-73. В свою очередь, каждый сорт КПШ подразделяется на марки в зависимости от технологии производства, физико-механических свойств, содержания основного компонента и примесей плавиковый шпат выпускается следующих марок.
Виды и марки плавикового шпата
Вид плавикового шпата (флюорита) | Марки плавикового шпата |
| Рядовой (руда) | ФР-55, ФР-40, ФР-30, ФР-20 |
| Кусковой | ФК-95А, ФК-95Б, ФК-92, ФК ФК-85, ФК-75, ФК-65 |
| Гравитационный | ФГ-95А, ФГ-95Б, ФГ-92, ФГ-85, ФГ-75, ФГМ-75, ФГ-65 |
В описании видов марок плавикового шпата используются следующие обозначения: цифры указывают на содержание в процентах фтористого кальция; Ф (первая) – флюоритовый (концентрат), Г - гравитационный, К – кусковой.
Массовая доля влаги плавиковошпатовых кусковых концентратов должна быть не более 7 %, гравитационных – не более 15 %.
Гранулометрический состав концентратов должен соответствовать следующим требованиям:
максимальные размер сортированного кускового плавиковошпатового концентрата всех марок должен быть не более 300 мм, гравитационного плавиковошпатового концентрата всех марок - не более 200 мм;
массовая доля частиц размером менее 5 мм в концентратах всех марок не должна превышать 10%.
В гравитационных концентратах всех марок массовая доля частиц более 50 мм не должна превышать 10 %.
В гравитационных плавиковошпатовых концентратах марок ФГ-75 и ФГ-65 массовая доля частиц размером менее 2 мм не должна превышать 5%.
Качество плавиковошпатовых концентратов должно в каждом конкретном случае регламентироваться договором между поставщиком (рудником) и металлургическим предприятием или должно соответствовать существующим стандартам и техническим условиям.
Требования к химическому составу флотационных плавиковошпатовых концентратов, предназначенных для использования в цветной металлургии, химической и стекольной отраслях промышленности (так называемых кислотных и керамических концентратов), определяются ГОСТ 29219–91.
Требования к химическому составу концентратов плавикового шпата, применяемых в цветной металлургии, химической и стекольной отраслях промышленности (кислотных и керамических).
Требования к химическому составу концентратов плавикового шпата
Марка | Массовая доля фтористого кальция, %, не менее | Массовая доля примесей, %, не более | |||
| диоксида кремния | углекислого кальция | Серы | |||
| ФФ-97А | 97 | 0,8 | 0,1 | 0,1 | |
| ФФ-97Б | 97 | 1 | 1 | 0,1 | |
| ФФ-95А | 95 | 2 | 1,5 | 0,2 | |
| ФФ-95Б | 95 | 3 | 2 | 0,2 | |
| ФФ-92А | 92 | 2,5 | 2,5 | 0,2 | |
| ФФ-92Б | 92 | 3 | 3 | 0,2 | |
| ФФ-90 | 90 | 3,5 | 4,5 | 0,2 | |
Источник: ГОСТ 29219-91
Требования к химическому составу плавиковошпатовых концентратов, полученных в результате сортировки или гравитационного обогащения и предназначенных для использования в основном в черной металлургии, определяются ГОСТ 29220–91.
Требования к химическому составу концентратов плавикового шпата, применяемых в черной металлургии (гравитационный
Марка | Массовая доля фтористого кальция, %, не менее | Массовая доля примесей, %, не более | |||
| диоксида кремния | углекислого кальция | серы | |||
| ФК-95А | 95 | 2 | 0,15 | 0,1 | |
| ФК-95Б | 95 | 2,5 | 0,15 | 0,1 | |
| ФК-92 | 92 | 5 | 0,2 | 0,2 | |
| ФГ-92 | 92 | 5 | 0,2 | 0,2 | |
| ФК-85 | 85 | 1 | 0,3 | 0,3 | |
| ФГ-85 | 85 | 1 | 0,3 | 0,3 | |
| ФК-75 | 75 | 20 | 0,3 | 0,3 | |
| ФГ-75 | 75 | 20 | 0,3 | 0,3 | |
| ФГМ-75 | 75 | 20 | 0,3 | 0,3 | |
| ФК-65 | 65 | 30 | 0,3 | 0,3 | |
| ФГ-65 | 65 | – | 0,3 | 0,3 | |
| ФГ-55 | 55 | – | 0,3 | 0,3 | |
| Примечание: В концентратах марок ФГ-65 и ФГ-55 массовую долю диоксида кремния устанавливают по согласованию изготовителя с потребителем. | |||||
Источник: ГОСТ 29219-91
С целью замены кускового флюорита, используемого в черной металлургии, флотационные концентраты подвергаются окомкованию и брикетированию. На обожженные окатыши из флотационных флюоритовых концентратов, предназначенные для металлургической промышленности, применяется ГОСТ 24626–81.
Требования к химическому составу концентратов плавикового шпата, подвергшихся окомковыванию и брикетированию и применяемых в металлургии
Марка | Массовая доля фтористого кальция, %, не менее | Массовая доля примесей, %, не более | |||
| диоксида кремния | углекислого кальция | серы | |||
| ФО-92А | 92 | 4 | 0,15 | 0,1 | |
| ФО-92Б | 92 | 5 | 0,2 | 0,1 | |
| ФО-90 | 90 | 7 | 0,3 | 0,2 | |
Источник: ГОСТ 24626–81
Требования к химическому составу кусковых, гравитационных и флотационных плавиково-шпатовых концентратов для получения сварочных материалов регламентируются ГОСТ 4421–73.
Требования к химическому составу кусковых, гравитационных и флотационных плавиково-шпатовых концентратов, применяемых в производстве сварочных материалов.
Марка | Массовая доля фтористого кальция, %, не менее | Массовая доля примесей, %, не более | ||||
| диоксида кремния | углекислого кальция | серы | фосфора | |||
| ФФС-97А | 97 | 2 | 1 | 0,05 | 0,015 | |
| ФФС-97Б | 97 | 2 | 1 | 0,05 | 0,03 | |
| ФКС-95А | 95 | 2,5 | 2 | 0,07 | 0,015 | |
| ФКС-95Б | 95 | 2,5 | 2 | 0,07 | 0,02 | |
| ФФС-95 | 95 | 3 | 2 | 0,1 | 0,03 | |
| ФКС-92 | 92 | 5 | 2 | 0,1 | 0,04 | |
| ФГС-92 | 92 | 5 | 2 | 0,1 | 0,04 | |
| ФФС-92 | 92 | 3 | 3 | 0,15 | 0,06 | |
| ФКС-85 | 85 | – | 5 | 0,2 | 0,15 | |
| ФГС-85 | 85 | – | 5 | 0,2 | 0,15 | |
| ФКС-75 | 75 | – | – | 0,3 | 0,2 | |
| ФГС-75 | 75 | – | – | 0,3 | 0,2 | |
Источник: ГОСТ 4421–73
C текущей ситуацией и прогнозом развития российского и мирового рынка плавикового шпата можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок плавикового шпата в России».
Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
-•Маркетинговые исследования
-Технико-экономическое обоснование
- Бизнес-планирование
Автор:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru