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
КислотныйМеталлургическийКерамический
Флюорит, не менее, %976085-96
Кремнезем, менее, %1,515-
Сульфидная сера, не более, %0,10,3-

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
КусковойФК-95А, ФК-95Б, ФК-92, ФК ФК-85, ФК-75, ФК-65
ГравитационныйФГ-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 менееМассовая доля примесей, %, не более 
диоксида кремнияуглекислого кальцияСеры 
 
ФФ-97А970,80,10,1 
ФФ-97Б97110,1 
ФФ-95А9521,50,2 
ФФ-95Б95320,2 
ФФ-92А922,52,50,2 
ФФ-92Б92330,2 
ФФ-90903,54,50,2 

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 менееМассовая доля примесей, %, не более 
диоксида кремнияуглекислого кальциясеры 
 
ФК-95А9520,150,1 
ФК-95Б952,50,150,1 
ФК-929250,20,2 
ФГ-929250,20,2 
ФК-858510,30,3 
ФГ-858510,30,3 
ФК-7575200,30,3 
ФГ-7575200,30,3 
ФГМ-7575200,30,3 
ФК-6565300,30,3 
ФГ-65650,30,3 
ФГ-55550,30,3 
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 менееМассовая доля примесей, %, не более 
диоксида кремнияуглекислого кальциясеры 
 
ФО-92А9240,150,1 
ФО-92Б9250,20,1 
ФО-909070,30,2 


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 менееМассовая доля примесей, %, не более 
диоксида кремнияуглекислого кальциясерыфосфора 
 
ФФС-97А97210,050,015 
ФФС-97Б97210,050,03 
ФКС-95А952,520,070,015 
ФКС-95Б952,520,070,02 
ФФС-9595320,10,03 
ФКС-9292520,10,04 
ФГС-9292520,10,04 
ФФС-9292330,150,06 
ФКС-858550,20,15 
ФГС-858550,20,15 
ФКС-75750,30,2 
ФГС-75750,30,2 

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