?螢石（Fluorite）又稱氟石。自然界中較常見的一種礦物，可以與其他多種礦物共生，世界多地均產(chǎn)，有5個(gè)有效變種。等軸晶系，主要成分是氟化鈣（CaF2） 。結(jié)晶為八面體和立方體。晶體呈玻璃光澤，顏色鮮艷多變，質(zhì)脆，莫氏硬度為4，熔點(diǎn)1360℃，具有完全解理的性質(zhì)。部分樣本在受摩擦、加熱、紫外線照射等情況下可以發(fā)光。
該礦物來自火山巖漿，在巖漿冷卻過程中，被巖漿分離出來的氣水溶液內(nèi)含氟，在溶液沿裂隙上升的過程里，氣水溶液中的氟離子與周圍巖石中的鈣離子結(jié)合，形成氟化鈣，冷卻結(jié)晶后即形成螢石。[4]存在于花崗巖、偉晶巖、正長巖等巖石內(nèi)。
因質(zhì)脆軟而不常被用作寶石。在工業(yè)方面，螢石是氟的主要來源，能夠提取制備氟元素及其各種化合物。而顏色艷麗，結(jié)晶形態(tài)美觀的螢石標(biāo)本可用于收藏、裝飾和雕刻工藝品。
中文名 螢石
外文名 Fluorite
大 類 鹵化物
族 螢石族
種 螢石
礦物歷史?
新石器時(shí)代，中國的河姆渡人就曾選用螢石作裝飾。螢石的開采及挖掘起源于古埃及時(shí)期，當(dāng)時(shí)的人們廣泛的用螢石制作塑像及圣甲蟲形狀的雕刻。古羅馬時(shí)期，螢石作為名貴石料廣泛地用于酒杯和花瓶的制作，古羅馬人甚至相信螢石酒杯會(huì)使人千杯不醉。
螢石，1529年德國礦物學(xué)家格奧爾格·阿格里科拉（G. Agricola）在他的著作中最早提到了螢石，1556年他在研究螢石的過程中，發(fā)現(xiàn)了螢石是低熔點(diǎn)的礦物，在鋼鐵冶煉中加入一定量的螢石，不僅可以提高爐溫，除去硫、磷等有害雜質(zhì)，而且還能同爐渣形成共熔體混合物，增強(qiáng)活動(dòng)性、流動(dòng)性，使渣和金屬分離。1670年德國玻璃工人契瓦哈特（Selewanhardt）偶然將螢石與硫酸混在一起，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了一種具有刺激性氣味的煙霧， 從而引起人們對(duì)螢石化學(xué)特性的重視。1771年瑞典化學(xué)家卡爾·威廉·舍勒（Scheele）將螢石和硫酸作用制成了由氫元素和一個(gè)不知名元素化合而成的酸， 同時(shí)還發(fā)現(xiàn)這種酸能蝕刻玻璃。
螢石的開采大約是1775年始于英國， 到1800年至1840年間美國的許多地方也相繼開采，但大量開采乃是在發(fā)展和推廣平爐煉鋼以后。
在1797年，意大利工程師Carlos Ant?nio Napion將該礦物正式命名為“Fluorite”，此詞源于拉丁語“Fluere”，意為“流動(dòng)”。因其常被用作熔煉金屬中的助溶劑。
彩色螢石 1813年法國物理學(xué)家安德烈·瑪麗·安培（Ampère）把杜勒曾經(jīng)制備的這種不知名的元素定名為氟元素，取其第一個(gè)字母“F”為元素符號(hào)，列入元素周期表第二周期第七族，屬于鹵族元素。
1825年“Fluorescence“一詞誕生，意為熒光，源于螢石在紫外線照射下可以散發(fā)熒光的屬性。
1886年法國化學(xué)家亨利·莫瓦桑（Moissan）首次從螢石中分離出氣態(tài)的氟元素，揭示出螢石是由鈣元素和氟元素化合組成的礦物，定名為氟化鈣（CaF2）。
形成過程?
