Fluorite et spath fluor: utilisations et propriétés des minéraux

Contenu

• Qu'est-ce que la fluorite?
• Propriétés physiques de la fluorite
• Fluorescence
• Occurrence de fluorite
• Utilisations de fluorite
• Production de fluorite aux États-Unis

Fluorine: Cette photo montre plusieurs beaux cristaux cubiques bleus de fluorite avec des cristaux occasionnels de pyrite sur leurs visages. La fluorite se trouve généralement sous forme de cristaux cubiques, mais les cristaux bleus sont inhabituels. La couleur bleue peut être causée par des traces d’yttrium se substituant au calcium dans la structure cristalline de la fluorite. Photo de Giovanni DallOrto, utilisée ici sous une licence Creative Commons.

Clivage en fluorite: La fluorite est le seul minéral commun à quatre directions de clivage parfait. Ce clivage parfait, combiné à la structure cristalline isométrique des minéraux, le fait souvent se scinder en octaèdres parfaits, comme illustré ici. Ces spécimens montrent également les couleurs violettes et jaunes typiques de la fluorite. Photo de Hannes Grobe, utilisée ici sous une licence Creative Commons.

Qu'est-ce que la fluorite?

La fluorite est un minéral industriel important composé de calcium et de fluor (CaF₂). Il est utilisé dans une grande variété de procédés chimiques, métallurgiques et céramiques. Les spécimens avec une diaphaneité et une couleur exceptionnelles sont taillés en pierres précieuses ou utilisés pour la fabrication d'objets d'ornement.

La fluorite est déposée dans les veines par des processus hydrothermaux. Dans ces roches, il se présente souvent comme une gangue minérale associée à des minerais métalliques. La fluorite est également présente dans les fractures et les cavités de certains calcaires et dolomites. C'est un minéral formant des roches très commun que l'on trouve dans de nombreuses régions du monde. Dans l'industrie minière, la fluorite est souvent appelée "spath fluor".

Propriétés physiques de la fluorite

La fluorite est très facile à identifier si l'on considère le clivage, la dureté et la densité. C'est le seul minéral commun qui présente quatre directions de clivage parfait, se brisant souvent en morceaux ayant la forme d'un octaèdre. C'est également le minéral utilisé pour une dureté de quatre dans l'échelle de dureté de Mohs. Enfin, sa densité est de 3,2, ce qui est nettement supérieur à la plupart des autres minéraux.

Bien que la couleur ne soit pas une propriété fiable pour l'identification des minéraux, l'aspect caractéristique de la fluorite violet, vert et jaune translucide à transparent est un indice visuel immédiat pour le minéral.

Fluorite fluorescente: Spécimens de fluorite polis par culbutage sous lumière normale (haut) et sous ultraviolets à ondes courtes (bas). La fluorescence semble être liée à la couleur et à la structure de bandes des minéraux en pleine lumière.

Fluorescence

En 1852, George Gabriel Stokes découvrit la capacité des spécimens de fluorite à produire une lueur bleue lorsqu'il était éclairé par de la lumière, ce qui, selon ses termes, était "au-delà de l'extrémité violette du spectre". Il a appelé ce phénomène "fluorescence" après la fluorite minérale. Le nom a été largement accepté dans les domaines de la minéralogie, de la gemmologie, de la biologie, de l'optique, de l'éclairage commercial et de nombreux autres domaines. (Voir la photo en paire pour un exemple de fluorescence de la fluorite dans les pierres roulées.)

La fluorite a généralement une couleur bleu-violet sous les rayons ultraviolets à ondes courtes et ultraviolettes à ondes longues. Certains spécimens sont connus pour briller de couleur crème ou blanche. Beaucoup de spécimens ne produisent pas de fluorescence. On pense que la fluorescence dans la fluorite est due à la présence de traces d’yttrium, d’europium, de samarium ou d’autres éléments se substituant au calcium dans la structure minérale de la fluorite.

Masse de cristal de fluorite: Un groupe impressionnant de cristaux de fluorine de la mine Berbes, Ribadesella, Asturies, Espagne. Spécimen et photo par Arkenstone / www.iRocks.com.

Occurrence de fluorite

La majeure partie de la fluorite se présente sous forme de remplissage de veines dans des roches soumises à une activité hydrothermale. Ces veines contiennent souvent des minerais métalliques pouvant contenir des sulfures d'étain, d'argent, de plomb, de zinc, de cuivre et d'autres métaux.

La fluorite se trouve également dans les fractures et les casses de certains calcaires et dolomites. La fluorite peut être massive, granulaire ou euhédrique sous forme de cristaux octaédriques ou cubiques. La fluorite est un minéral commun dans les roches hydrothermales et carbonatées du monde entier.

Cellule unitaire en fluorite: Illustration montrant la taille et la position relatives des ions fluor et calcium dans la cellule unitaire isométrique de la fluorite. Image du domaine public par Benjah-bmm27.

Produits fluorés: La plupart des gens connaissent les produits à base de fluorure utilisés dans la prévention de la carie dentaire. Le fluorure est ajouté à l'eau de boisson en tant que traitement systémique au fluorure et ajouté aux dentifrices, aux bains de bouche et aux produits de rinçage dentaires en tant que traitement topique au fluorure. Ces utilisations du fluorure ont été controversées.

