氟化钙晶体

氟化钙晶体是一种无色结晶，属立方晶系，化学式为CaF2。氟化钙晶体透光波段为0.13~10µm的光学晶体材料，是优良的紫外、红外窗口材料。实验一般用碳酸钙与氢氟酸作用或用浓盐酸或氢氟酸反复处理萤石粉来制备氟化钙。自然界的氟化钙矿物为萤石或氟石，常呈灰、黄、绿、紫等色，有时无色、透明，有玻璃光泽，性脆，有显著荧光现象。非常春的氟石用来制作特种透镜。萤石主要用作冶炼金属的助熔剂；饮水中含有1-1.5ppm氟化钙时，能FZ牙病。

氟化钙结晶构造

多数结晶为八面体和立方体，少见十二面晶体。也有八面体和立方体相交而成的组合晶体，在此条件下也可能生成结构复杂的十二面结晶。解理痕迹在多数晶体上有呈现，从较大晶体上剥落的解理块也很常见。

在八面体结晶下，解理块较扁平、呈三角形；立方晶体的解理块为扁的长方体。萤石的晶体往往出现穿插双晶，即两个晶体相互贯穿所构成的双晶现象。也有团簇而成的共生立方晶体，或为颗粒状、葡萄状、球状或不规则大块。

氟化钙晶胞分析

如果将上图这个立方体单元看作晶胞，则氟化钙晶体的晶胞内部有八个F－离子(黄绿色的圆球)。而钙离子(白色的圆球)则有两种，分别是八个顶点上的钙离子，一个晶胞各占1/8，另一种是六个面面心上的钙离子，晶胞各占1/2，所以钙离子总数是：8×1/8＋6×1/2＝4，氟离子总数为8，所以Ca2＋:F－＝4:8＝1:2，因此得出CaF2。

氟化钙的晶体结构很有代表性，其中阳离子Ca2＋呈立方密堆积，阴离子F−填充在四面体空隙中，面心立方点阵对角线的1/4和3/4处。Ca2＋、F−离子的配位数分别为4和8，但由于晶胞ZX没有钙离子，是一个空穴，所以钙离子是氟离子的一半。

自然界中的氟化钙资源

自然界的氟化钙晶体矿物为萤石或氟石，因含杂质不同而呈灰、黄、绿、紫等色，有时无色、透明，有玻璃光泽，性脆，相对密度为3.01～3.25，有显著的荧光现象。人工合成的纯氟化钙晶体也是无色透明的。非常纯的氟石用来制作特种透镜。萤石主要用作冶炼金属的助熔剂。

1886年法国化学家莫桑（Moissan）首次从萤石中分离出气态的氟元素，揭示出萤石是由钙元素和氟元素化合组成的矿物，定名为氟化钙（CaF₂）。后来化学家们又研制了氟化铝（AlF₂ ）、冰晶石（Na₂AlF₆ ）等助熔剂，为炼铝工业开辟了新的时代。萤石的开采大约是1775年始于英国， 到1800年至1840年间美国的许多地方也相继开采，但大量开采乃是在发展和推广平炉炼钢以后。

萤石来自火山岩浆中，在岩浆冷却过程中，被岩浆分离出来的气水溶液中含有许多物质，以氟为主，在溶液沿裂隙上升过程中，温度降低，压力减小，气水溶液中的氟离子与周围岩石中的钙离子结合，形成氟化钙，经过冷却结晶后就得到了萤石。

为花岗岩、伟晶岩、正长岩的副矿物，在火山周边的喷气孔也可以发现萤石。也产自碳酸岩和碱性侵入岩中。沉积于热液矿脉及层控矿床中。在砂岩的自然衔接处萤石会产生粘合剂的作用。

较主要的萤石矿床区域位于：英国康沃尔、卡斯尔顿、德比郡、达勒姆；ZG湖南；墨西哥奇瓦瓦州、科阿韦拉、杜兰戈；法国多姆山；瑞士勃朗峰；德国黑森林；西班牙阿斯图里亚斯；俄罗斯达利涅戈尔斯克；哈萨克斯坦卡拉奥巴；美国纽约、俄亥俄州、伊利诺斯州、田纳西州、科罗拉多州、新墨西哥州；加拿大安大略湖、不列颠哥伦比亚省；秘鲁瓦努科；纳米比亚；巴基斯坦。

氟化钙晶体制备

氟化钙晶体(萤石)属于不可再生资源，且萤石矿资源消耗太快，特别需要保护。从1999年起，我国将萤石作为战略资源进行保护。做好氟资源的回收利用是保护氟资源的Z好方法。

利用含氟化钙污泥制备氟化钙技术介绍：

混合含氟化钙污泥与助剂A;所述助剂A与所述含氟化钙污泥中的二氧化硅反应去除二氧化硅，过滤得到溶液和沉淀物;所述助剂A为碱液或/和含碱废水;

混合所述沉淀物与助剂B，所述助剂B与所述沉淀物中的氢氧化钙反应成为氟化钙;与其它氢氧化物反应，使其成为溶液，得到去除;清洗后得到氟化钙沉淀，过滤即得氟化钙晶体成品。

具体实施步骤：

在10M3搅拌反应釜A中加入30%液碱800kg;开启搅拌，加入氟化钙污泥1667kg;直接通入蒸汽加热至沸腾，反应30分钟后，把物料泵入板框压滤机，过滤出来的溶液即为水玻璃;将滤饼推入搅拌反应釜B，搅拌20分钟后加入含氢氟酸浓度3%的废水835kg;继续反应20分钟，把全部物料泵入板框压滤机，过滤出来的滤液送入污水处理站，得到滤饼即为氟化钙产品1207kg，含水率38%，氟化钙含量99.6%。