螢石來自火山巖漿的殘余物中，在巖漿冷卻過程中，被巖漿分離出來的氣水溶液中含有許多物質(zhì)，以氟為主，在溶液沿裂隙上升過程中，溫度降低，壓力減小，氣水溶液中的氟離子與周圍巖石中的鈣離子結(jié)合，形成氟化鈣，經(jīng)過冷卻結(jié)晶后就得到了螢石。
藍(lán)色螢石
生長環(huán)境?，螢石礦為花崗巖、偉晶巖、正長巖中的副礦物。在碳酸巖、堿性侵入巖中和火山周邊的噴氣孔旁均能夠發(fā)現(xiàn)螢石。該種亦沉積于熱液礦脈及層控礦床內(nèi)。在砂巖的自然銜接處螢石會(huì)產(chǎn)生粘合劑的作用。
與螢石共生的礦物有：白鎢礦、磷灰石、黃玉、錫石、黑鎢礦、黃鐵礦、方解石、閃鋅礦、天青石、白云母、石英、方鉛礦、白云石、黃銅礦、鈉長石、尖晶石、菱錳礦、重晶石。
黃色球狀螢石與石英共生
綠色片狀螢石和重晶石共生
理化性質(zhì)?
物理光澤，玻璃質(zhì)，晶體較大時(shí)呈陰暗色澤
韌性，質(zhì)脆，易碎
透明度，透明至半透明
解理，完全解理，平行{111}晶面族，解理能高。尤其是當(dāng)晶體呈八面體時(shí)，其可在毫無損傷的情況下被分解。但當(dāng)樣本較大時(shí)，解理易產(chǎn)生斷裂及劃痕
顏色，無色、紫色、丁香色、金黃色、綠色、藍(lán)色、粉紅色、香檳色、棕色
裂理，在{011}晶面族下裂理模糊粗糙
劃痕，白色
斷口，參差狀或亞貝殼狀斷口
光學(xué)類型等方性，表面起伏，平滑適中，相對(duì)照度值，n=1.433-1.448，色散，無
雙折射，螢石所形成的雙折射極其細(xì)微，甚至為無。常在被切割或壓縮的形態(tài)下產(chǎn)生不規(guī)則的微弱雙折射，一般出現(xiàn)于平行片晶至{001}晶面族
化學(xué)
化學(xué)式，CaF2
中文名，氟化鈣
常含雜質(zhì)，釔、鈰、硅、鋁、鐵、鎂、銪、釤、氧、氯
溶解度，溶于硫酸，在加熱后的氯化氫中可輕微溶解，微溶于水（水溫為18℃時(shí)，0.000016克/立方厘米）
結(jié)晶構(gòu)造?，螢石的多數(shù)結(jié)晶為八面體和立方體，少見十二面晶體。也有八面體和立方體相交而成的組合晶體。解理痕跡在多數(shù)晶體上有呈現(xiàn)，從較大晶體上剝落的解理塊也很常見。
在八面體結(jié)晶下，解理塊較扁平、呈三角形；立方晶體的解理塊為扁的長方體。螢石的晶體往往出現(xiàn)穿插雙晶，即兩個(gè)晶體相互貫穿所構(gòu)成的雙晶現(xiàn)象。也有團(tuán)簇而成的共生立方晶體，或?yàn)轭w粒狀、葡萄狀、球狀或不規(guī)則大塊。
螢石晶體結(jié)構(gòu)為立方晶系，這種結(jié)構(gòu)是以陽離子所形成的面心密堆為基礎(chǔ)，其四面體間隙位置由陰離子填充。Ca2+離子位于立方面心的結(jié)點(diǎn)位置上，Ca2+配位數(shù)為8。F-離子位于立方體內(nèi)8個(gè)小立方體的中心，而F-的配位數(shù)是4。
晶系
等軸晶系（立方晶系）
晶胞參數(shù)，軸長a=5.4626埃
礦物類，m3m(4/m32/m)-六八面體類
晶胞體積，163.00立方埃
空間群，Fm3m
晶胞原子數(shù)，4
孿晶，螢石在{111}晶面族上，多為互相穿插的立方晶體，也有形成尖晶石雙晶律的情況
晶體形態(tài)
常為立方體{001}，有時(shí)為八面體{111}，十二面體{011}較為少見，亦有六八面體和二十四面體偶爾出現(xiàn)。以上形狀的聚型晶體也經(jīng)常發(fā)生。{001}平滑具光澤；{111}粗糙無光澤。從{013}開始，晶體的不均勻發(fā)展有時(shí)會(huì)使晶體變形，如微小的立方晶體聚合生長成一個(gè)較大的八面體，或于早期生出的單晶的角落處形成一塊過度生長的較大晶體。其他形狀的結(jié)晶還有泥土狀、柱狀、球狀或葡萄狀
螢石晶體形狀
自然分布?