La meilleure façon d'apprendre sur les minéraux est d'étudier avec une collection de petits spécimens que vous pouvez manipuler, examiner et observer pour en connaître les propriétés. Des collections de minéraux peu coûteux sont disponibles dans le magasin.

Pierre précieuse fluorée: La fluorite peut être une belle pierre précieuse lorsqu'elle est facettée. C'est principalement une pierre précieuse pour les collectionneurs, car sa dureté est de 4 sur l'échelle de Mohs et parce qu'il se fend facilement dans quatre directions.

Utilisations de fluorite

La fluorite a une grande variété d'utilisations. Les principales utilisations sont dans les industries métallurgique, céramique et chimique; Cependant, les utilisations optiques, lapidaires et autres sont également importantes.

Le spath fluor, nom utilisé pour désigner la fluorine lorsqu'elle est vendue en vrac ou sous forme transformée, est vendu en trois qualités différentes (acide, céramique et métallurgique).

Spaths grade acide

Le spath fluor de qualité acide est un matériau de haute pureté utilisé par l'industrie chimique. Il contient plus de 97% de CaF₂. La majeure partie du spath fluor consommé aux États-Unis est de qualité acide, même si elle est utilisée dans des applications de qualité inférieure. Il est principalement utilisé dans l'industrie chimique pour la fabrication d'acide fluorhydrique (HF). Le HF est ensuite utilisé pour fabriquer divers produits, notamment des produits chimiques fluorocarbonés, des agents gonflants pour mousses, des réfrigérants et divers produits chimiques fluorés.

Spaths en céramique

Le spath fluor de qualité céramique contient entre 85% et 96% de CaF₂. Une grande partie de ce matériau est utilisé dans la fabrication de verre spécial, de céramique et d’émail. Le spath fluor est utilisé pour la fabrication de glaçures et de traitements de surface produisant des surfaces dures brillantes, des surfaces opalescentes et un certain nombre d'apparences qui rendent les objets en verre grand public plus attractifs ou plus durables. La surface de cuisson antiadhésive connue sous le nom de Téflon est fabriquée à partir de fluor dérivé de fluorine.

Spaths Fluor métallisé

Le spath fluor de qualité métallurgique contient entre 60 et 85% de CaF₂. Une grande partie de ce matériau est utilisé dans la production de fer, d'acier et d'autres métaux. Le spath fluor peut servir de fondant pour éliminer les impuretés telles que le soufre et le phosphore du métal en fusion et améliorer la fluidité du laitier. On utilise entre 20 et 60 livres de spath fluor pour chaque tonne de métal produite. Aux États-Unis, de nombreux producteurs de métaux utilisent du spath fluor qui dépasse la qualité métallurgique.

Fluorite de qualité optique

Des échantillons de fluorite avec une clarté optique exceptionnelle ont été utilisés comme lentilles. La fluorite a un très faible indice de réfraction et une très faible dispersion. Ces deux caractéristiques permettent à l’objectif de produire des images extrêmement nettes. Aujourd'hui, au lieu d'utiliser des cristaux de fluorite naturels pour fabriquer ces lentilles, de la fluorite de haute pureté est fondue et combinée à d'autres matériaux afin de produire des lentilles synthétiques "en fluorite" d'une qualité encore supérieure. Ces objectifs sont utilisés dans des équipements optiques tels que des microscopes, des télescopes et des caméras.

Fluorite de qualité lapidaire

Les lapidaires utilisent souvent des spécimens de fluorite avec une couleur et une clarté exceptionnelles pour couper des pierres précieuses et fabriquer des objets d'ornement. Des échantillons de fluorite de haute qualité permettent de réaliser de belles pierres à facettes. Cependant, le minéral est si doux et se fend si facilement que ces pierres sont soit vendues comme spécimens de collection, soit utilisées dans des bijoux qui ne seront soumis ni à l'impact ni à l'abrasion. La fluorite est également coupée et sculptée dans des objets d'ornement tels que des petites figurines et des vases. Ceux-ci sont souvent traités avec un revêtement ou une imprégnation pour améliorer leur stabilité et les protéger des rayures.

Cabochon en fluorite à bandes: Des morceaux colorés de fluorite peuvent être découpés en magnifiques cabochons et autres objets décoratifs. Cependant, en raison de sa faible dureté et de son clivage parfait, il ne convient pas à de nombreuses fins.

Production de fluorite aux États-Unis

Des gisements de fluorine exploitable existent aux États-Unis; Cependant, presque toute la fluorite consommée aux États-Unis est importée. Les principaux pays fournisseurs de fluorite aux États-Unis en 2011 étaient la Chine, le Mexique, la Mongolie et l'Afrique du Sud. Toute cette fluorite est importée parce que les coûts de production aux États-Unis sont si élevés que le matériau peut être produit dans ces autres pays et expédié directement à des clients aux États-Unis à un coût inférieur.

En 2011, plusieurs sociétés produisaient et vendaient de la fluorite synthétique en tant que sous-produit de leurs activités de production d'acide phosphorique, de traitement du pétrole ou de traitement de l'uranium. Un producteur de calcaire de l’Illinois récupérait et vendait également de petites quantités de fluorite provenant de leur carrière. Cette société développe une mine souterraine afin d'exploiter une large filière de fluorite qui, espère-t-elle, sera en production en 2013.