螢石及其下游產品在冶金、化工、建材、光學等傳統領域應用廣泛。近幾年來,隨著新能源、新材料等戰略性新興產業的異軍突起,這些領域使用的含氟材料有望成為氟化學工業的新支柱。
一、螢石的直接應用
天然的高品質螢石晶瑩剔透,并因結晶習性和化學組分的不同,而呈現多種多樣的形態及顏色,是值得收藏和鑒賞的寶石。
在光學工業中,由于高純度螢石具有低折射率和對紫外線、紅外線的高濾光性特性,因而在光學物鏡、光譜儀棱鏡、防輻射紫外線及紅外線窗口器件等高質量光學元件制作中不可或缺。
在冶金工業中,高品位的螢石塊礦或冶金級螢石精粉則可作為助熔劑,被廣泛應用于鋼鐵等金屬的冶煉。在鋼鐵冶煉中,螢石具有降低難熔物質熔點、促進爐渣流動、充分實現渣與金屬分離的作用。隨著鋼鐵精煉次數的增加,螢石的需求量也相應增大。
在建材工業中,螢石可作為硅酸鹽水泥的輔助原料,氟能夠破壞硅質礦物,加速固相反應,縮短燒成時間,使熟料松脆,易于研磨,節能效果顯著。
在陶瓷工業中,螢石可作為陶瓷配料,降低燒成溫度和熔體粘度,改善坯體和釉面質量。
在玻璃工業中,熔制玻璃時加入少量螢石,可起到助熔作用。螢石可降低玻璃液的粘度,因此有利于玻璃的勻化及澄清,提高玻璃質量。
二、螢石的間接應用
螢石是現代化學工業中氟元素的主要來源。工業上常用濃硫酸與酸級螢石精粉反應生產氫氟酸來提取氟元素,并由此形成了門類眾多、規模龐大的氟化學工業。氟化工主要包括氟烷烴、含氟聚合物、無機氟化物及含氟精細化學品四大類產品。氟化工是化工新材料產業的重要分支,同時也是發展新能源等其它戰略性新興產業所需的配套材料,對促進我國制造業結構調整和產品升級起著十分重要的作用。
在新能源工業中,含氟材料發揮著不可或缺的作用,主要產品包括鋰電池材料六氟磷酸鋰、鍍鋁硼氫氟酸電解液、各項性能優良的含氟太陽能電池背膜、太陽能面板清洗及玻璃雕刻用高純氫氟酸等。
在新材料工業中,有機氟材料由于具有其他合成材料無法比擬的耐化學性、熱穩定性、介電性、不燃不粘性,以及極小的摩擦系數,而有著廣泛的應用。例如,有著“塑料之王”美譽的聚四氟乙烯,不僅是國家游泳中心“水立方”外墻材料的主要成分;還是被譽為“世紀之布”的戈爾特斯(GORE-TEX)面料的主要原料,其具有的輕、薄、堅固、耐用、防水、透氣和防風等性能使其被廣泛應用于宇航、軍事及醫療等領域,更在功能性服裝市場獨領風騷;最新的研究還在探討其在霧霾治理、水處理等環保領域的應用前景。
在制冷工業中,含氟化合物仍然是不可替代的制冷劑。為了保護環境,降低制冷劑對臭氧層及全球氣候變化的影響,發達國家和主要發展中國家使用的制冷劑都在向第三、第四代產品過度。新一代制冷劑對全球變暖及臭氧層破壞的影響得到顯著改善。此類新型制冷劑的分子結構中含氟量更高。
在煉鋁工業中,氟化鋁可以降低熔點和提高電解質的導電率,從而大大降低生產成本,是電解鋁生產的重要輔助材料。氟化鋁生產中所需的氫氟酸,約有30%來自氫氟酸生產企業,其余由氟化鋁生產企業自行生產。
在國防工業中,氟主要應用于鈾濃縮和提純,液態氟可用作火箭燃料的氧化劑,還可用作尖端戰機噴氣推進劑的關鍵元素。
在電子工業中,高純氫氟酸為強酸性清洗、腐蝕劑,應用于集成電路和超大規模集成電路芯片的清洗和腐蝕,是微電子行業發展的關鍵性基礎化工材料之一。
在通信工業中,氟化物玻璃在光導纖維技術中發揮著奇特的作用,其原因是氟化物光導纖維在遠距離通訊,尤其在海底通訊中,損耗極小,可在數千公里范圍內免除中繼站。
此外,在醫藥、農藥工業中,有機氟化物品種眾多,也有著非常重要的應用。
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