較主要的螢石礦床區(qū)域位于：英國康沃爾、卡斯?fàn)栴D、德比郡、達(dá)勒姆；法國多姆山；瑞士勃朗峰；德國黑森林；西班牙阿斯圖里亞斯；俄羅斯達(dá)利涅戈?duì)査箍耍还_克斯坦卡拉奧巴；中國湖南；墨西哥奇瓦瓦州、科阿韋拉、杜蘭戈；美國紐約、俄亥俄州、伊利諾斯州、田納西州、科羅拉多州、新墨西哥州；加拿大安大略湖、不列顛哥倫比亞?。幻佤斖吲?；納米比亞；巴基斯坦。
有效變種?
嘔吐石（Antozonite）
有些螢石的內(nèi)部含有微量的鈾金屬，當(dāng)鈾元素持續(xù)地放出電離輻射時(shí)，螢石結(jié)構(gòu)中的部分鈣原子與氟原子便會(huì)逐漸分離，此時(shí)內(nèi)部含有游離氟的螢石變種，被稱作嘔吐石。當(dāng)該礦物碎裂時(shí)，所釋放出的游離氟可以與氣態(tài)水發(fā)生反應(yīng)，形成臭氧和氟化氫，繼而發(fā)出臭氧的怪味。
嘔吐石
藍(lán)塊螢石（Blue John）
具有紫、白色（或紫、黃色）相間的帶狀紋路的的螢石變種。其藍(lán)紫色條紋的形成原因尚不明確。在顯微鏡分析下未能在該變種中發(fā)現(xiàn)任何如高錳酸鉀或烴等可以導(dǎo)致藍(lán)紫色花紋的雜質(zhì)。但由于藍(lán)塊螢石的晶格錯(cuò)位，螢石原有的原子結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生移位或被干擾，也有可能在物理方面改變?cè)摲N呈現(xiàn)的顏色。
藍(lán)塊螢石
磷綠螢石（Chlorophane）
具有熱釋光特性的螢石，受到加熱后會(huì)發(fā)出綠色亮光。磷綠螢石中含有錳、鋁、鎂、微量的鐵和鈉等雜質(zhì)。
磷綠螢石
鈰釔礦（Yttrocerite）
螢石變種，化學(xué)式為(Ca,Ce,Y)F2。當(dāng)螢石化學(xué)結(jié)構(gòu)中的部分鈣元素被鈰元素和釔元素替代后，就會(huì)變成鈰釔礦。
主要價(jià)值?
螢石是唯一一種可以提煉大量氟元素礦物。同時(shí)其還被用于煉鋼中的助溶劑以除去雜質(zhì)。該礦物在制作生產(chǎn)玻璃和搪瓷時(shí)也有應(yīng)用。此外，在光學(xué)領(lǐng)域?qū)τ谖炇男枨罅枯^大。其人工合成晶體長大后可以制成多種透鏡。如用螢石制造的照相機(jī)鏡頭，因其具有非常低的色散，所以由其打磨成的鏡片比選用普通玻璃的鏡頭具有更少的色差。
綠色立方八面體螢石單晶
螢石的顏色鮮艷豐富，晶體光滑無暇，被稱之為“世界上最鮮艷的寶石”。但因其硬度低，所以通常情況下不能被用作珠寶。但正因螢石質(zhì)地柔軟，所以當(dāng)出現(xiàn)足夠大的晶體時(shí)，便可以相對(duì)容易的用它來雕刻裝飾物。該礦物在礦石收藏家中十分流行。尤其是一些品相良好的標(biāo)本可以出現(xiàn)很高的價(jià)格。
工業(yè)應(yīng)用?
三氟化硼
螢石須為制酸級(jí)產(chǎn)品，利用發(fā)煙硫酸的脫水作用，在適當(dāng)溫度下，可使硼酸脫水得到三氧化硼晶體。反應(yīng)式為：
螢石
2H3BO3(s)→B2O3(s)+3H2O(l)+Q
在重鉻酸鉀作用下，三氧化硼、螢石粉、發(fā)煙硫酸混合加熱，即可得到三氟化硼氣體。反應(yīng)式為:
3H2SO4(l)+B2O3(s)+3CaF2(s)→3CaSO4(s)+2BF3(g)+3H2O(l)
綜合反應(yīng)式為：
3H2SO4(l)+2H3BO3(s)+3CaF2(s)→3CaSO4(s)+2BF3(g)↑+6H2O(l)+Q[16]
氟化氫
回轉(zhuǎn)窯法：螢石、H2SO4在回轉(zhuǎn)窯中發(fā)生的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度維持在200-270 ℃，主反應(yīng)是：
不規(guī)則形狀的螢石
CaF2(s)+H2SO4(l)→2HF(g)+CaSO4(s)
該主反應(yīng)的機(jī)理可通過以下反應(yīng)來表達(dá)：
CaF2(s)+H2SO4(l)→Ca(HSO4·F·HF)
Ca(HSO4·F·HF)→Ca(HSO4·F)+HF(g)
Ca(HSO4·F)+HF(g)→CaSO4·2HF(g)
螢石和硫酸在進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯反應(yīng)之前，需在常溫或低溫下經(jīng)預(yù)反應(yīng)器混合，反應(yīng)過程由煤氣燃燒提供熱量， 以避免惰性氣體進(jìn)入而影響HF的吸收冷凝與精餾。反應(yīng)程度直接影響物料狀態(tài)，反應(yīng)物在0-40%及 70%80%的反應(yīng)程度時(shí)呈漿狀，腐蝕反應(yīng)器的程度最大。因此，該工藝的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)窯時(shí)盡量避免腐蝕并延長使用壽命。
氣固、氣液固流化床反應(yīng)：利用氣化的硫酸和螢石反應(yīng)制取HF就是氣固流化床，其反應(yīng)效率較液體硫酸法高并徹底解決了液體硫酸與螢石反應(yīng)存在的易粘問題，涉及的主要反應(yīng)如下：
CaF2(s)+SO3(g)+H2O→2HF(g)+CaSO4(s)
該反應(yīng)放熱，床層溫度為400℃，相比螢石，H2SO4有15%的 過量且為氣態(tài)，螢石在物料停留15分鐘內(nèi)就有 98%轉(zhuǎn)化。反應(yīng)得到的混合氣體經(jīng)吸收器除掉固體灰塵、硫酸氣體、水蒸氣后，再經(jīng)冷凝器去除SiF4氣體即得所需純度的HF產(chǎn)品。氣固流化床比回轉(zhuǎn)窯法的反應(yīng)迅速，螢石更能充分利用，設(shè)備更簡單緊湊，但仍面臨物料和氣體的腐蝕問題。
氣液固流化床是指在C6F6惰性液相中，粒狀螢石和硫酸反應(yīng)制取HF氣體，C6F6液相回收循環(huán)利用。為確保固相懸浮于流化床，控制5秒的氣體停留；硫酸仍然保持15%的過量，C6F6的質(zhì)量是CaSO4質(zhì)量的30%。200℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行80分鐘，即達(dá)99%的轉(zhuǎn)化率，得到的HF氣體去除C6F6后，一部分循環(huán)利用，剩余部分經(jīng)硫酸脫水、濃縮、蒸餾，純度達(dá)到99.8%；分離后的C6F6也可繼續(xù)循環(huán)使用。該工藝具有反應(yīng)的溫度及能耗較低、效率高的優(yōu)點(diǎn)。
螢石
間歇生產(chǎn)法：間歇生產(chǎn)法能夠克服回轉(zhuǎn)窯法生產(chǎn)HF工藝出現(xiàn)的問題，其過程為：1）首先根據(jù)化學(xué)計(jì)量比對(duì)螢石粉、H2SO4計(jì)量，加熱螢石粉至200-400℃，送入反應(yīng)器；2）再加熱H2SO4至100-280℃，逐步加入到反應(yīng)器中，攪拌、反應(yīng)；3）排出的石膏渣即可冷卻。該工藝中螢石的轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%以上，并且相比回轉(zhuǎn)窯法具有設(shè)備工藝簡單、投資低、原料計(jì)量更精確、生產(chǎn)效率高、無污染、正壓下操作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
文化傳說?
關(guān)于螢石，有一個(gè)古老的傳說。在古印度的一個(gè)小山崗上，當(dāng)?shù)厝税l(fā)現(xiàn)此處的眼鏡蛇特別多，這些蛇常聚集在一塊巨石周圍。好奇的人們決定一探究竟。人們摸黑登上山頭，發(fā)現(xiàn)那塊巨石竟發(fā)出幽幽的藍(lán)光。趨光的特性讓飛蟲們奮不顧身地?fù)湎蚴^，成為等待已久的青蛙們的美食，而青蛙兵團(tuán)又引來了眼鏡蛇的圍捕。原來，蛇聚于此是為了守“石”待“蛙”。這種石頭就是螢石。
